DE19854369A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Störungen an elektrischen Fahrleitungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, mit welchen lokale Einwirkungen auf elektrischen Fahrleitungen von Fahrzeugen jeglicher Art, beispielsweise für Eisenbahnen, schnell und zuverlässig meßtechnisch erfaßt und lokalisiert werden können, wobei gleichzeitig gefährliche Einwirkungen von ungefährlichen zuverlässig unterschieden werden können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, mit welchen lokale Einwirkungen auf elektrischen Fahrleitungen von Fahrzeugen jeglicher Art, beispielsweise für Eisenbahnen, Drahtseilbahnen oder Oberleitungsbusse, schnell und zuverlässig messtechnisch erfasst und lokali­ siert werden können, wobei gleichzeitig gefährliche Einwir­ kungen von ungefährlichen zuverlässig unterschieden werden können, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 hinsicht­ lich der Vorrichtung und dem Oberbegriff des Patentanspru­ ches 26 hinsichtlich des Verfahrens.

Bei den allgemein Störung genannten Einwirkungen kann es sich um einen auf dem Fahrdraht oder auf anderen Teilen der Fahrleitung, z. B. dem Tragseil, statisch aufliegenden oder dynamisch auftreffenden Fremdkörper handeln, z. B. um grös­ sere Vögel, die sich auf den Fahrleitungen niederlassen, oder um Äste von nahestehenden Bäumen, welche beispiels­ weise durch Windstösse abgebrochen und auf die Fahrleitung geworfen wurden. Ebenfalls als lokale Störung zu betrachten sind mechanische Beanspruchungen und betriebsbedingte Schä­ den an Komponenten der Fahrleitung wie Brüche von Hängern oder Isolatoren, beispielsweise bedingt durch Abnützung des Fahrdrahtes oder durch defekte Stromabnehmer, sowie Schwin­ gungen der Leitungen und meteorologisch bedingte Einwir­ kungen wie Eisbesatz, Wind, oder durch Temperaturveränderun­ gen hervorgerufene Veränderungen des Zustands der Leitungen. Weiter gilt im Folgenden auch ein Kurzschluss, der in der Regel zu kleineren oder grösseren Zerstörungen an Leitungen oder an Isolatoren führt, ebenfalls als lokale Störung. Ferner sind mutwillige Zerstörungen oder Einwirkungen, die zu solchen führen, ebenfalls in die festzustellenden und zu lokalisierenden Störungen eingeschlossen. Die Schäden, ent­ stehend durch das Mitschleifen von Fremdkörpern durch den Stromabnehmer der Lokomotive, sind in der Regel hoch und die Reparaturarbeiten nicht ungefährlich, müssen diese doch unter Zeitdruck, oft in der Dunkelheit, und oft bei Gegen­ verkehr durchgeführt werden.

Die Aufgabe, die mit der vorliegenden Erfindung gelöst wer­ den soll, besteht darin, eine lokale Störung der oben be­ schriebenen Art auf eine Fahrleitung sofort zu erkennen und zu lokalisieren, gefährliche Störungen von ungefährlichen mit hoher Zuverlässigkeit zu unterscheiden und, im Falle einer gefährlichen Störung, einen Alarm auszulösen, damit nachfolgende Fahrzeuge rechtzeitig gestoppt und die Gefahr oder der lokale Schaden vor Eintritt eines grösseren besei­ tigt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist wiedergegeben im Patentan­ spruch 1 hinsichtlich der Vorrichtung, in Patentanspruch 26 hinsichtlich des Verfahrens, und in den übrigen Ansprüchen hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausführungsformen. Die Lösung wird anhand der folgenden Figuren weiter erläutert, welche sich auf die Anwendung der Erfindung im Schienen­ bahnverkehr beziehen. Dies ist ohne Einschränkung der Allge­ meinheit möglich, da die Umsetzung auf andere Fahrzeugsyste­ me mit Oberleitungen in offensichtlicher Weise leicht mög­ lich ist.

Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht der Fahrleitung einer Schienen­ bahnstrecke,

Fig. 2 den Grundriss der gleichen Schienenbahnstrecke,

Fig. 3 eine erste Version einer Fahrleitungsaufhängung, und

Fig. 4 eine Variante zu Fig. 3

Fig. 5 eine zweite Version einer Fahrleitungsaufhängung,

Fig. 6 eine erste Konstruktion zur Überbrückung mehrerer Gleise,

Fig. 7 eine zweite Konstruktion zur Überbrückung mehrerer Gleise,

Fig. 8 ein Detail zum Einbau eines Kraftsensors.

Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der Fahrleitung einer Eisenbahnstrecke. Diese Strecken sind in der Regel unter­ teilt in Fahrleitungsabschnitte 31 von etwa 500 bis 2500 m. An den Enden dieser Fahrleitungsabschnitte 31 befindet sich jeweils ein Abspannmast 1. Zwischen diesen Abspannmasten 1 ist die Fahrleitung gespannt, die hier aus einem Tragseil 3 und einem Fahrdraht 5 besteht. Zwischen den Abspannmasten 1 befinden sich je nach Streckentyp 5 bis 20 Tragmasten 14. Das Tragseil 3 ist von den Abspann- und Tragmasten 1, 14 durch Isolatoren 2 elektrisch isoliert. Unterhalb des Trag­ seiles 3 ist der eigentliche Fahrdraht 5 angeordnet. Dieser besteht beispielsweise aus einer Spezialbronze und hat, je nach der vorgesehen Geschwindigkeit der Züge, einen Quer­ schnitt von etwa 60 bis 250 mm². Der Fahrdraht 5 wird, aus­ gehend von einem Übergangsbereich 22, an den Enden des Abschnittes unter einem kleinen Winkel α aus der Richtung der Schienen 16 weg zum Abspannmast I geführt und ist dort, in gleicher Weise wie das Tragseil 3, durch weitere Isolato­ ren 2 von den Abspannmasten 1 elektrisch isoliert, wie das in der Beschreibung der Fig. 2 später noch ausführlicher dargelegt wird. Zwischen dem Tragseil 3 und dem Fahrdraht 5 befinden sich Hänger 4, welche mit beiden diesen Drähten fest verbunden sind. Eine Stromzuführung 6 ist mit dem Fahr­ draht 5 fest verbunden und liefert die zum Betrieb der Schienenfahrzeuge nötige elektrische Energie. Während der Fahrdraht 5 an einem seiner Enden, isoliert durch einen der beiden Isolatoren 2, mit einem der beiden Abspannmasten 1 fest verbunden ist, ist sein anderes Ende mit dem anderen Isolator 2 fest verbunden, der an seinem anderen Ende mit einem Spanndraht 7 verbunden ist. Der Spanndraht 7 wird über eine an diesem Abspannmast 1 befestigte Rolle 9 umgelenkt und ist nach der Rolle 9 mit einer vertikal beweglichen Last 8 fest verbunden, welche beispielsweise aus Steingewichten besteht, wodurch der Fahrdraht 5 mit einer Kraft von 10 bis 35 kN vorgespannt ist. Andere technische Lösungen bestehen darin, dass der Spanndraht 7 an die Achse der Rolle 9 ge­ führt ist, ein weiterer Spanndraht einseitig am Abspannmast befestigt ist, über die Rolle 9 geführt und anderseitig mit der beweglichen Last 8 belastet wird. Bekannt sind auch eigentliche von der Last 8 gespannte Flaschenzüge oder Spannrollenpaare unterschiedlichen Durchmessers zur Erhöhung der Spannkraft, ausgehend vom Gewicht der Last 8.

Eine Lokomotive 15 berührt mit ihrem Stromabnehmer 13 die Fahrleitung 5. Sie fährt auf Gleisen 16, welche gleichzeitig die rückführende Leitung für den elektrischen Strom dar­ stellen. Der Rückstrom wird zusätzlich über separate Rück­ stromleiter (nicht dargestellt) an das einspeisende Unter­ werk zurückgeleitet.

In Fig. 2 ist die gleiche Situation im Grundriss darge­ stellt. Der Fahrdraht eines neuen Abschnitts wird unter einem kleinen Winkel α etwas seitlich versetzt spannend und auf der Strecke des Übergangsbereiches 22 doppelt geführt, wodurch eine unterbrechungsfreie Stromabnahme über die Stromabnehmer 13 der auf den Gleisen 16 fahrenden Lokomotive 15 erfolgen kann.

Zur Feststellung aller Arten von genannten Störungen ist, in einer ersten, einfacheren Ausführungsform der Erfindung, an einem Ende jedes Abschnitts im Spanndraht 7, vorzugsweise vor der Rolle 9, ein Kraftsensor 10 eingebaut, der die Zug­ kraft im Fahrdraht 5 misst. Ebenfalls ist der Einbau eines Kraftsensors 10 bei der Spannvorrichtung des Tragseils 3 im Erfindungsgedanken eingeschlossen. Da solche Spannvorrich­ tungen für das Tragseil 3 grundsätzlich gleich ausgeführt sind, wie jene des Fahrdrahtes 5, wurde auf eine bildliche Darstellung verzichtet. Solche Messungen können, je nach dem Typ des Kraftsensors 10 oder der Ausgestaltung des Überwa­ chungs- und Messprogramms, permanent, fallweise oder mit vorgegebenen Messhäufigkeiten erfolgen. Diese Messdaten werden über eine Messleitung 11 oder einen Sender 18 an einen Abschnittsrechner 21 übermittelt, oder an ein Zugfüh­ rungssystem 12, welches an der Fahrstrecke liegt, weiterge­ geben. Wird nun die Zugkraft im Fahrdraht 5 oder Tragseil 3 durch eine lokale Störung plötzlich oder langsam erhöht, führt dies zu einer Veränderung des vom Kraftsensor 10 abge­ gebenen Signals. Diese Veränderung wird vom Abschnittsrech­ ner 21 übernommen und mit den vorherigen Signalen vergli­ chen, welche beispielsweise aus einer vorher erfolgten Kali­ briermessung vorhanden sind. Aus dem Vergleich dieser Sig­ nale mit dem aktuellen Signal ist es möglich, gefährliche Fremdkörper, wie dies ein U-Anker oder ein abgebrochener Ast darstellen, von ungefährlichen Fremdkörpern, beispielsweise von einem Vogel, der auf der Fahrleitung 5 Platz genommen hat, zu unterscheiden. Durch den Vergleich dieser Signale lassen sich in analoger Weise auch höherdynamische Belas­ tungsänderungen, wie sie beispielsweise bei einem Gewitter auftreten, aber auch quasistatische Belastungsänderungen, wie sie bei einer Vereisung des Fahrdrahts 5 auftreten, unterscheiden. Je nach Kalibrierung beziehungsweise Schwin­ gungscharakteristik der einzelnen Messstrecken kann die schlagartige Belastung des Fahrdrahtes 5 durch einen Fremd­ körper 17 zu einem gut detektierbaren Einzelpeak im von den Kraftsensoren 10 abgegebenen Signal führen. Bedingt durch Zahl, Stärke und Struktur der anderen Fahrleitungselemente kann es aber auch zu einer komplexer veränderten Struktur des Signals kommen. Dies wird aber ebenfalls durch eine vorgängige Kalibrierung der Signale vorausgenommen. Über bekannte und bereits mit der Rechenkapazität eines PCs mög­ liche Auswertemethoden, beispielsweise durch eine Fourier- Analyse der Signale, kann dennoch zuverlässig zwischen harm­ losen und potentiell gefährlichen Ereignissen unterschieden werden und im zweiten Fall ein entsprechender Alarm zur vorsorglichen Sperrung dieses Streckenabschnitts ausgelöst werden. Ebenfalls kann durch eine Laufzeitanalyse der Ort der Störung ermittelt werden.

Die bei der Zugsdurchfahrt der vom Stromabnehmer 13 der Lo­ komotive 15 bewirkten Kraftänderungen sind einerseits sehr gross, haben jedoch anderseits ein charakteristisches ort­ zeitliches Erscheinungsbild hinsichtlich der Vorlauf-, Durchgangs- und Nachlaufssignale und können daher im Ab­ schnittsrechner 21 eindeutig identifiziert werden. Damit ist eine Alarmauslösung ausgeschlossen. Sollte jedoch eine Loko­ motive 15 entgleisen, so ist das Vorlaufsignal an einer bestimmten Stelle nicht mehr von einem Durchgangssignal gefolgt. Das Muster der Zugdurchfahrt ist also stark und eindeutig gestört, womit ein Alarm ausgelöst werden kann.

In einer zweiten, komplexeren Ausführungsform der Erfindung sind weitere Kraftsensoren 10 auch in einem oder mehreren der zwischen den Abspannmasten 1 eines Streckenabschnitts vorhandenen weiteren Tragmasten 14 angebracht, die ebenfalls mit dem Abschnittsrechner 21 verbunden sind. Die von diesen zusätzlichen Kraftsensoren 10 gemessenen Daten ermöglichen die genauere Lokalisation der Einwirkung durch die bessere örtliche Auflösung, verringern die Wahrscheinlichkeit eines Fehlalarms und vergrössern gleichzeitig die Wahrscheinlich­ keit, dass bei einer gefährlichen Einwirkung auch tatsäch­ lich ein Alarm erfolgt. Auch wird hier die Ortungsgenauig­ keit für die Störung verbessert. Als Störungstyp sind - oft durch Vögel ausgelöste - Massenschlüsse über Isolatoren 2 häufige Erscheinungen. Solche Massenschlüsse brauchen nicht zu Zerstörungen an Tragseil 3 oder/und Fahrdraht 5 zu füh­ ren; oft sind die Isolatoren 2 zwar beschädigt, jedoch noch bedingt funktionstüchtig. Dennoch ist ein schnellstmöglicher Ersatz unbedingt geboten. Bedingt durch die Selbstinduktion von Fahrdraht 5 und Tragseil 3 einerseits und die Kapazität dieser genannten Elemente bezüglich der die Masse darstel­ lenden Umgebung ist der Kurzschlussstrom am grössten am Ort des Massen- oder Kurzschlusses. Zwischen Tragseil 3 und Fahrdraht 5 wirken - immer - anziehende Kräfte. Diese werden durch den lokalen Kurzschlussstrom so gross, dass die Fahr­ leitung 5 kurzzeitig angehoben wird und die Hänger 4 entlas­ tet. Anschliessend fällt der Fahrdraht 5, falls er nicht zerstört wurde, wieder in die Hänger, was in den Kraftsenso­ ren 10 ein charakteristisches Signal erzeugt. Über die Stärke dieses Signals kann der Ort des Massenschlusses geor­ tet werden.

Die Fig. 3 bis 7 zeigen mehrere Varianten von Aufhängungen von Fahrdraht 5 und Tragseil 7. Da diese Aufhängungen ver­ schieden gestaltet werden, je nach Streckentyp, lokalen Gegebenheiten und Bahngesellschaft, werden nur wenige aber typische Grundmuster gezeigt.

Fig. 3 ist die Darstellung der Aufhängung an einer einglei­ sigen Bahnstrecke oder einer solchen, wo eine Fahrleitung aus örtlichen Gründen eine einzelne Aufhängung erhält; tech­ nisch stellt also Fig. 3 eine Konsolenkonstruktion 33 dar.

Am Abspannmast 14 ist, mittels eines Gelenkes 23 in der Vertikalebene beschränkt schwenkbar, ein horizontaler Stab 19 angebracht, der von einer schräg verlaufenden Strebe 20 in seiner Lage fixiert ist. Die Strebe 20 trägt den Stab 19 über ein weiteres Gelenk 23, und an ihrem unteren Ende ist sie auf einen schematisch dargestellten Kraftsensor 10 mit­ tels eines dritten Gelenkes 23 momentenfrei abgestützt. An seinem äusseren Ende trägt der Stab 19 den Isolator 2, an welchem das Tragseil 3 befestigt und unterstützt ist. Der Fahrdraht 5 ist zwischen den Tragmasten 14 an Hängern 4 am Tragseil aufgehängt. Zusätzlich ist der Fahrdraht 5 mittels eines an einem weiteren Isolator 2 befestigten Auslegers 17 beispielsweise an der Strebe 20 gegen seitliche Verschiebung gesichert. Auch der Ausleger 17 ist mittels eines Gelenkes 23 vertikal verschwenkbar.

Der Kraftsensor 10 misst die Stützkraft der Strebe 20; wegen der gegebenen geometrischen Verhältnisse ist die Vertikal­ komponente ein konstanter Anteil dieser Stützkraft.

In Fig. 4 ist eine Variante der Konsolenkonstruktion 33 gemäss Fig. 3 dargestellt. Der Kraftsensor 10 ist auf dem Stab 19 angebracht und trägt den Isolator 2, womit die Ver­ tikalkomponente der Stützkraft direkt gemessen wird.

Die Ausführungsform gemäss Fig. 5 weist am inneren Ende des Stabes 19 und der Strebe 20 je einen Isolator 2 auf. Trag­ seil 3 und Fahrdraht 5 sind damit direkt am äusseren Ende des Stabes 19 angebracht, der Ausleger 17 gelenkig direkt an der Strebe 20. Hinsichtlich der Kraftmessung gilt jedoch das zu Fig. 4 Gesagte.

In Fig. 6 ist eine Erweiterung des Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 4 dargestellt. Ein mehrere Gleise 16 überspan­ nender Fachwerkträger 25 trägt eine Anzahl Kraftsensoren 10 - hier deren vier und stellt technisch eine Portalkonstruk­ tion 32 dar. Jeder Kraftsensor 10 wiederum trägt einen Iso­ lator 20, welcher je ein Tragseil 7 stützt. Die Fahrdrähte 5 sind in bekannter Weise mittels hier nicht dargestellten Hängern 4 an den Tragseilen 3 aufgehängt und mittels iso­ liert angebrachten gelenkigen Auslegern 5 seitlich stabili­ siert.

Der eine der Tragmasten 14 trägt, wiederum je auf einen Kraftsensor 10 montiert, zwei Isolatoren 2. Auf dem einen Isolator 2 ist eine Speiseleitung 26, auf dem anderen eine Rückleitung 27 angebracht. Die Kraftsensoren können entweder die Stützkräfte messen, oder so eingerichtet sein, dass die - sich als Momente auswirkenden - Kräfte zwischen den Lei­ tungen 26, 27 gemessen werden. Zwischen zwei antiparallele Ströme führenden Leitern herrschen abstossende Kräfte. Im Falle eines Massenschlusses steigt der Strom zumindest in der Speiseleitung 26 stark an und bewirkt dadurch ein stark vergrössertes Drehmoment.

Fig. 7 bezieht sich, wie Fig. 6, auf Anlagen mit mehreren Gleisen 16, wie in Bahnhofsvorfeldern. Anstelle des Fach­ werkträgers 25 tritt hier ein als einfaches Zugseil 28 dar­ gestelltes Kettenwerk 34. Dieses trägt eine der Zahl der Gleise 16 entsprechende Anzahl von Isolatoren 2, die je an einem Kraftsensor 10 aufgehängt sind. Die Isolatoren ihrer­ seits tragen in bekannter Weise Tragseile 7 und Fahrdrähte 5. Zur Querstabilisierung der letztgenannten Elemente dienen zwei je isoliert angebrachte Seile 29.

Ohne auf bahntechnische Einzelheiten zu stark einzugehen, können immer geeignete Orte im Fahrleitungsbereich gefunden werden, wo die vertikal wirkenden Gewichtskräfte und/oder die längs der Fahrleitung (Tragseil 7 und Fahrdraht 5) wir­ kenden Zugkräfte gemessen werden können. Ebenfalls ist es im Rahmen des Ingenieurwissens, Druckkräfte durch Zugkräfte in geeigneter Weise zu ersetzen.

In besonderen Situationen mag es angezeigt sein, einen Kraftsensor 10 an einer Stelle einzusetzen, die nicht auf Erdpotential, sondern auf der Betriebsspannung von zumeist 15 kV liegt. Fig. 8 zeigt einen solchen Einsatz, der jedoch lediglich als nichteinschränkendes Beispiel vorgestellt ist. Hier ist der Kraftsensor 10 direkt am Tragseil 3 befestigt und wird durch die im Hänger 4 wirkende Zugkraft beauf­ schlagt. Die Stromversorgung des Kraftsensors und des mit ihm zusammengebauten Senders 18 wird durch ein fotovol­ taisches Element 30 sichergestellt. Dieses speist eine in den mit 10, 18 bezeichneten Elementen enthaltene Batterie. Durch die Befestigung am Tragseil 3 kann das fotovoltaische Element 30 optimal orientiert werden. Diese Einsatzweise kann - neben der technischen Relevanz - wirtschaftlich in­ teressant sein, wenn sich der Einbau eines nur für den Kraftsensor 10 notwendigen Isolators 2 einsparen lässt.

Der Einsatz von Kraftsensoren 10 bei den Fahrleitungen von U- und S-Bahnen, die als seitlich zum Gleis 16 versetzte Stromschienen ausgebildet sind, ist im Erfindungsgedanken mitenthalten. Die Störungsarten solcher Fahrleitungen sind wesentlich eingeschränkter als jene der Oberleitungen, be­ sonders was atmosphärische Einflüsse betrifft. Die Kraft- Zeitprofile von Zugsdurchfahrten sind leicht von jenen von Störungen zu unterscheiden.

Die Erarbeitung von Kraft-Zeitprofilen für alle Fahrleitun­ gen, Oberleitungen, sowie solche von U- und S-Bahnen, ist eine Aufgabe, die zwar generelle Resultate aufweist, jedoch strecken- und störungsspezifische Antworten zu finden hat. Die Signale der einzelnen Kraft-Sensoren 10 sind zeitlich korreliert und geben gerade durch diese Korrelation sehr spezifische Antworten. Temperaturänderungen, Vereisung, Windeinflüsse, Eigenschwingungen der Fahrleitungen aufgrund von Schlägen oder Zugdurchfahrt, Belastung durch Fremdkör­ per, Fahrleitungsbrüche und Kurzschluss geben charakteristi­ sche Signale und Kraft-Zeitprofile, die durch einen Ab­ schnittsrechner 21 ausgewertet werden können. Je nach der Art der Störung bzw. Abweichung vom Gleichmass können solche Einflüsse als gefährlich oder harmlos eingestuft werden und je nachdem einen Alarm auslösen unter spezifischer Angabe der Art der Störung und des Ortes ihres Eintrittes. Es kann praktisch sein und ist im Erfindungsgedanken mitenthalten, die Abschnittsrechner 21 in die Kraftsensoren 10 mindestens teilweise zu integrieren. Anstatt der Kraft-Signale werden durch die Übertragungselemente 11, 18 bereits verarbeitete Resultate bis hin zu Alarm-Meldungen an das Zugführungssys­ tem 12 übermittelt.

Als Kraftsensoren 10 können grundsätzlich alle bekannten Typen eingesetzt werden, wie solche mit schwingenden Saiten, Dehnmessstreifen, piezoelektrische, elektromagnetische, ka­ pazitive und optische Messdosen. Entscheidend wird die notwendige Auflösung, Robustheit und kostengünstige Herstel­ lung. Ferner darf die mögliche Messhäufigkeit die zeitliche Auflösung der Kraft-Zeitprofile nicht beeinträchtigen. Die Kraftsensoren 10 messen Kräfte. Durch Vergleich der herr­ schenden Kräfte mit deren Erwartungswerten kann allgemein auf den mechanischen Zustand, durch deren zeitliche Ände­ rungen auf die mechanischen Veränderungen geschlossen wer­ den. Ob eine Abweichung vorliegt, die Gefahrenpotential aufweist oder gar eine tatsächliche Gefahr darstellt, ist eine Frage der Interpretation solcher Signale und deren zeitlichen Verläufe, wie sie im Abschnittsrechner 21 vorge­ nommen wird. Der Begriff der Störung ist wertungsabhängig und wird durch das Setzen vorbestimmter, unzulässiger Abwei­ chungen definiert.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung und ihr Betriebsverfahren haben Jen weiteren Vorteil, dass sie von einer einfachen Zugspannungsüberwachung gemäss Fig. 1 und 2 mit einer örtli­ chen Auflösung von 500 m bis 2500 m ausgebaut werden kann zu einem komplexen System mit einer örtlichen Auflösung von ca. 50 m oder gar weniger. Damit lässt sich das aus Vorrichtung und Betriebsverfahren bestehende System mit den gleichen Algorithmen sowohl auf wenig befahrenen Nebenlinien, auf dicht befahrenen Hochgeschwindigkeitsstrecken und in Gleis­ feldern von Rangier- oder Vorbahnhöfen einsetzen.

Claims (33)

1. Vorrichtung zum Messen und Lokalisieren von mechani­ schen Veränderungen an elektrischen Fahrleitungen von Bahnen, dadurch gekennzeichnet, dass

• - Kraftsensoren (10) an den Fahrleitungen und den da­ mit verbundenen Einrichtungen der Fahrleitung ange­ ordnet sind,
• - mindestens ein Abschnittsrechner (21) vorhanden ist,
• - jeder Kraftsensor (10) mit Übermittlungsorganen (11, 18) ausgerüstet ist, mit welchem die Messre­ sultate der Kraftsensoren an den mindestens einen Abschnittsrechner (21) übermittelt werden können.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kraftsensoren (10) auf Erdpotential liegen und von den Fahrleitungen und den damit verbun­ denen Einrichtungen durch Isolatoren (2) getrennt sind.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass mindestens ein Ende eines Fahrleitungs­ abschnittes (31) mit der Zugkraft eines Fahrdrahtes (5) einen Kraftsensor (10) auf Zug belastet.

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Kraftsensor (10) am festen Ende des Fahrdrahtes (5) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Kraftsensor (10) an jenem Ende des Fahrdrahtes (5) angeordnet ist, das mittels eines Spanndrahtes (7) an eine Rolle (9) geführt ist, die, von einer Last (8) beaufschlagt, den Fahrdraht (5) spannt.

6. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass je ein Kraftsensor (10) sowohl am fes­ ten Ende des Fahrdrahtes (5) als auch an jenem Ende des Fahrdrahtes (5) angeordnet ist, das mittels eines Spanndrahtes (7) an eine Rolle (9) geführt ist, die, von einer Last (8) beaufschlagt, den Fahrdraht (5) spannt.

7. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass mindestens ein Ende eines Fahrleitungs­ abschnittes (31) mit der Zugkraft eines Tragseils (3) einen Kraftsensor (10) auf Zug belastet.

8. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Kraftsensor (10) am festen Ende des Tragseils (3) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Kraftsensor (10) an jenem Ende des Tragseils (3) angeordnet ist, das mittels eines Spann­ drahtes (7) an eine Rolle (9) geführt ist, die, von einer Last (8) beaufschlagt, das Tragseil (3) spannt.

10. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass je ein Kraftsensor (10) sowohl am fe­ sten Ende des Tragseils (3) als auch an jenem Ende des Tragseils (3) angeordnet ist, das mittels eines Spann­ drahtes (7) an eine Rolle (9) geführt ist, die, von einer Last (8) beaufschlagt, das Tragseil (3) spannt.

11. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass Kraftsensoren (10) in den Stütz-, Spann- und Tragelementen für das Tragseil (3) der Fahrleitung angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kraftsensoren (10) so eingebaut sind, dass sie durch Druckkräfte beansprucht sind.

13. Vorrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kraftsensoren (10) auf Portalkon­ struktionen (32) befestigt sind.

14. Vorrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kraftsensoren (10) auf Konsolenkon­ struktionen (33) befestigt sind.

15. Vorrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kraftsensoren (10) so eingebaut sind, dass sie durch Zugkräfte beansprucht sind.

16. Vorrichtung nach Patentanspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kraftsensoren (10) auf Portalkon­ struktionen (32) befestigt sind.

17. Vorrichtung nach Patentanspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kraftsensoren (10) auf Konsolenkon­ struktionen (33) befestigt sind.

18. Vorrichtung nach Patentanspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kraftsensoren (10) an Kettenwerken (34) befestigt sind.

19. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass bei zusätzlich angebrachten elektri­ schen Speise- und Rückleitungen (26, 27) ebenfalls Kraftsensoren (10) angebracht sind.

20. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kraftsensoren (10) auf der Hoch­ spannungsseite der Fahrleitungen und den damit verbun­ denen Einrichtungen der Fahrleitung angeordnet sind.

21. Vorrichtung nach Patentanspruch 20, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Übermittlungsorgane aus einem drahtlosen Sender (18) bestehen.

22. Vorrichtung nach Patentanspruch 20, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kraftsensoren (10) mit fotovol­ taischen Elementen (30) zur Erzeugung der von den Kraftsensoren (10) und der Sender (18) benötigten elektrischen Energie ausgerüstet sind.

23. Vorrichtung nach Patentanspruch 20, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kraftsensoren (10) zwischen Trag­ seil (3) und Fahrdraht (5) angeordnet sind und jeweils durch die Zugkraft eines Hängers (4) belastet werden.

24. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Abschnittsrechner (21) mindestens teilweise in die Kraftsensoren (10) integriert sind.

25. Vorrichtung nach Patentanspruch 24, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Übermittlungsorgane (11, 18) die durch den im Kraftsensor (10) integrierten Abschnitts­ rechner (21) ermittelten Alarme an ein Zugsführungs­ system (12) übertragen.

26. Verfahren zum Erkennen von Störungen an elektrischen Fahrleitungen von Bahnen mit Fahrleitungsabschnitten (31) und den damit verbundenen Einrichtungen im Bahn­ betrieb, dadurch gekennzeichnet, dass über Kraftsenso­ ren (10) mechanische Veränderungen gemessen und durch Abschnittsrechner (21) abgegrenzt, identifiziert und lokalisiert werden.

27. Verfahren nach Patentanspruch 26, dadurch gekennzeich­ net, dass die Signale der Kraftsensoren (10) auf Ab­ schnittsrechner (21) übertragen werden, dort mit vor­ gegebenen Messgrössen verglichen werden, und bei Üb­ erschreiten von vorgegebenen Abweichungen zur Auslö­ sung eines entsprechenden Alarms führen.

28. Verfahren nach Patentanspruch 27, dadurch gekennzeich­ net, dass die vorgegebenen Messgrössen Momentanwerte darstellen.

29. Verfahren nach Patentanspruch 27, dadurch gekennzeich­ net, dass die vorgegebenen Messgrössen Orts-Zeitprofi­ le darstellen.

30. Verfahren nach Patentanspruch 26, dadurch gekennzeich­ net, dass die Signale der Kraftsensoren (10) mittels Messleitung (11) an den zugehörigen Abschnittsrechner übertragen werden.

31. Verfahren nach Patentanspruch 27, dadurch gekennzeich­ net, dass die Signale der Kraftsensoren (10) drahtlos durch einen Sender (18) auf Abschnittsrechner (21) übertragen werden, dort mit vorgegebenen Messgrössen verglichen werden, und bei Überschreiten von vorgege­ benen Abweichungen zur Auslösung eines entsprechenden Alarms führen.

32. Verfahren nach Patentanspruch 26, dadurch gekennzeich­ net, dass die Signale eines einzelnen Kraftsensors (10) zur Ermittlung der Messgrösse herangezogen wer­ den.

33. Verfahren nach Patentanspruch 26, dadurch gekennzeich­ net, dass die Signale von mehr als einem Kraftsensor (10) zur Ermittlung der Messgrösse herangezogen wer­ den.