DE19614707A1 - Einrichtung zum Schutz von unter dem Erdboden verlegten Leitungen - Google Patents

Einrichtung zum Schutz von unter dem Erdboden verlegten Leitungen

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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz von unter dem Erdboden verlegten Leitungen vor Beschädigung durch Erdarbeiten.
Solche Leitungen, insbesondere elektrische Leitungen, Gas- und Ölleitungen, sind einerseits ein hohes Wirtschaftsgut, da die Beschädigung oder die Zerstörung weite Bereiche von angeschlossenen Nutzern von der Versorgung abschneidet, wodurch neben den möglicherweise erheblichen Kosten für die Reparatur oder Sanierung unübersehbare Kosten für Betriebs- und Nutzungsausfälle der an die Leitung angeschlossenen Abnehmer entstehen. Andererseits können von den Leitungen auch eine Gefahr für den Schädigenden oder für größere Landstriche im Umkreis der Schadensstelle aus gehen, etwa aufgrund der austretenden Energie oder des in den Leitungen transportierten möglicherweise für die Umwelt kritischen Mediums. Der nachhaltige Schutz dieser Leitungen hat deshalb einen hohen Stellenwert, da dadurch kritische Situationen durch äußere Einflüsse weitgehend vermieden werden.
Aus der DE 34 14 603 A1 ist eine Vorrichtung zum Überwachen von Gas oder Flüssigkeiten führenden Rohrleitungen bekannt, bei der zusätzliche, mit einem Inertgas beaufschlagte, parallel zur Rohrleitung geführte Überwachungsrohre vorgesehen sind, die aus einem leicht zerstörbaren Werkstoff bestehen. Bei Auftreten eines Lecks werden die Überwachungsrohre zerstört, so daß das Inertgas austritt. Der Alarm wird dann an zentraler Stelle durch den Druckabfall in den Überwachungsrohren ausgelöst. Die bekannte Vorrichtung kann zwar an zentraler Stelle ein Leck in der Leitung anzeigen, ist jedoch nicht für die Warnung eines potentiellen Schädigers geeignet, wenn sich dieser irgendwo im Bereich der Leitung, jedoch nicht an der zentralen Stelle befindet.
Aus der DE-AS-24 14 204 ist eine Einrichtung zum drahtlosen Kontrollieren von gas- oder flüssigkeitsdurchströmten Rohrleitungen bekannt, die eine Leckkontrolle einer Überlandölleitung durch drahtlos fernabfragbare Schadensmelder ermöglicht. Selbst wenn eine Ölleitung unter dem Erdboden verlegt wäre, könnte man mit der bekannten Einrichtung zwar ein Auftreten des Lecks entdecken, nicht jedoch einen potentiellen Schädiger bei Annäherung an die Leitung vor deren Vorhandensein warnen.
Aus der DE-OS-25 30 589 ist eine Anordnung zur Überwachung von Rohrleitungen bekannt, mittels derer unter dem Meeresboden verlegte Leitungen aufgefunden und deren Überdeckung durch Deckmaterial überprüft werden kann. Die bekannte Anordnung bedient sich geomagnetischer und elektromagnetischer Messungen sowie des Echolots und ist daher für die routinemäßige Warnung vieler potentieller Schädiger vor dem Vorhandensein von Leitungen nicht geeignet, da sowohl die erforderliche Apparatur als auch die Auswertungen der Meßsignale kompliziert, aufwendig und teuer ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter dem Erdboden verlegte Leitungen in einem gewünschten Alarmbereich umfassend zu schützen und eine Schädigung zu verhindern, an welchem Punkt im Alarmbereich ein Angriff auf die Leitung auch immer erfolgt.
Der allen erfindungsgemäßen Lösungen des Haupt- und Zusatzpatents gemeinsame Erfindungsgedanke besteht darin, den potentiellen Schädiger bei Annäherung an die Leitung durch geeignete Signale auf das Vorhandensein der Leitung aufmerksam zu machen. Dabei wirkt der Alarm direkt auf den potentiellen Schädiger ein, der dadurch Gelegenheit erhält, die Beschädigung der Leitung zu unterlassen.
Erfahrungen aus dem Betrieb von Gashochdruckleitungen zeigen, daß Beschädigungen und Zerstörungen fast ausschließlich durch Einwirkungen Dritter entstehen, insbesondere durch Landwirte bei landwirtschaftlicher Tätigkeit und durch Bauunternehmungen.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zumindest ein direkt mit oder in der Nähe der Leitung verlaufender elektrischer Leiter vorgesehen ist, der mit einer Wechselstromquelle verbunden ist und als Sendeantenne für elektromagnetische Wellen dient, die von in Frage kommenden potentiellen Schädiger, die mit Empfangsgeräten ausgestattet sind, empfangen werden können.
Der Maschinenführer kann seine Maschine anhalten, sobald er merkt, daß das Empfangsgerät die von der zu schützenden Leitung ausgehenden elektromagnetischen Wellen empfängt. Die Fahrt wird auf diese Weise vor einer Kollision der Maschine mit der zu schützenden Leitung beendet. Dabei ist der zur Ausführung der Erfindung erforderliche Aufwand relativ gering. An der Leitung selbst muß lediglich die Wechselstromquelle angeschlossen werden. Auch der Aufwand für die Empfangsgeräte ist beim heutigen Stand der Technik und im Vergleich zu dem erreichten Nutzen zu vernachlässigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wechselstromquelle und die elektromagnetischen Wellen eine Frequenz von etwa 10 kHz aufweisen. In diesem sehr tiefen Frequenzbereich werden die elektromagnetischen Wellen einerseits über eine sehr große Länge der zu schützenden Leitung abgestrahlt und dringen andererseits gut durch die Erdschichten zwischen der Leitung und dem Fahrzeug oder der Erdbewegungsmaschine.
Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung ist die Leitung selbst ein mit der Wechselstromquelle verbundener elektrischer Leiter. Wenn die Leitung selbst elektrisch leitend ist, kann auf eine separate Sendeantenne für die elektromagnetischen Wellen verzichtet werden.
In einer ersten Variante dieser Ausführungsform besteht die Leitung aus einem elektrisch leitenden Rohr, in einer zweiten Variante aus einem elektrischen Kabel. In beiden Fällen wird das Rohr oder das Kabel einfach mit der Wechselstromquelle verbunden und strahlt dann die elektromagnetischen Wellen ab.
In Weiterbildung der letzten Variante weist das Kabel eine für Abschirmzwecke bestimmte elektrisch leitende Hülle auf, die mit dem Wechselstromgenerator verbunden ist und als Sendeantenne dient. Diese Abschirmung ist wegen ihrer äußeren Lage und gegebenenfalls wegen ihres großen Leitungsquerschnitts als Sendeantenne besonders gut geeignet, wobei durch den Wechselstrom auf die innerhalb der Abschirmung gelegenen elektrischen Signalleitungen keinerlei Störeinfluß ausgeübt wird.
In einer anderen Ausführungsform, die sich besonders bei elektrisch schlecht- oder nichtleitenden Leitungen, beispielsweise Kunststoffrohren, empfiehlt, ist ein in der Nähe der Leitung verlaufendes elektrisches Kabel, gegebenenfalls insbesondere dessen für Abschirmzwecke bestimmte elektrisch leitende Hülle, mit dem Wechselstromgenerator verbunden und dient als Sendeantenne. Derartige Kabel, insbesondere solche für die Nachrichtenübertragung, werden oftmals zusammen mit einer Rohrleitung verlegt, um aus dem dafür erforderlichen Aufwand mehrfachen Nutzen zu ziehen. Es kann aber auch erforderlich sein, einen elektrischen Leiter extra für den vorgenannten Zweck zu verlegen.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Empfangsgeräte mit Warngeräten verbunden sind, die zur Warnung der in Frage kommenden potentiellen Schädiger automatisch eine Meldung absetzen, sobald bei Annäherung an die zu schützende Leitung das abgestrahlte Signal der elektromagnetischen Welle empfangen wird und gegebenenfalls weitere Bedingungen erfüllt sind. Durch diese Maßnahme wird der Maschinenführer von der Überwachung der Empfangsgeräte entlastet. Das Warngerät kann ein deutliches Warnsignal erzeugen, wenn vorbestimmte Bedingungen erfüllt sind, beispielsweise eine bestimmte Feldstärke des empfangenen Signals überschritten wird.
Die Erfindung kann noch verbessert werden durch die Maßnahme, daß eine für Erdbauarbeiten verwendete Erdbewegungsmaschine oder ein Fahrzeug für Erdarbeiten mit einem Empfangsgerät und/oder Warngerät zur Warnung der in Frage kommenden potentiellen Schädiger versehen ist. Wenn die Warngeräte an Erdbewegungsmaschinen oder Fahrzeugen für Erdarbeiten angebracht sind, muß sie der Maschinenführer als potentieller Schädiger nicht mit sich herumtragen. Neben der Bequemlichkeit ergibt sich daraus der Vorteil, daß das Mitführen der Warngeräte während der Erdarbeiten stets gewährleistet ist.
Der Erfindungsgedanke, den Maschinenführer einer Erdbewegungsmaschine bei Annäherung an eine zu schützende Leitung rechtzeitig vor dem Erreichen der Leitung zu warnen, um die Beschädigung zu vermeiden, wird auch in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Vermeidung einer Beschädigung von unter dem Erdboden verlegten Leitungen bei Erdarbeiten realisiert. Dabei schlägt die Erfindung vor, daß zumindest ein direkt mit oder in der Nähe der Leitung verlaufender, mit einer Wechselstromquelle verbundener elektrischer Leiter elektromagnetische Wellen abstrahlt, daß die infrage kommenden potentiellen Schädiger während der Erdarbeiten mit Warngeräten ausgestattet werden, die einen Empfänger zum Empfang der elektromagnetischen Wellen aufweisen und bei Annäherung des potentiellen Schädigers an die zu schützende Leitung ein vom potentiellen Schädiger wahrnehmbares Warnsignal erzeugen.
Bei bestimmten Erdbewegungsarbeiten, die in der Nähe von zu schützenden Leitungen durchgeführt werden müssen, ist es vorteilhaft, daß das Warngerät ein Warnsignal nicht erzeugt, wenn die Empfangsstärke oder Einfallsrichtung der elektromagnetischen Welle außerhalb vorbestimmter Wertebereiche liegen. Auf diese Weise wird das Warngerät ein Warnsignal nicht schon in zu großer Entfernung der Erdbewegungsmaschine von der zu schützenden Leitung erzeugen. Auch wenn die Einfallsrichtung des Meldesignals darauf schließen läßt, daß sich die Erdbewegungsmaschine von der Leitung entfernt, könnte die Erzeugung eines Warnsignals irreführend sein.
Das Verfahren kann noch verbessert werden durch die Maßnahme, daß das Warngerät mit dem Empfangsgerät für den Empfang mehrerer elektromagnetischer Wellen von mehreren mit Wechselstromquellen verschiedener Frequenz verbundenen Leitern geeignet ist und daß aus den Eigenschaften der empfangenen Signale, beispielsweise aus dem Winkel zwischen zwei Einfallsrichtungen oder dem Verhältnis der Empfangsstärken ein Wert zur Bestimmung des Abstands zwischen der Leitung und der Erdbewegungsmaschine gebildet wird. Durch die Auswertung mehrerer Signale können sehr viel genauere Werte zur Bestimmung des Abstands oder der Bewegungsrichtung gewonnen werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann das Warngerät einstellbar sein, so daß ein Warnsignal erst erzeugt wird, sobald ein vorbestimmter Mindestabstand zwischen der Leitung und der Erdbewegungsmaschine unterschritten wird. Der Maschinenführer kann auf diese Weise den Mindestabstand unter Beachtung eines Sicherheitsabstands und des Anhaltewegs seiner Maschine selbst bestimmen, um unnötige Warnsignale zu vermeiden. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn dieser Mindestabstand je nach den Umständen im Bereich zwischen 1 m und 20 m vorgewählt wird.
Das Verfahren ist besonders vorteilhaft anwendbar, mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Unter Schutz gestellt werden soll auch ein Fahrzeug oder eine Erdbewegungsmaschine, das oder die mit einem Warngerät ausgestattet ist, das einen Empfänger zum Empfang von elektromagnetischen Wellen und einen Warnsignalerzeuger aufweist.
Selbstverständlich gehören zur Erfindung auch alle sinnvollen Kombinationen von Merkmalen aus den Ansprüchen des Hauptpatents und Ansprüchen des Zusatzpatents.
Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die einzige Zeichnung zeigt eine teilweise geschnittene schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung und eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei der dargestellten Einrichtung ist in einer Tiefe 30 unter dem Erdboden 1 eine Leitung 2 verlegt, die beispielsweise ein Gas- oder Ölleitungsrohr sein kann. Diese Rohrleitung 2 kann durch mechanische Einwirkung einer Erdbewegungsmaschine 3, die einen Pflug 4 aufweist, beschädigt werden, da die Eintauchtiefe 31 des Pfluges größer ist als die Tiefe 30 der Leitung 2.
Um die Leitung 2 vor einer solchen Beschädigung zu schützen, sieht die Erfindung vor, daß in der Nähe der Leitung 2, direkt über dieser ein elektrischer Leiter 40 angeordnet ist, der längs der Leitung 2 verläuft und mit einer nicht gezeigten Wechselstromquelle verbunden ist. Dieser Leiter 40 dient als Sendeantenne für elektromagnetische Wellen 41, die von einem in Frage kommenden potentiellen Schädiger, der mit einem Empfangsgerät 42 ausgestattet ist, empfangen werden können.
Der elektrische Leiter 40 besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem elektrischen Kabel, das mit der Rohrleitung 2 zusammen im Erdboden 1 verlegt wurde. Das Kabel 40 besitzt in seinem Inneren einzelne Adern, die von einer gemeinsamen elektrisch leitenden Abschirmung umhüllt sind. Die abschirmende Hülle ist mit dem Wechselstromgenerator verbunden und dient als Sendeantenne für die elektromagnetischen Wellen 41, die eine Frequenz von 10 kHz haben.
Das Empfangsgerät 42 besitzt eine Antenne 27 zum Empfang der elektromagnetischen Wellen 41 und ist mit einem Warngerät 23 zu einer Einheit verbunden, die an der Erdbewegungsmaschine 3 befestigt ist. Das Warngerät 23 dient zusammen mit einem Warnsignalerzeuger 25 zur Warnung des Maschinenführers.
Bei Annäherung der Erdbewegungsmaschine 3 an die zu schützende Leitung 2 wird die Feldstärke der elektromagnetischen Welle 41 im Bereich der Antenne 27 immer stärker. Dabei entspricht ein für den Warnzweck noch ausreichender Mindestabstand 19 in etwa einer bestimmten Feldstärke. Wenn ein im Warngerät 23 voreingestellbarer Schwellenwert für die Feldstärke überschritten ist, löst das Warngerät 23 ein Warnsignal aus, das von einem Warnsignalerzeuger 25 ausgeht und den Maschinenführer auf die Gefahr der Annäherung an eine zu schützende Leitung 2 aufmerksam macht.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Vermeidung einer Beschädigung von unter dem Erdboden 1 verlegten Leitungen 2 sieht daher vor, daß alle in Frage kommenden potentiellen Schädiger, beispielsweise Landwirte oder Bauunternehmer, mit Warngeräten 23 und Empfangsgeräten 42 ausgestattet werden, die bei Annäherung an die Leitung 2 den Maschinenführer warnen, indem sie das Unterschreiten des Mindestabstands 19 signalisieren. Der Maschinenführer hat nun wiederum die Möglichkeit, die Erdbewegungsmaschine 3 sofort anzuhalten, um eine Beschädigung der Leitung 2 zu vermeiden.
Die Warngeräte 23 sind an den Erdbewegungsmaschinen 3 oder an Fahrzeugen für Erdarbeiten fest angebracht, so daß sie von den potentiellen Schädigern nicht unabsichtlich zurückgelassen werden und während der Erdarbeiten mit Sicherheit ihre Funktion erfüllen können.
Im Warngerät 23 kann auch eine elektronische Schaltung enthalten sein, die beim Vorliegen gewisser durch die empfangenen Signale bestimmten Bedingungen den Warnsignalerzeuger 25 aktiviert, der ein vom Maschinenführer wahrnehmbares auffälliges Warnsignal erzeugt. Das Warngerät 23 kann auch mit Steuereinrichtungen der Erdbewegungsmaschine 3, 4 verbunden sein, auf die es im Warnfall selbsttätig einwirkt. Beispielsweise könnte der Antrieb der Erdbewegungsmaschine 3 unterbrochen, der Pflug 4 aus dem Erdboden 1 herausgezogen oder die Bremsen der Erdbewegungsmaschine 3 automatisch betätigt werden. Auf diese Weise könnte man die Schädigung der Leitung 2 noch zuverlässiger und unabhängig von der Reaktion des Maschinenführers verhindern.
Das Warngerät 23 kann insbesondere zusammen mit mehreren Empfangsgeräten 42 für den Empfang mehrerer elektromagnetischer Wellen 41, die von mehreren mit Wechselstromquellen verschiedener Frequenz verbundenen Leitern 40 ausgehen, geeignet sein und aus den Eigenschaften der empfangenen Signale, beispielsweise aus dem Winkel zwischen zwei Einfallsrichtungen oder dem Verhältnis der Empfangsstärken einen Wert zur Bestimmung des Abstands 19 zwischen der Leitung 2 und der Erdbewegungsmaschine 3, 4 bilden.
Zweckmäßig wäre auch eine Programmierung des Warngeräts 23, die darin besteht, daß ein Warnsignal erst erzeugt wird, sobald ein vorbestimmter Mindestabstand 19 zwischen der Leitung 2 und der Erdbewegungsmaschine 3, 4 unterschritten wird. Dieser Mindestabstand 19 ist durch Einstellen am Warngerät 23 im Bereich zwischen 1 m und 20 m vorwählbar.
Bezugszeichenliste
1 Erdboden
2 Leitung
3 Erdbewegungsmaschine
4 Pflug
19 Mindestabstand
23 Warngerät
25 Warnsignalerzeuger
27 Antenne
30 Tiefe
31 Eintauchtiefe
40 elektrischer Leiter
41 elektromagnetische Welle
42 Empfangsgerät

Claims (16)

1. Einrichtung zum Schutz von unter dem Erdboden (1) verlegten Leitungen (2) vor Beschädigung durch Erdarbeiten, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest ein direkt mit oder in der Nähe der Leitung (2) verlaufender elektrischer Leiter (41) vorgesehen ist, der mit einer Wechselstromquelle verbunden ist und als Sendeantenne für elektromagnetische Wellen (41) dient, die von in Frage kommenden potentiellen Schädiger, die mit Empfangsgeräten (42) ausgestattet sind, empfangen werden können.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromquelle und die elektromagnetischen Wellen (41) eine Frequenz von etwa 10 kHz aufweisen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Leitung (2) selbst ein mit der Wechselstromquelle verbundener elektrischer Leiter ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (2) ein elektrisch leitendes Rohr ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (2) ein elektrisches Kabel ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (40) eine für Abschirmzwecke bestimmte elektrisch leitende Hülle aufweist, die mit dem Wechselstromgenerator verbunden ist und als Sendeantenne dient.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß ein in der Nähe der Leitung (2) verlaufendes elektrisches Kabel (40), gegebenenfalls insbesondere dessen für Abschirmzwecke bestimmte elektrisch leitende Hülle, mit dem Wechselstromgenerator verbunden ist und als Sendeantenne dient.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsgeräte (42) mit Warngeräten (23) verbunden sind, die zur Warnung der in Frage kommenden potentiellen Schädiger automatisch eine Meldung absetzen, sobald bei Annäherung an die zu schützende Leitung (2) das abgestrahlte Signal der elektromagnetischen Welle (41) empfangen wird und gegebenenfalls weitere Bedingungen erfüllt sind.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine für Erdbauarbeiten verwendete Erdbewegungsmaschine (3) oder ein Fahrzeug für Erdarbeiten mit einem Empfangsgerät (42) und/oder Warngerät (23) zur Warnung der in Frage kommenden potentiellen Schädiger versehen ist.
10. Verfahren zur Vermeidung einer Beschädigung von unter dem Erdboden (1) verlegten Leitungen (2) bei Erdarbeiten, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest ein direkt mit oder in der Nähe der Leitung (2) verlaufender, mit einer Wechselstromquelle verbundener elektrischer Leiter (40) elektromagnetische Wellen (41) abstrahlt, daß die in Frage kommenden potentiellen Schädiger während der Erdarbeiten mit Warngeräten (23) ausgestattet werden, die einen Empfänger zum Empfang der elektromagnetischen Wellen (41) aufweisen und bei Annäherung des potentiellen Schädigers an die zu schützende Leitung (2) ein vom potentiellen Schädiger wahrnehmbares Warnsignal erzeugen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Warngerät (23) ein Warnsignal nicht erzeugt, wenn die Empfangsstärke oder Einfallsrichtung der elektromagnetischen Welle (41) außerhalb vorbestimmter Wertebereiche liegen.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, da­ durch gekennzeichnet, daß das Warngerät (23) mit dem Empfangsgerät (42) für den Empfang mehrerer elektromagnetischer Wellen (41) von mehreren mit Wechselstromquellen verschiedener Frequenz verbundenen Leitern (40) geeignet ist und daß aus den Eigenschaften der empfangenen Signale, beispielsweise aus dem Winkel zwischen zwei Einfallsrichtungen oder dem Verhältnis der Empfangsstärken ein Wert zum Bestimmung des Abstands (19) zwischen der Leitung (2) und der Erdbewegungsmaschine (3, 4) gebildet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Warngerät (23) ein Warnsignal erzeugt, sobald ein vorbestimmter Mindestabstand (19) zwischen der Leitung (2) und der Erdbewegungsmaschine (3, 4) unterschritten wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Mindestabstand (19) im Bereich zwischen 1 m und 20 m vorgewählt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
16. Fahrzeug mit Erdbewegungsmaschine, da­ durch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug (3) oder die Erdbewegungsmaschine (4) mit einem Warngerät (23) ausgestattet ist, das einen Empfänger (42) zum Empfang von elektromagnetischen Wellen (41) und einen Warnsignalerzeuger (25) aufweist.
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