DE19940350A1 - Verfahren und Anordnung zur Überwachung des Fahrdrahtes einer Fahrtstrecke für elektrisch antreibbare Schienenfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Fahrdrahtes einer Fahrstrecke für elektrisch antreibbare Schienenfahrzeuge, wobei der Fahrdraht auf Fremdkörper überwacht wird und bei Erkennen eines Fremdkörpers ein Signal an ein die Fahrstrecke passierendes Schienenfahrzeug gegeben wird, und eine Anordnung zur Überwachung des Fahrdrahtes einer Fahrstrecke für elektrisch antreibbare Schienenfahrzeuge, mit einer Detektionseinrichtung zum Erkennen von Fremdkörpern an beziehungsweise auf dem Fahrdraht. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß der Fahrdraht (14) vor dem Schienenfahrzeug (10) von einer schienenfahrzeugfesten Bildaufzeichnungseinheit (20) erfaßt, eine momentane Bildaufnahme mit einer erwarteten Bildaufnahme verglichen wird und bei Abweichung der momentanen Bildaufnahme von der erwarteten Bildaufnahme ein Antrieb (56) wenigstens eines Stromabnehmers (14) des Schienenfahrzeuges (10) zum Abbügeln aktiviert wird. Ferner ist vorgesehen, daß sich die Anordnung durch eine schienenfahrzeugfeste optische Bildaufzeichnungseinheit (20) zum Erfassen eines vor dem Schienenfahrzeug (10) liegenden Detektionsbereiches (27), eine Auswerteeinheit (36) zum Vergleich einer momentanen Bildaufnahme mit einer erwarteten Bildaufnahme und eine Steuereinrichtung zum Betätigen eines Antriebes (56) wenigstens eines Stromabnehmers (14) des Schienenfahrzeuges (10) auszeichnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Fahrdrahtes einer Fahrtstrecke für elektrisch an­ treibbare Schienenfahrzeuge mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen und eine Anord­ nung zur Überwachung des Fahrdrahtes mit den im Ober­ begriff des Anspruchs 16 genannten Merkmalen.

Es ist bekannt, elektrisch antreibbare Schienenfahr­ zeuge zur Elektroenergieversorgung mit wenigstens ei­ nem sogenannten Stromabnehmer auszustatten und dessen Kontaktleiste in permanenten Anlagekontakt mit einem im wesentlichen parallel zur Schiene angeordneten Fahrdraht zu bringen. Der Fahrdraht ist über ein Ket­ tenwerk längs der Schiene gespannt, wobei dieser zur Verminderung eines Verschleißes des Stromabnehmers in Fahrtrichtung alternierend unter einem Winkel ver­ läuft. Durch äußere Einflüsse können Hindernisse in den Fahrdraht gelangen, so daß durch einen das Hin­ dernis aufnehmenden Stromabnehmer erhebliche Schäden entstehen können. Derartige Hindernisse können bei­ spielsweise von zufällig in den Fahrdraht gelangenden Gegenständen (Äste oder dergleichen), von mutwillig in den Fahrdraht gelangenden Gegenständen (Wurfanker oder dergleichen) oder von durch technische Defekte in den Fahrdraht gelangenden Gegenständen (herabhän­ gende Teile des Kettenwerkes oder von Tragelementen des Kettenwerkes) gebildet sein. Aufgrund relativ hoher Geschwindigkeiten, mit denen die elektrisch an­ treibbaren Schienenfahrzeuge die Fahrstrecke passie­ ren, kann von einem Triebfahrzeugführer nicht jedes Hindernis rechtzeitig erkannt werden. Auch können derartige Hindernisse relativ klein sein, so daß ein rechtzeitiges Erkennen - das ein sogenanntes Abbügeln des Stromabnehmers vor Erreichen des Hindernisses er­ möglicht - nicht gegeben ist.

Um eine unabhängig von einem Triebfahrzeugführer durchzuführende Erkennung von Hindernissen im Fahr­ draht zu ermöglichen, sind bereits automatische De­ tektionseinrichtungen vorgeschlagen worden. Diese um­ fassen beispielsweise entlang der Fahrtstrecke fest installierte Überwachungssysteme, die bei Erkennen eines Hindernisses ein Alarmsignal generieren. Derar­ tige Überwachungssysteme basieren beispielsweise auf dem Erfassen von Schwingungen des Fahrdrahtes, indem der Umstand ausgenutzt wird, daß ein auf den Fahr­ draht fallender Gegenstand dieses zum Schwingen an­ regt. Diese Schwingungen bereiten sich wellenförmig aus und können durch entsprechende Detektoren erfaßt werden. Neben dem erheblichen Aufwand, der mit der Installation eines derartigen Überwachungssystemes entlang der ganzen elektrisch befahrbaren Strecke notwendig ist, liegt eine relativ hohe Fehlerquote vor, da infolge von anderen Einflüssen, beispielswei­ se Wind, Schneelast oder dergleichen, auftretende Schwingungen nicht selektiert werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit dem in einfacher und sicherer Weise im Fahrdraht sich befindende Gegenstände erkannt werden können. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anord­ nung der gattungsgemäßen Art anzugeben, mittels der eine sichere Erkennung von Hindernissen im Fahrdraht möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfah­ ren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß der Fahrdraht vor dem Schienenfahrzeug von einer schienenfahrzeugfesten Bildaufzeichnungs­ einheit erfaßt, die momentane Bildaufnahme mit einer erwarteten Bildaufnahme verglichen wird und bei Abweichung der momentanen Bildaufnahme von der erwarteten Bildaufnahme ein Antrieb des Stromab­ nehmers aktiviert wird, läßt sich in einfacher und sicherer Weise über eine Bildauswertung beziehungs­ weise Bildverarbeitung das Vorhandensein eines Hin­ dernisses im Fahrdraht sicher detektieren. Eine der­ artige optische Hinderniserkennung wird schienenfahr­ zeuggebunden durchgeführt, so daß sich der Aufwand gegenüber einer ortsfesten Überwachung erheblich re­ duziert. Durch die schienenfahrzeuggebundene optische Hinderniserkennung ist darüber hinaus die Befehls­ kette zum Aktivieren des Stromabnehmers, das heißt zu dessen Abbügeln bei Erkennen eines Hindernisses, in sicherer und einfacher Weise beherrschbar.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß der Fahrdraht in einer Entfernung vor dem Schienenfahrzeug überwacht wird, die abhängig von ei­ ner Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeuges und einer Reaktionszeit des Komparators der momentanen Bildaufnahme mit der erwarteten Bildaufnahme sowie des Antriebes des Stromabnehmers ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß bei Erkennen eines Hindernisses rechtzeitig der Stromabnehmer des Schienenfahrzeuges abgebügelt werden kann, so daß selbst bei noch aus­ rollendem Schienenfahrzeug der Stromabnehmer das Hin­ dernis nicht erfaßt und somit Schäden vermieden wer­ den. Die Entfernung, in der der Fahrdraht vor dem Schienenfahrzeug überwacht wird, kann entweder in Ab­ hängigkeit der maximal möglichen Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges oder bevorzugterweise in Abhängig­ keit der momentanen Geschwindigkeit des Schienenfahr­ zeuges eingestellt werden. Je höher die Geschwindig­ keit des Schienenfahrzeuges, um so größer ist die Entfernung des Überwachungsbereiches des Fahrdrahtes zu wählen. Die Einstellung der Entfernung der Überwa­ chung des Fahrdrahtes kann in einfacher Weise durch eine schwenkbar auf dem Schienenfahrzeug angeordnete Bildaufnahmeeinrichtung (Kamera) erfolgen. Entspre­ chend einem Anstellwinkel der optischen Achse der Ka­ mera zur Längserstreckung des Fahrweges, läßt sich der Überwachungsbereich vor dem Schienenfahrzeug in einfacher Weise variieren.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein in Fahrtrichtung liegender Überwachungsbereich mit einer Entfernungsinformation zur Lagebestimmung eines Hindernisses verknüpft wird. Hierdurch läßt sich neben der Erkennung des Hinder­ nisses durch die Bildverarbeitung gleichzeitig die momentane Entfernung von dem Schienenfahrzeug ermit­ teln. Hierdurch kann insbesondere zwischen großen und kleinen Hindernissen unterschieden werden, da auf­ grund unterschiedlicher Entfernungen von dem Schie­ nenfahrzeug mittels der schienenfahrzeugfesten Bild­ aufzeichnungseinheit weiter entfernte große Hinder­ nisse in gleicher Größe erkannt werden wie näher lie­ gende kleine Hindernisse. Insbesondere auch in Kur­ venfahrten ist die Verknüpfung der momentanen Bild­ aufnahme mit einer Entfernungsinformation sinnvoll, da so eventuell erkannte Hindernisse, die von der Bildaufzeichnungseinheit erfaßt werden, jedoch nicht im Bereich des Fahrdrahtes liegen, eliminiert werden können. Die Entfernungsinformation kann vorzugsweise durch einen schienenfahrzeugfesten Entfernungssensor oder ortsfeste Markierungen gewonnen werden.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die erwartete Bildaufnahme - zum Vergleich mit der momentanen Bildaufnahme - aus abge­ speicherten Streckendaten abgeleitet wird. Hierdurch läßt sich durch einmaliges Abspeichern einer von Hin­ dernissen freien Bildaufnahme des Fahrdrahtes die Vergleichsaufnahme erzielen. Insbesondere, wenn be­ vorzugt die erwartete Bildaufnahme aus den abgespei­ cherten Streckendaten in Abhängigkeit eines Posi­ tionssignales abgerufen wird, wird vorteilhaft mög­ lich, tatsächlich die aktuell erwartete Bildaufnahme zum Vergleich mit der momentanen Bildaufnahme zur Verfügung zu stellen. Das Positionssignal kann be­ vorzugt durch eine satellitengestützte Ortung (GPS) bereitgestellt werden. So läßt sich eine sehr exakte Positionsbestimmung des Schienenfahrzeuges ermögli­ chen und die entsprechend der momentanen Position des Schienenfahrzeuges erwartete Bildaufnahme bereit­ stellen.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei Kurvenfahrten des Schienen­ fahrzeuges die Bildaufnahmeeinheit dem Streckenver­ lauf nachführbar ist. So läßt sich auch in relativ engen Kurvenradien jederzeit eine sichere Überwachung des Fahrdrahtes in ausreichender Entfernung vor dem Schienenfahrzeug erzielen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe ferner durch eine Anordnung mit den im Anspruch 16 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß eine schienenfahrzeugfeste opti­ sche Bildaufzeichnungseinheit zum Erfassen eines vor dem Schienenfahrzeug liegenden Detektionsbereiches vorgesehen ist, die eine momentane Bildaufnahme einer Auswerteeinheit zum Vergleich mit einer erwarteten Bildaufnahme zur Verfügung stellt und eine Steuer­ einrichtung zum Betätigen eines Antriebes eines Stromabnehmers mit einem von der Auswerteeinheit ge­ nerierbaren Steuersignal beaufschlagbar ist, lassen sich in einfacher Weise Komponenten in ein Schienen­ fahrzeug integrieren, mittels denen eine sichere Hin­ derniserkennung am Fahrdraht möglich ist. Durch eine automatische, insbesondere mikroprozessorgesteuerte Abarbeitung des Vergleiches der momentanen Aufnahme mit der erwarteten Aufnahme, werden menschliche Feh­ ler bei der Hinderniserkennung ausgeschlossen. Somit kann mit hoher Sicherheit und relativ geringem Bau­ geräteaufwand eine Hinderniserkennung schienenfahr­ zeuggebunden erfolgen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung er­ geben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispie­ len anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Anordnung zur Über­ wachung des Fahrdrahtes und

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur automatischen Hinderniserkennung in Fahrdrähten.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Schienenfahrzeug 10, beispielsweise ein Triebfahrzeug eines Zuges. Das Schienenfahrzeug 10 ist elektrisch antreibbar, wobei eine Stromversorgung über einen angedeuteten Stromab­ nehmer 12 erfolgt, dessen Bügel in Anlagekontakt mit einem Fahrdraht 14 steht. Eine lichte Höhe h zwischen Oberkante des Schienenfahrzeuges 10 und Fahrdraht 14 beträgt zirka 2 m. Der Fahrdraht 14 ist an im einzel­ nen nicht dargestellte Maste über ein Kettenwerk auf­ gehängt, so daß dieser in Fahrtrichtung 16 des Zuges im wesentlichen parallel zu einer Fahrschiene 18 ver­ läuft.

Das Schienenfahrzeug 10 besitzt eine - hier lediglich angedeutete - Bildaufzeichnungseinheit 20 (nachfol­ gend auch Kamera 20 genannt). Ein Objektiv der Kamera 20 ist in Fahrtrichtung 16 gerichtet. Ein Abbildungs­ bereich der Kamera 20 wird durch symmetrisch zur op­ tischen Achse verlaufende Linien 22 beziehungsweise 24 bestimmt, die unter einem Winkel α beziehungswei­ se β zu einer in Fahrtrichtung 16 verlaufenden Hori­ zontalen 26 verlaufen. Ein Detektionsbereich 27 der Kamera 20 ergibt sich durch einen Schnittpunkt 28 der Linie 24 und einen Schnittpunkt 30 der Linie 22 mit dem Fahrdraht 14. Ein Mittelpunkt 32 des Detektions­ bereiches 27 liegt somit in einer Entfernung g von der Kamera 20.

Um mittels der Kamera 20 eine Überwachung des Fahr­ drahtes 14 auf eventuell vorhandene Hindernisse durchführen zu können, gelten folgende Bedingungen:

g = v_S . (t_Abbügel + t_Verarbeitung),

wobei v_S die Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeu­ ges 10, t_Abbügel die maximale Abbügelzeit des Strom­ abnehmers 12 und t_Verarbeitung die Signalverarbeitung zur Bilderkennung eines Hindernisses ist. Bei Hoch­ geschwindigkeitszügen liegt die Geschwindigkeit v_S beispielsweise bei 330 km/h, das entspricht 91,66 m/s, die Zeit t_Abbügel beträgt zirka 1 s und die Zeit t_Verarbeitung zirka 0,1 s. Hieraus ergibt sich eine Entfernung g, in der die Überwachung des Fahrdrahtes 14 erfolgen muß, von zirka 100 m.

Bei der Kamera 20 handelt es sich beispielsweise um eine digitale CCD-Kamera mit einer Standardauflösung von zirka 1000 × 1000 Pixel pro cm². Die Kamera 20 kann beispielsweise eine digitale 2D beziehungsweise 3D aufzeichnende Kamera sein. Um Sachschäden durch einen in einen Gegenstand (Hindernis) fahrenden Stromabnehmer 12 zu vermeiden, sollen die Gegenstände ab einer Größe von zirka 1 cm erkennbar sein. Daraus ergibt sich, daß bei einer durchschnittlichen Pixel­ größe von 10 µm ein in einer Entfernung g von 100 m vorhandener Gegenstand mit der Größe von 1 cm zirka 5 Pixel der Kamera 20 überstreicht. Hieraus resul­ tiert eine Vergrößerung V der Kamera 20:

wobei B die Bildgröße und G die Gegenstandsgröße ist. Bei einer Vergrößerung V = 0,005 und einer Entfernung g = 100 m muß eine Brennweite f gemäß der Beziehung

betragen.

Der mittels eines derartigen Objektives (Teleobjek­ tiv) in einer Entfernung g von 100 m zu überwachende Bereich (Fläche quer zur Fahrtrichtung 16) beträgt zirka 2 m × 2 m. Da die Breite des Bügels des Strom­ abnehmers 12 standardmäßig 1,20 m beträgt, ist ein derartiger Überwachungsbereich ausreichend. Die Länge L_Z des Überwachungsbereiches 27 in Fahrtrichtung 16 ergibt sich aus der Beziehung:

Es wird deutlich, daß der Überwachungsbereich 27 in einer quer zur Fahrtrichtung 16 liegenden Ebene (L_x × L_y) relativ eingegrenzt ist (zirka 2 m × 2 m), jedoch in Fahrtrichtung 16 (Länge L_Z) größer ist als der Ab­ stand g des Schienenfahrzeuges von dem Mittelpunkt 32 des Überwachungsbereiches 27. Somit können gemäß den erläuterten Größenverhältnissen Gegenstände vor dem Schienenfahrzeug 10 detektiert werden, die zwischen 33,5 m und 166,5 m vor der Kamera 12 liegen (von g - ½ L_Z bis g + ½ L_Z).

Um innerhalb der Länge L_Z des Detektionsbereiches 27 einen Gegenstand exakt zu definieren, ist an dem Schienenfahrzeug 10 ein hier lediglich angedeuteter Entfernungssensor 34 vorgesehen, mittels dem ein mit der Kamera 20 erfaßter Gegenstand in seiner tatsäch­ lichen Entfernung vom Schienenfahrzeug 10 eingestuft werden kann. Der Entfernungssensor 34 arbeitet bei­ spielsweise mittels Laserlicht, Radar oder derglei­ chen. Durch Zusammenwirken der Kamera 20 mit dem Ent­ fernungssensor 34 wird somit eine exakte Lokalisie­ rung eines Gegenstandes am beziehungsweise auf dem Fahrdraht 14 möglich.

Anhand des in Fig. 2 gezeigten Blockschaltbildes wird die Funktion der Hinderniserkennung am Fahrdraht 14 erläutert. Die Kamera 20 ist mit einer Auswerte­ einheit 36 verbunden, die die von der Kamera 20 ge­ lieferten momentanen Bildaufnahmen verarbeitet. Zwi­ schen Kamera 20 und Auswerteeinheit 36 ist ein Rest­ lichtverstärker 38 angeordnet, mittels dem die momen­ tane Bildaufnahme bei Bedarf verstärkt wird. Ferner kann der Kamera 20 eine Beleuchtungseinrichtung 40 zugeordnet sein, mittels der eine Ausleuchtung des Detektionsbereiches 27 vor dem Schienenfahrzeug 10 erfolgt. Die Auswerteeinheit 36 ist ferner mit dem Abstandssensor 34 verbunden, der das mit der momenta­ nen Bildinformation zu verknüpfende Abstandssignal liefert.

Ein erster Steuerausgang 42 der Auswerteeinheit 36 ist mit einer Betätigungseinrichtung 44 für die Ka­ mera 20 verbunden. Mittels der Betätigungseinrichtung 44 kann die Kamera 20 auf einen bestimmten Detek­ tionsbereich 27 ausgerichtet werden. Der notwendige Detektionsbereich 27 der Kamera 20 ist insbesondere abhängig von der Geschwindigkeit v_S des Schienenfahr­ zeuges 10 und der Streckengeometrie der Fahrtstrecke. So kann beispielsweise abhängig von einem Geschwin­ digkeitssignal v_S mittels der Auswerteeinheit 36 der Winkel α und β (Fig. 1) verringert werden bezie­ hungsweise vergrößert werden, so daß abhängig von der momentanen Ist-Geschwindigkeit eine ausreichend große Entfernung g des Detektionsbereiches 27 zum Schienen­ fahrzeug 10 besteht. Je höher die Geschwindigkeit v_S ist, um so größer muß die Entfernung g sein, damit bei Erkennen eines Hindernisses rechtzeitig ein Abbü­ geln des Stromabnehmers 12 erfolgen kann. Die Auswer­ tung des Geschwindigkeitssignales v_S ist optional. Zur Vereinfachung kann vorgesehen sein, daß von der maximalen Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges 10 ausgegangen wird und die Entfernung g auf diese maxi­ male Geschwindigkeit abgestellt ist. Mittels der Be­ tätigungseinrichtung 44 kann ferner eine Nachführung der Kamera 20 bei einer Kurvenfahrt erfolgen. Ins­ besondere bei relativ langsam zu befahrenden Strec­ ken, beispielsweise in Bahnhöfen oder dergleichen, sind die Kurvenradien relativ klein, so daß der Detektionsbereich 27 der Kamera 20 außerhalb des Fahrdrahtes 14 liegen würde. Durch Nachführen der Ka­ mera 20 um einen vorgebbaren Winkel - entsprechend dem bekannten Kurvenradius - läßt sich dieses aus­ gleichen. Zum Ausrichten der Kamera 20 kann eine Hilfskamera 46 vorgesehen sein, die der Orientierung dient. Mittels der Hilfskamera 46, deren Brennweite sehr viel kleiner sein kann als die der Kamera 20, läßt sich die Kamera 20 auf den Verlauf des Fahrdrah­ tes 14 zunächst ausrichten. Die Hilfskamera 46 dient nicht der Erkennung von Hindernissen.

Die von der Kamera 20 gelieferten momentanen Bildauf­ nahmen werden einem Komparator 48 der Auswerteeinheit 36 zugeführt, der die momentanen Bildaufnahmen mit von einem Speichermittel 50 gelieferten erwarteten Bildaufnahmen vergleicht. Die erwarteten Bildaufnah­ men werden in Abhängigkeit von einer Ist-Position des Schienenfahrzeuges 10 bereitgestellt. Die Ermittlung der Ist-Position erfolgt über ein Ortungssystem 52, das beispielsweise satellitengestützt (GPS) arbeitet. Anhand der so ermittelten Ist-Position kann aus dem Speichermittel 50 mit großer Genauigkeit die erwar­ tete Bildaufnahme dem Komparator 48 zur Verfügung ge­ stellt werden. Entspricht die erwartete Bildaufnahme der momentanen Bildaufnahme der Kamera 20, ist kein Hindernis am beziehungsweise auf dem Fahrdraht 14 vorhanden. Ergibt der Vergleich jedoch, daß die mo­ mentane Bildaufnahme der. Kamera 20 von der erwarteten Bildaufnahme abweicht, wird über einen Steuerausgang 54 ein Antrieb 56 des Stromabnehmers 12 aktiviert. Das heißt, bei anliegendem Signal am Steuerausgang 54 wird der Stromabnehmer 12 abgebügelt.

Um eine möglichst große Sicherheit bei der Erkennung von Hindernissen am beziehungsweise auf dem Fahrdraht 14 zu ermöglichen, sind die momentanen Bildaufnahmen in relativ kurzen Intervallen zu wiederholen und je­ weils mit der erwarteten Bildaufnahme zu vergleichen. Die Wiederholfrequenz der momentanen Bildaufnahme kann hierbei fest eingestellt sein oder ebenfalls ge­ schwindigkeitsabhängig variabel sein. Die Wiederhol­ frequenz der momentanen Aufnahmen muß hierbei gewähr­ leisten, daß der jeweilige Detektionsbereich 27 der einzelnen momentanen Aufnahme mit dem Detektions­ bereich 27 der nachfolgenden momentanen Bildaufnahme überlappt. So ist eine lückenlose Überwachung des Fahrdrahtes 14 möglich. Die Wiederholfrequenz der mo­ mentanen Bildaufnahme kann beispielsweise im Bereich zwischen zirka zwei Aufnahmen pro Sekunde und vier Aufnahmen pro Sekunde liegen.

Die in dem Speichermittel 50 abgelegten momentanen Bildaufnahmen können beispielsweise während einer Meßfahrt eines entsprechend ausgestatteten Schienen­ fahrzeuges aufgenommen und gespeichert werden. Bei einem angenommenen Abstand der aufgenommenen erwarte­ ten Bilder von 50 m ergibt sich bei einer Gesamt­ streckenlänge von zirka 40000 km ein Speicherbedarf von zirka 800 GByte. Um diesen technisch zwar be­ herrschbaren, aber dennoch großen Speicherbedarf zu verringern, kann vorgesehen sein, daß die für die er­ wartete Bildaufnahme benötigte Information auf das Notwendige reduziert wird. Hierbei können beispiels­ weise äußere Streckenmerkmale, die einer Veränderung unterliegen und sowohl bei der momentanen Bildaufnah­ me als auch bei Anfertigung der zu erwartenden Bild­ aufnahme zwangsläufig mit erfaßt werden (Bäume, Sträucher, Wolken oder dergleichen), unbeachtet blei­ ben. Hierdurch reduziert sich der Speicherbedarf er­ heblich.

Die reduzierte Information der erwarteten Bildauf­ nahme kann beispielsweise auf spezielle Streckenmerk­ male abgestimmt sein. Spezielle Streckenmerkmale sind beispielsweise die exakte Führung des Fahrdrahtes 14. Bekannterweise ist der Fahrdraht 14 in Fahrtrichtung 16 alternierend unter einem in Längsrichtung sich er­ streckenden Winkel gespannt. Hierdurch wird ein Ver­ schleiß der Stromabnehmer 12 reduziert. Durch Kombi­ nation mit einem Positionssignal ist jeder Position eine bestimmte Fahrdrahtlage zuordbar. Diese Fahr­ drahtlage unterliegt üblicherweise keinen Veränderun­ gen, so daß diese als reduzierte spezielle Strecken­ information zur Verfügung steht. Lediglich bei rela­ tiv komplizierten Streckenabschnitten, wie beispiels­ weise Bahnhöfen oder dergleichen, in denen eine Viel­ zahl gegebenenfalls sich auch kreuzender Fahrdrähte 14 vorhanden sind, kann eine detailliertere Ab­ speicherung der erwarteten Bildaufnahmen erfolgen.

Alles in allem wird deutlich, daß mittels der opti­ schen, schienenfahrzeuggebundenen Hinderniserkennung durch eine Bildver- beziehungsweise -bearbeitung Hin­ dernisse vor Schienenfahrzeugen 12 im Bereich der Fahrdrähte 14 sicher erkannt werden können. Diese Er­ kennung ist so rechtzeitig möglich, daß ein Abbügeln wenigstens eines Stromabnehmers 12 rechtzeitig, das heißt vor Erfassen des erkannten Hindernisses, mög­ lich ist. Somit lassen sich Sachschäden sowohl am Schienenfahrzeug als auch an dem Fahrdraht 14 bezie­ hungsweise dessen Aufhängung vermeiden.

Claims (23)

1. Verfahren zur Überwachung des Fahrdrahtes einer Fahrstrecke für elektrisch antreibbare Schienenfahr­ zeuge, wobei der Fahrdraht auf Fremdkörper überwacht wird und bei Erkennen eines Fremdkörpers ein Signal an ein die Fahrstrecke passierendes Schienenfahrzeug gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahr­ draht (14) vor dem Schienenfahrzeug (10) von einer schienenfahrzeugfesten Bildaufzeichnungseinheit (20) erfaßt, eine momentane Bildaufnahme mit einer erwar­ teten Bildaufnahme verglichen wird und bei Abweichung der momentanen Bildaufnahme von der erwarteten Bild­ aufnahme ein Antrieb (56) wenigstens eines Stromab­ nehmers (14) des Schienenfahrzeuges (10) zum Abbügeln aktiviert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrdraht (14) in einer Entfernung (g) vor dem Schienenfahrzeug (10) überwacht wird, die abhän­ gig von einer Fahrgeschwindigkeit (v_S) und einer Re­ aktionszeit (t_Verarbeitung) des Vergleiches der Bild­ aufnahmen sowie einer Reaktionszeit (t_Abbügel) des Antriebes (56) des Stromabnehmers (12) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung (g) in Abhängigkeit einer maxima­ len Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges (10) ein­ gestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung (g) in Abhängigkeit einer momenta­ nen Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges (10) ein­ gestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die momentane Bildauf­ nahme in einem quer zu einer Fahrtrichtung (16) lie­ genden Fenster (L_x × L_y) erfolgt, dessen Dimensionie­ rung mindestens der Größe des Stromabnehmers (12) entspricht.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Fahrtrichtung (16) liegender Überwachungsbereich mit einer Entfernungs­ information zur Lagebestimmung eines Hindernisses verknüpft wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsinformation von einer zweiten mo­ mentanen Bildaufnahme, die die erste momentane Bild­ aufnahme überlagert, gewonnen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsinformation von einem schienen­ fahrzeugfesten Entfernungssensor (34) geliefert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsinformation aus ortsfesten Strec­ kengegebenheiten gewonnen wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufzeich­ nungseinheit (20) zur Einstellung des Überwachungs­ bereiches (27) horizontal und/oder vertikal ver­ schwenkt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die erwartete Bild­ aufnahme aus abgespeicherten Streckendaten abgeleitet wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die abgespeicherten Streckendaten mit einem Positionssignal des Schienen­ fahrzeuges (10) zum Abruf der erwarteten Bildaufnahme verknüpft wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionssignal aus einem satellitengestützten Ortungssystem (GPS) gewonnen wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wiederholfre­ quenz der momentanen Bildaufnahmen von einer momenta­ nen Geschwindigkeit (v_S) des Schienenfahrzeuges (10) abhängig ist.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die abgespeicherten Streckendaten auf bestimmte unveränderliche Strecken­ merkmale abgestimmte Informationen reduziert sind.

16. Anordnung zur Überwachung des Fahrdrahtes einer Fahrstrecke für elektrisch antreibbare Schienenfahr­ zeuge, mit einer Detektionseinrichtung zum Erkennen von Fremdkörpern an beziehungsweise auf dem Fahr­ draht, gekennzeichnet durch eine schienenfahrzeug­ feste optische Bildaufzeichnungseinheit (20) zum Er­ fassen eines vor dem Schienenfahrzeug (10) liegenden Detektionsbereiches (27), eine Auswerteeinheit (36) zum Vergleich einer momentanen Bildaufnahme mit einer erwarteten Bildaufnahme und eine Steuereinrichtung zum Betätigen eines Antriebes (56) wenigstens eines Stromabnehmers (14) des Schienenfahrzeuges (10).

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bildaufzeichnungseinheit (20) eine digitale 2D beziehungsweise 3D aufzeichnende Kamera ist.

18. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufzeich­ nungseinheit (20) horizontal und/oder vertikal schwenkbar gelagert ist.

19. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildaufzeich­ nungseinheit (20) eine Orientierungskamera (46) zuge­ ordnet ist.

20. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildaufzeich­ nungseinheit (20) ein Entfernungssensor (34) zugeord­ net ist.

21. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildaufzeich­ nungseinheit (20) ein Restlichtverstärker nachge­ schaltet ist.

22. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildaufzeich­ nungseinheit (20) eine Beleuchtungseinrichtung (40) zugeordnet ist.

23. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufzeich­ nungseinheit (20) ein Teleobjektiv umfaßt.