DE19613737C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage von Fahrleitungen sowie zur Erfassung von Stößen - Google Patents

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.