DE19613737C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage von Fahrleitungen sowie zur Erfassung von Stößen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage von Fahrleitungen sowie zur Erfassung von StößenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren und eine Meßvorrichtung zur Bestimmung der Stärke
und der Seitenlage von Fahrleitungen für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge sowie zur
Erfassung von Stößen an der Fahrleitung. Die Meßvorrichtung kann in vorteilhafter Weise an
einem Stromabnehmer mit einer Schleifleiste eines jeden Schienenfahrzeuges angebracht
werden.
Die Fahrleitungen für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge werden turnusmäßig auf ihre
Abnutzung und Veränderungen in der Seitenlage überprüft. Darüber hinaus müssen auftretende
Unebenheiten und Stöße an der Fahrleitung erfaßt und rechtzeitig beseitigt werden.
Um eine gleichmäßige Abnutzung und Belastung der Schleifleisten zu gewährleisten, ist die
Fahrleitung in einer Zickzacklinie über den Gleisen gespannt. Dabei muß sich die Zickzacklinie
möglichst gleichmäßig über die gesamte Schleiffläche der Schleifleiste bewegen, aber nicht
darüber hinaus gehen. Bei einer zu großen Abnutzung der Fahrleitung besteht die Gefahr, daß
die Schleifleiste mit der Aufhängung der Fahrleitung in Berührung kommt und dadurch der
Kohleschleifkörper beschädigt oder zerstört werden kann. Darüber hinaus besteht die Gefahr
des Reißens der Fahrleitung.
Durch Unebenheiten an der Fahrleitung kommt es insbesondere bei höheren
Geschwindigkeiten an den Stromabnehmern zu schädlichen Vibrationen und es können
Abhebevorgänge der Stromabnehmer von der Fahrleitung auftreten, die zu kurzzeitigen
Stromunterbrechungen führen. Die Stromunterbrechungen verursachen die Bildung von
Lichtbögen, wodurch die Schleiffläche der Fahrleitung angeschmolzen wird und dadurch eine
Rauhigkeit entsteht, die zu einem höheren Verschleiß der Kohleschleifleisten führt. Hinzu
kommt eine starke thermische Belastung der Kohleschleifleisten, die eine Gefügeveränderung
der Kohlekörper verursacht, wodurch deren Festigkeit sowie die elektrische Leitfähigkeit
reduziert wird. Durch Unebenheiten verursachte. Stöße können zu einer Beschädigung oder
Zerstörung der Schleifleisten führen.
Zur Gewährleistung eines störungsfreien Fahrbetriebes müssen daher Veränderungen an der
Fahrleitung schnell erfaßt und beseitigt werden. Derartige Messungen sollen möglichst den
Fahrbetrieb nicht stören und im normalen Fahrbetrieb durchgeführt werden.
Für die Überprüfung der Fahrleitungen sind unterschiedliche Vorrichtungen und Verfahren
bekannt.
Nach der DE-OS 24 40 085 und der Zusatzlösung in der DE-OS 25 47 081 sind auf dem
Wagendach eines Schienenfahrzeuges an einem Distanzstück in einer festen Entfernung
voneinander zwei photoelektrische Sensoren so angeordnet, daß sie in einem bestimmten
Winkel mit der Fahrleitung in Bezug stehen und die Sensoren mit einer elektronischen
Meßwertverarbeitungseinheit verbunden sind, in welcher die Signale der Sensoren derart
verarbeitet werden, daß an Hand einer trigonometrischen Berechnung die Lage des
Fahrdrahtes nach Höhe und Seitenlage ermittelt werden kann.
Wie die dortige Anmelderin selbst erkannte, wird aufgrund der komplizierten Verhältnisse bei
einer solchen Messung, die insbesondere durch die auftretenden Schwingungen des Fahrzeuges
verursacht werden, das Meßergebnis verfälscht. Aus diesem Grunde sollte mit der
Zusatzlösung die durch das Schienenfahrzeug verursachte Lageabweichung, bezogen auf die
Schienenoberkante, mittels Sensoren erfaßt und damit das Meßergebnis rechnerisch entkoppelt
werden. In der Praxis hat sich diese Lösung, aufgrund der unterschiedlichen Einflußfaktoren,
nicht bewährt.
In der DE-OS 32 09 067 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Höhen- und
Seitenlage der Fahrleitung beschrieben, wonach mit einer oder mehreren am Schienenfahrzeug
beweglich befestigten Abtasteinrichtungen die Seiten- und/oder Höhenlageänderungen der
Fahrleitung über eine Kräfteänderung an der Abtasteinrichtung erfaßt wird.
Die Kräfteänderungen werden durch Kraft-Spannungswandler in proportionale
Signalspannungen umgeformt und einer Auswerteeinrichtung im Fahrzeug zugeführt.
Die Abtasteinrichtung besteht aus einem starren Balken, der durch Gelenkhebel, die an den
Enden des Balkens angreifen, federnd in Anlage an der Fahrleitung gehalten wird. An den
Gelenkhebeln sind die Kraft-Spannungswandler angeordnet, die ein dem Spreizwinkel
proportionales Meßsignal erzeugen.
Mit dieser Meßvorrichtung läßt sich die genaue Fahrleitungsseitenlage nicht erfassen. Ebenso
ist es schwierig, mit einer Vorrichtung beide Messungen, die Höhen- und die Seitenlage,
gleichzeitig auszuführen, da sich die einzelnen Kraftwirkungen nur sehr schwer zuordnen
lassen.
Ein weiterer Nachteil der Meßvorrichtung besteht darin, daß zusätzliche Aufbauten auf den
Fahrzeugen notwendig sind, wofür spezielle Meßfahrzeuge benötigt werden.
Der Grad der Abnutzung der Fahrleitung kann mit den genannten Meßvorrichtungen nicht
erfaßt werden.
Bekannte Vorrichtungen, mit denen mittels Reflexion die Breite der Schleiffläche der
Fahrleitung optisch ermittelt wird, vermitteln nur Näherungswerte. Hinzu kommt, daß bei einer
solchen Meßmethode bei einer sehr starken Abnutzung sich die Schleiffläche aufgrund des
annähernd kreisförmigen Querschnittes der Fahrleitung wieder verringert und dann ein falsches
Ergebnis signalisiert wird.
In dem DE-Gebrauchsmuster 94 02 465 und dem DE-Gebrauchsmuster 295 09 202, das eine
Weiterentwicklung der ersten Lösung nach dem Gbm 94 02 465 darstellt, sind
Meßvorrichtungen für eine Fahrdrahtstärkemessung beschrieben, bei denen seitlich auf die
Fahrleitung ein von einem optischen Sender abgestrahltes, parallelverlaufendes Strahlenbündel
gerichtet ist, und das Licht des von der Fahrleitung teilweise abgeschatteten Strahlenbündels
von einer Kamera aufgefangen wird, der über Lichtwellenleiter ein Auswerterechner
nachgeschaltet ist.
Nach der ersten Lösung ist die Meßvorrichtung in einem rahmenartigen, pneumatisch
höhenverstellbaren und quer zu der Fahrleitung verfahrbaren Gestell angeordnet.
Das Gestell muß mittels der Pneumatik an den zu messenden Fahrdraht herangehoben werden.
Ein Meßkopf, mit einem Einschnitt für die Fahrleitung, muß dann quer zur Fahrleitung so weit
verfahren werden, bis der Einschnitt unter dem Fahrdraht positioniert ist. Sodann ist der
Meßkopf in der Höhe anzuheben, so daß der Fahrdraht in dem Einschnitt zum Anliegen kommt
und damit die Messung durchgeführt werden kann.
Wie bereits durch die dortige Anmelderin als Nachteil erkannt worden ist, konnten die
Messungen mit der benannten Vorrichtung nur punktuell und im Stand durchgeführt werden.
Die Handhabung dieser Meßvorrichtung war umständlich und zeitaufwendig.
Diese Nachteile sollen mit der Weiterentwicklung nach dem DE-Gebrauchsmuster 295 09 202
behoben werden.
Nach der Weiterentwicklung besteht die Meßvorrichtung aus einem modifizierten
Stromabnehmer, an dessen einem Ende ein optische Sender und an dem anderen Ende ein
optischen Empfänger angeordnet sind.
Das von dem optischen Sender abgestrahlte, parallel verlaufende Strahlenbündel ist, über die
Breite der Schleifleiste seitlich auf die Fahrleitung gerichtet und wird von dieser teilweise
abgeschattet, wodurch auf dem optischen Empfänger ein Schattenbild erzeugt wird. Als
optischer Empfänger dient eine Kamera, die mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist.
Wie mit einer eigenen ähnlichen Meßvorrichtung festgestellt wurde, ist eine Messung über die
gesamte Breite der Schleifleiste, je nach Lage der Fahrleitung auf dem Stromabnehmer jedoch
ungenau, wobei noch hinzu kommt, daß sich die Abstände der Fahrleitung zu dem Sender und
zu dem Empfänger in der Fahrbewegung aufgrund des Zick-Zack-Verlaufs der Fahrleitung
stetig verändern.
Als besonders störend hat sich erwiesen, daß der an einem Enden der Schleifleiste angeordnete
optische Sender und der Empfänger an dem anderen Ende bzw. entsprechende optische
Umlenkanordnungen über das Niveau der Fahrleitung hinausragen.
Wie der Anmelder ausführt, ist die Meßvorrichtung Teil eines modifizierten Stromabnehmers,
der also zusätzlich zu dem vorhandenen Stromabnehmer auf dem Fahrzeug aufgebaut werden
muß.
Die Erfassung der Seitenlage von Fahrleitungen sowie die Erfassung von Stößen an
Fahrleitungen ist mit den bekannten Meßvorrichtungen zur Bestimmung der Fahrleitungsstärke
nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Meßverfahren und eine
Meßvorrichtung zur Durchführung des Meßverfahrens zu schaffen, mit denen von dem
vorhandenen Stromabnehmer mit Schleifleiste aus die Stärke und die Seitenlage der
Fahrleitungen bestimmt werden kann und auftretende Unebenheiten an der Fahrleitung erfaßt
werden können. Dabei sollen die aufgezeigten Mängel der bekannten Meßvorrichtungen
behoben werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Meßverfahren ist zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage
von Fahrleitungen sowie zur Erfassung von Stößen seitlich auf die Fahrleitung und senkrecht
zur Schleifflächennormalen ein von einem optischen Sender abgestrahltes, parallel verlaufendes
Strahlenbündel gerichtet und trifft das Licht des von der Fahrleitung teilweise abgeschatteten
Strahlenbündels auf eine gegenüber angeordnete erste optische Empfängerzeile, wobei das
Maß der Abschattung als direkt proportional der Stärke der Fahrleitung bewertet wird.
Ein Teil des Strahlenbündels, oder taktweise intermittierend das gesamte Strahlenbündel ist auf
eine Umlenkeinrichtung - eine Spiegelanordnung oder ein Prisma - gerichtet, die mit einem
Führungsbock verbunden ist, der an der Fahrleitung in ihrer Längsrichtung gleitend anliegt und
der von der Fahrleitung zu deren Querrichtung geführt wird und so ihrer Lage folgt. Die
umgelenkten Strahlen werden als Lichtpunkt auf eine zweite optische Empfängerzeile
geworfen, wobei dessen Lage der Seitenlage der Fahrleitung direkt proportional ist.
In an sich bekannter Weise kann alternativ auch die Lage des Führungsbockes zu einer
Linearführung, auf der der Führungsbock verschiebbar angeordnet ist, erfaßt werden.
Treten Unebenheiten oder Stöße an der Fahrleitung auf, so entstehen an dem Stromabnehmer
und/oder dem Führungsbock Schwingungen, die zu einer Verschiebung der Hell-Dunkel-
Grenzen des Schattenbildes auf der ersten Empfängerzeile in der Schwingungsfrequenz führen.
Es kann auch ein Strahlenteil des Strahlenbündels gegen die sich berührenden Schleifflächen
der Schleifleiste und der Fahrleitung gerichtet sein, die dann während der Fahrbewegung des
Schienenfahrzeuges das Anliegen der Schleifleiste an der Fahrleitung kontrollieren. Treten
durch Unebenheiten der Fahrleitung beim Fahren Abhebevorgänge auf, so signalisieren die
zwischen der Schleifleiste und der Fahrleitung hindurchtretenden Strahlen die Abhebevorgänge
des Stromabnehmers.
Als optischer Sender kommt vorzugsweise eine Laserdiode zum Einsatz, deren divergenter
Strahlengang von einer Linse in das parallel verlaufende Strahlenbündel umgeformt wird.
Es kann aber auch jede andere optische Strahlenquelle zur Anwendung kommen, die einen
parallel verlaufenden Strahlengang abstrahlt.
So kann der parallele Strahlengang auch von einem optischen Sender abgestrahlt werden, der
das Tageslicht bündelt.
Von den Empfängerzeilen wird die Hell-Dunkel-Grenze der projizierten Schattenbilder und
die Lage des projizierten Lichtpunkts als Meßsignale über eine optische Strecke einer
Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug zugeführt.
Die Meßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem optischen Sender,
der seitlich auf die Fahrleitung und senkrecht zu der Schleifflächennormalen ein parallel
verlaufendes Strahlenbündel richtet, und einer gegenüber dem optischen Sender angeordneten
ersten optischen Empfängerzeile, die das Licht des von der Fahrleitung teilweise
abgeschatteten Strahlenbündels auf Fängt. Eine mit einem Führungsbock verbundene
Umlenkeinrichtung wirft einen Teil des Strahlenbündels oder taktweise intermittierend das
gesamte Strahlenbündel als Lichtpunkt auf eine zweite optische Empfängerzeile, die unterhalb
der Fahrleitung angeordnet ist. Der Führungsbock liegt an der Fahrleitung in ihrer
Längsrichtung gleitend an und wird von dieser in deren Querrichtung geführt, so daß während
der Fahrbewegung des Schienenfahrzeuges der Führungsbock der Lage der Fahrleitung folgt.
Die Umlenkeinrichtung kann mit einem Steller und einem Taktgeber verbunden sein, die dann
taktweise intermittierend das gesamte Strahlenbündel als Lichtpunkt auf die zweite
Empfängerzeile umlenkt.
Nach einer zweiten Lösungsvariante kann die zweite Empfängerzeile entfallen.
Bei dieser Lösung ist der Führungsbock mit einem Wegaufnehmer verbunden, der die Lage des
Führungsbocks in an sich bekannter Weise zu der Linearführung erfaßt, dessen Lage direkt der
Lage der Fahrleitung proportional ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind der Sender und die gegenüberliegende Empfängerzeile
an dem Führungsbock angeordnet.
Der Führungsbock ist parallel zur Schleifleiste des Stromabnehmers an einem Schlitten auf
einer Linearführung gleitend angebracht und auf dem Schlitten an einer Welle mit
Schwenkrichtung quer zur Fahrleitung schwenkbar gelagert. Dadurch kann die Fahrleitung bei
Überschreiten einer äußeren Sollage aus dem Führungsbock heraus gleiten.
Der Schlitten ist mit dem Führungsbock auf der Linearführung entgegen der
Bewegungsrichtung des Schienenfahrzeuges von der Fahrleitung abschwenkbar gelagert.
Stößt der Führungsbock in der Fahrbewegung auf ein Hindernis, so schwenkt der Schlitten mit
dem Führungsbock von der Fahrleitung ab.
Der Führungsbock mit dem Schlitten und der Linearführung sind federnd mit dem
Stromabnehmer verbunden.
Der optische Sender und die optische Empfängerzeile können bei der zweiten Lösungsvariante
in Meßhörner angeordnet sein, die zu beiden Querseiten der Schleifleiste aufgesetzt sind. Die
Meßhörner besitzen Ausbauchungen, die mit Öffnungen bis über die Fahrleitung ragen.
In vorteilhafter Weise erfolgt eine gegenläufige Messung, die aufgrund der jeweils geringeren
Entfernung zwischen Sender und Empfängerzeile eine höhere Genauigkeit gewährleistet.
Die Schleifleiste kann aus einem Isolierkörper bestehen, der zu einer zweite Schleifleiste zur
Abnahme des Fahrstromes angeordnet ist.
An den Meßhörnern der Schleifleiste sind quer zu deren Schleiffläche, in vorteilhafter Weise,
An- und Ablaufschrägen vorgesehen, die dazu dienen, daß z. B. bei kreuzenden Fahrleitungen,
über die die Schleifleiste geführt wird, keine Schläge auf die Meßhörner wirken.
Die optische Empfängerzeile besteht aus einer Vielzahl optisch voneinander isolierter
Lichtwellenleiter, die mit ihren Stirnflächen ihres einen Ende, der Meßstrecke zugewandt und
mit ihrem anderen Ende mit der Auswerteeinrichtung verbunden sind.
Die optische Empfängerzeile kann auch aus einer CCD-Zeile und einem Signalumsetzer
bestehen, die über eine optische Strecke mit einer Auswerteeinrichtung in dem
Schienenfahrzeug verbunden sind.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung können Messungen der Stärke und der Seitenlage der
Fahrleitungen sowie auftretende Stöße von dem vorhandenen Stromabnehmer aus
durchgeführt werden. Es sind keine speziellen Meßfahrzeuge oder zusätzliche Aufbauten auf
den Schienenfahrzeugen notwendig. Die Meßvorrichtung kann in der Grundvariante an einem
vorhandenen Stromabnehmer angebracht werden.
Die erfindungsgemäßen Lösungen sind nicht nur auf Stromabnehmer mit einer Schleifleiste
beschränkt, sondern können auch für andere Stromabnehmer, so zum Beispiel für
Stromabnehmer von Oberleitungsomnibussen, gleichermaßen eingesetzt werden.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die
zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1: einen Schnitt des Führungsbocks, der auf einem Schlitten mit Linearführung
gleitend angeordnet ist; an dem Führungsbock sind der optische Sender und die
Empfängerzeile angebracht,
Fig. 2: eine Draufsicht von Fig. 1,
Fig. 3: einen Schnitt A-A nach Fig. 1,
Fig. 4: einen Schnitt des Führungsbocks nach Fig. 1 mit einer Umlenkeinrichtung und einer
zweiten Empfängerzeile,
Fig. 5: einen Längsschnitt einer Schleifleiste mit angesetzten Meßhörnern,
Fig. 6: eine Draufsicht von Fig. 5.
Das Verfahren zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage von Fahrleitungen sowie zur
Erfassung von Stößen an den Fahrleitungen für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge soll an
Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.
Zur Bestimmung der Stärke der Fahrleitung 7 ist seitlich auf diese, in einem Winkel von 90°
bzw. annähernd 90° zu der Normalen der Schleiffläche 7.1, ein von einem optischen Sender 1
abgestrahltes parallel verlaufendes Strahlenbündel 2, 2' über eine Meßstrecke 3, 3' gerichtet.
Das Licht 4, 4' des durch die Fahrleitung 7 teilweise abgeschatteten Strahlenbündels 2, 2' trifft
auf eine gegenüber angeordnete optische Empfängerzeile 5, 5' und bildet auf dieser ein
Schattenbild der Fahrleitung 7 ab, das direkt proportional der Stärke der Fahrleitung 7 ist.
Die Seitenlage der Fahrleitung 7 wird relativ zur Schleifleiste 11, 11' des Stromabnehmers 15
bestimmt. Dazu wird ein Teil 2.1 des Strahlenbündels 2 oder taktweise intermittierend das
gesamte Strahlenbündel 2 von einer Umlenkeinrichtung 8 als Lichtpunkt auf eine zweite
optische Empfängerzeile 5'' gelenkt. Die Umlenkeinrichtung 8 ist auf einem Führungsbock 10
angeordnet, der an der Fahrleitung 7 in ihrer Längsrichtung gleitend anliegt, und der von der
Fahrleitung 7 in deren Querrichtung geführt wird.
Die Lage des Lichtpunktes, der auf die Empfängerzeile 5'' projiziert wird, ist der Seitenlage
der Fahrleitung 7 direkt proportional.
Nach einer weiteren Lösungsvariante zur Bestimmung der Seitenlage der Fahrleitung 7 wird
die Lage des Führungsbockes 10 auf der Linearführung 13 mittels eines Wegaufnehmers erfaßt
und über eine optische Strecke einer Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug zugeführt.
Die der Lage der Fahrleitung 7 auf der Linearführung 13 entspricht dessen Lage auf der
Schleifleiste 11 bzw. 11'. Bei dieser Lösungsvariante ist eine Umlenkeinrichtung nicht
erforderlich.
Der parallele Strahlengang wird vorzugsweise von einer Laserdiode emittiert, deren
divergenter Strahlengang von einer Linse 9 parallelgerichtet wird.
In einer weiteren Ausgestaltung wird der parallele Strahlengang 2, 2' von einem optischen
Sender 1, 1' abgestrahlt, der das Tageslicht bündelt.
Die auf der Empfängerzeile 5 abgebildeten Hell-Dunkel-Grenzen des projizierten
Schattenbildes der Fahrleitung 7 bzw. die Lage des auf die Empfängerzeile 5'' projizierten
Lichtpunkts werden in Meßsignale gewandelt und über eine optische Strecke einer
Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug zugeführt.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in den Fig. 1 bis 6 dargestellt.
Nach den Fig. 1 bis Fig. 4 ist für die Messung der Stärke der Fahrleitung 7 ein Führungsbock
10 zur Schleifleiste 11 des Stromabnehmers 15 angeordnet, der von der Fahrleitung 7 auf einer
Linearführung 13 parallel zu der Schleifleiste 11 geführt wird. An dem Führungsbock 10 sind
ein optischer Sender 1 und eine optische Empfängerzeile 5 befestigt. Zur einen Seite der
Fahrleitung 7 ist der optische Sender 1 senkrecht zur Schleifflächennormalen 7.1 der
Schleifleiste 7 mit seinem parallel verlaufenden Strahlenbündel 2 auf die Fahrleitung 7
gerichtet. Zur gegenüberliegenden Seite ist die optische Empfängerzeile 5 angeordnet. Der
optische Sender 1 ist mit der optischen Empfängerzeile 5 über eine Meßstrecke 3 verbunden.
Zur Messung der relativen Lage der Fahrleitung 7 zu der Schleifleiste 11 des Stromabnehmers
15 ist in dem Strahlengang 2 oder teilweise in dem Strahlengang 2 an dem Führungsbock 10
eine Umlenkeinrichtung 8 angeordnet, die eine optische Verbindung mit einer zweiten
optischen Empfängerzeile 5'' herstellt. Die Umlenkeinrichtung 8 kann mit einem Taktgeber
und einem Steller verbünden sein, die dann taktweise intermittierend das gesamte
Strahlenbündel 2 auf die zweiten Empfängerzeile 5'' wirft. Auf diese Weise erfolgt die optische
Verbindung mit der ersten Empfängerzeile 5 und der zweiten Empfängerzeile 5'' jeweils im
Wechsel. Die zweite Empfängerzeile 5'' ist vorzugsweise unterhalb des Schlittens 12 an der
Linearführung 13 angebracht.
Der Führungsbock 10 ist mit einem Schlitten 12 auf der Linearführung 13 angeordnet und auf
dem Schlitten 12 an einer Welle 14 mit Schwenkrichtung quer zur Fahrleitung 7 schwenkbar
gelagert.
Überschreitet die auf dem Führungsbock 10 in der Fahrbewegung des Schienenfahrzeuges
gleitend aufliegende Fahrleitung 7 eine äußere Sollage, so kippt der Führungsbock 10 auf der
Welle 14 zur Seite und die Fahrleitung 7 kann unbeschadet aus dem Führungsbock 10 heraus
gleiten.
Der Schlitten 12 ist mit dem Führungsbock 10 auf der Linearführung 13 entgegen der
Bewegungsrichtung des Schienenfahrzeuges auf der Linearführung 13 von der Fahrleitung 7
abschwenkbar gelagert. Stößt der Führungsbock in der Fahrbewegung auf ein Hindernis, so
schwenkt der Schlitten 12 mit dem Führungsbock 10 von der Fahrleitung 7 ab.
Der Führungsbock 10 ist mit dem Schlitten 12 und der Linearführung 13 federnd mit dem
Stromabnehmer 15 verbunden.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Lösungsvariante, wobei der Führungsbock mit seiner
Linearführung nicht mit dargestellt ist.
An der Schleifleiste 11' sind zu beiden Querseiten a und b Meßhörner 16a und 16b aufgesetzt.
Die Meßhörner 16a, 16b besitzen Ausbauchungen 17a, 17b, die mit Öffnungen 18a, 18b bis
über die gleitend an der Schleifleiste 11' anliegende Fahrleitung 7 ragen. Die Öffnungen 18a,
18b sind der Fahrleitung 7 zugewandt.
Der optische Sender 1' ist in der Darstellung der Fig. 5 unterhalb der Schleifleiste 11'
angebracht. Als optischer Sender 1' ist ein Laser dargestellt, dessen divergente Strahlen durch
eine Linse 9' in einen parallelen Strahlengang umgeformt werden.
Das Strahlenbündel 2' des optischen Senders 1' wird über einen Spiegel 8', der in dem
Meßhorn 16a angeordnet ist, umgelenkt und durch die Öffnung 18a auf die Fahrleitung 7
gerichtet. Das teilweise von der Fahrleitung 7 abgeschattete Strahlenbündel 2' wird von der
Empfängerzeile 5' aufgefangen. Der Führungsbock 10 wird von der Fahrleitung 7 in deren
Querrichtung über die Schleifleiste 11' geführt.
Sofern es der Platz in dem Meßhorn 16a und/oder 16b erlaubt, kann auch der optische Sender
1' unmittelbar in diesen angeordnet sein.
An den Meßhörnern 16a und 16b der Schleifleiste 11' können, wie in Fig. 6 gezeigt ist, quer
zur Schleiffläche 11.1 in vorteilhafter Weise An- und Ablaufschrägen 22a und 22b angeformt
sein. Die An- und Ablaufschrägen 22a, 22b dienen dazu, daß z. B. bei kreuzenden
Fahrleitungen, über die die Schleifleiste mit den Meßhörnern gleitet, keine Schläge auf die
Schleifleiste wirken, die zu deren Beschädigung führen können.
Die Schleifleiste 11' kann auch aus einem Isolierkörper bestehen. Die Schleifleiste 11' ist in
diesem Fall speziell nur für die Messungen als Meßschleifleiste hergerichtet und dient nicht der
Stromabnahme. In diesem Fall muß eine zweite Schleifleiste zur Abnahme des Fahrstromes
angeordnet sein.
Die optischen Empfängerzeilen 5, 5' und 5'' können aus einer Vielzahl optisch voneinander
isolierter Lichtwellenleiter bestehen, die mit ihren Stirnflächen ihrem einen Ende c der
Meßstrecke zugewandt und mit ihrem anderen Ende d mit einer nicht in den Fig. mit
dargestellten Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug verbunden sind.
Die optische Empfängerzeile kann auch aus einer CCD-Zeile und einem Signalumsetzer
bestehen, die ebenfalls über eine optische Strecke mit der Auswerteeinrichtung in dem
Schienenfahrzeug verbunden ist.
Von der Fahrleitung 7 wird jeweils ein Teil des Strahlenganges 2' abgedeckt und ein
Schattenbild mit einer scharfen Hell-Dunkel-Grenze auf die Empfängerzeile projiziert, dessen
Abbildung ein Maß für die Stärke der Fahrleitung bildet.
Nach der Lösung der Fig. 5 und 6 entfällt die zweite Empfängerzeile 5''. In diesem Fall wird
die Lage des Schlittens 12 mit dem Führungsbock 10 über einen Wegaufnehmer auf der
Linearführung 13 erfaßt, deren Lage direkt der Lage der Fahrleitung 7 auf der Schleifleiste 11'
entspricht.
Treten Unebenheiten oder Stöße an der Fahrleitung 7 auf, so entstehen an dem
Stromabnehmer und dem Führungsbock 10 Schwingungen, die zu einer Verschiebung der
Hell-Dunkel-Grenzen der projizierten Schatten auf der Empfängerzeile 5 bzw. 5' führen und
ein Maß für die Größe und Richtung der Stöße bilden.
Der Schlitten 12 mit der Linearführung 13 bieten die Möglichkeit, daß zur Beobachtung des
Fahrleitungsverlaufes eine Videokamera mitgeführt werden kann.
Die Lösung ist nicht nur auf Stromabnehmer mit einer Schleifleiste beschränkt, sondern kann
auch für andere Stromabnehmer, so zum Beispiel für Stromabnehmer von
Oberleitungsomnibussen, gleichermaßen eingesetzt werden.
Claims (15)
1. Meßverfahren zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage von Fahrleitungen sowie zur
Erfassung von Stößen an Fahrleitungen für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge mit einem
Stromabnehmer mit Schleifleiste zur Abnahme eines Fahrstromes, bei dem seitlich auf die
Fahrleitung und senkrecht zur Schleifflächennormalen ein von einem optischen Sender
abgestrahltes, parallel verlaufendes Strahlenbündel gerichtet ist, das Licht des von der
Fahrleitung teilweise abgeschatteten Strahlenbündels auf eine gegenüber angeordnete erste
optische Empfängerzeile trifft, wobei das Maß der Abschattung als direkt proportional zur
Stärke der Fahrleitung bewertet wird, und ein Teil des Strahlenbündels oder taktweise
intermittierend das gesamte Strahlenbündel auf eine Umlenkeinrichtung gerichtet wird, die mit
einem Führungsbock verbunden ist, der an der Fahrleitung in deren Längsrichtung gleitend
anliegt und der von der Fahrleitung in deren Querrichtung geführt wird und so ihrer Lage folgt,
und die umgelenkten Strahlen als Lichtpunkt auf eine zweite optische Empfängerzeile
geworfen werden, auf der dessen Lage der Seitenlage der Fahrleitung direkt proportional ist.
2. Meßverfahren zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage von Fahrleitungen sowie zur
Erfassung von Stößen an Fahrleitungen für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge mit einem
Stromabnehmer mit Schleifleiste zur Abnahme eines Fahrstromes, bei dem seitlich auf die
Fahrleitung und senkrecht zur Schleifflächennormalen ein von einem optischen Sender
abgestrahltes, parallel verlaufendes Strahlenbündel gerichtet ist, das Licht des von der
Fahrleitung teilweise abgeschatteten Strahlenbündels auf eine gegenüber angeordnete optische
Empfängerzeile trifft, wobei der optische Sender und/oder die optische Empfängerzeile an
einem Führungsbock angeordnet sind, der an der Fahrleitung in deren Längsrichtung gleitend
anliegt und der von der Fahrleitung in deren Querrichtung auf einer Linearführung geführt wird
und so ihrer Lage folgt, und die Lage des Führungsbockes zu der Linearführung erfaßt wird,
die der Lage der Fahrleitung zur Schleifleiste proportional ist, und als Signal über eine optische
Strecke einer Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug zugeführt wird.
3. Meßverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das parallel
verlaufende Strahlenbündel von einer Laserdiode emittiert wird, deren divergente Strahlen von
einer Linse parallelgerichtet werden.
4. Meßverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das parallel
verlaufende Strahlenbündel von einem optischen Sender abgestrahlt wird, der das Tageslicht
bündelt.
5. Meßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von den
Empfängerzeilen die Hell-Dunkel-Grenzen der Abschattung und die Lage des projizierten
Lichtpunkts als Meßsignale über eine optische Strecke einer Auswerteeinrichtung in dem
Schienenfahrzeug zugeführt werden.
6. Meßvorrichtung zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage von Fahrleitungen sowie
zur Erfassung von Stößen an Fahrleitungen für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge mit
einem Stromabnehmer mit Schleifleiste zur Abnahme eines Fahrstromes und mit einem
optischen Sender, der seitlich auf die Fahrleitung und senkrecht zur Schleifflächennormalen ein
parallel verlaufendes Strahlenbündel richtet, einer gegenüber dem optischen Sender (1, 1')
angeordneten ersten optischen Empfängerzeile (5), die das Licht des von der Fahrleitung (7)
teilweise abgeschatteten Strahlenbündels (2) auffängt, einem Führungsbock (10), der an der
Fahrleitung (7) in deren Längsrichtung gleitend anliegt und der von der Fahrleitung (7) in
deren Querrichtung geführt wird und so deren Lage folgt, und einer mit dem Führungsbock
(10) verbundene Umlenkeinrichtung (8), die einen Teil des Strahlenbündels (2) oder taktweise
intermittierend das gesamte Strahlenbündel (2) als Lichtpunkt auf eine zweite optische
Empfängerzeile (5'') wirft.
7. Meßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtung (8)
mit einem Steller verbunden ist und die zweite optische Empfängerzeile (5'') unterhalb eines
Schlittens (12) angebracht ist.
8. Meßvorrichtung zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage von Fahrleitungen sowie
zur Erfassung von Stößen an Fahrleitungen für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge mit
einem Stromabnehmer mit Schleifleiste zur Abnahme eines Fahrstromes und mit einem
optischen Sender, der seitlich auf die Fahrleitung und senkrecht zur Schleifflächennormalen ein
parallel verlaufendes Strahlenbündel richtet, einer gegenüber dem optischen Sender (1, 1')
angeordneten optischen Empfängerzeile (5, 5'), die das Licht des von der Fahrleitung (7)
teilweise abgeschatteten Strahlenbündels (2, 2') auffängt, einem Führungsbock (10), der an der
Fahrleitung (7) in deren Längsrichtung gleitend anliegt und von der Fahrleitung (7) in deren
Querrichtung geführt wird und so deren Lage folgt, und einem mit dem Führungsbock (10)
verbundenen Wegaufnehmer, der über eine optische Strecke mit der Auswerteeinrichtung in
dem Schienenfahrzeug verbunden ist und die Lage des Führungsbockes auf einer
Linearführung (13) signalisiert, die der Lage der Fahrleitung (7) zur Schleifleiste proportional
ist.
9. Meßvorrichtung nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der optische
Sender (1) und die erste optische Empfängerzeile (S) an dem Führungsbock (10) angeordnet
sind.
10. Meßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sender (1')
und die optische Empfängerzeile (5') in Meßhörnern (16a und/oder 16b) angeordnet sind, die
zu beiden Querseiten (a) und (b) der Schleifleiste (11') aufgesetzt sind, wobei die Meßhörner
(16a, 16b) Ausbauchungen (17a, 17b) besitzen, die mit Öffnungen (18a, 18b) bis über die
gleitend anliegende Fahrleitung (7) ragen.
11. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der
Führungsbock (10) parallel zu der Schleifleiste (11) verschiebbar mit einem Schlitten (12) auf
einer Linearführung (13) angeordnet und auf dem Schlitten (12) an einer Welle (14) mit
Schwenkrichtung quer zur Fahrleitung (7) schwenkbar gelagert ist, und der Führungsbock (10)
mit dem Schlitten (12) und der Linearführung (13) federnd an dem Stromabnehmer (15)
angebracht sind.
12. Meßvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (12) mit
dem Führungsbock (10) auf der Linearführung (13) entgegen der Bewegungsrichtung von der
Fahrleitung (7) abschwenkbar gelagert ist.
13. Meßvorrichtung nach Ansprüchen 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen
Empfängerzeilen (5, 5', 5'') aus einer Vielzahl optisch voneinander isolierter Lichtwellenleiter
(19, 19') bestehen, die mit ihren Stirnflächen an dem einen Ende (c) das auftreffende Licht
von dem Strahlenbündel (2) empfangen und mit ihrem anderen Ende (d) mit einer
Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug verbunden sind.
14. Meßvorrichtung nach Ansprüchen 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen
Empfängerzeilen (5, 5', 5'') aus CCD-Zeilen und Signalumsetzern bestehen, die über eine
optische Strecke mit der Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug verbunden sind.
15. Meßvorrichtung nach Ansprüchen 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifleiste
(11') aus einem Isolierkörper besteht und eine zweite Schleifleiste zur Abnahme des
Fahrstromes angeordnet ist.
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DE1996113737 DE19613737C2 (de) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage von Fahrleitungen sowie zur Erfassung von Stößen |
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DE19613737A1 DE19613737A1 (de) | 1997-10-02 |
DE19613737C2 true DE19613737C2 (de) | 1998-09-24 |
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ID=7790613
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DE1996113737 Expired - Fee Related DE19613737C2 (de) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage von Fahrleitungen sowie zur Erfassung von Stößen |
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Country | Link |
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DE (1) | DE19613737C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009056589A1 (de) * | 2009-11-28 | 2011-06-01 | Deutzer, Manfred, Dipl.-Chem. | Stromschuhhalterung für O-Bus- und Dritte-Schiene-Stromabnehmer |
DE102013217160B3 (de) * | 2013-08-28 | 2015-02-05 | DB Systemtechnik GmbH | Verfahren zur Vermessung der Fahrdrahthöhen und -seitenlage der Oberleitung eines Gleises |
Citations (2)
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DE9402465U1 (de) * | 1994-02-15 | 1994-04-14 | DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH, 44787 Bochum | Meßgerät zur Ermittlung der Fahrdrahtstärke |
DE29509202U1 (de) * | 1995-06-03 | 1995-08-24 | DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH, 45307 Essen | Einrichtung zur Messung der Fahrdrahtstärke |
-
1996
- 1996-03-27 DE DE1996113737 patent/DE19613737C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2843361A1 (de) | 2013-08-28 | 2015-03-04 | DB Systemtechnik GmbH | Verfahren zur Vermessung der Fahrdrahthöhen und -seitenlage der Oberleitung eines Gleises |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19613737A1 (de) | 1997-10-02 |
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