DE3241680A1

DE3241680A1 - Vorrichtung zum feststellen des anliegens eines stromabnehmers einer elektrischen lokomotive am fahrdraht

Info

Publication number: DE3241680A1
Application number: DE19823241680
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. 7980 Ravensburg Hutt; Norbert Dipl.-Ing. 7778 Markdorf Klimmek; Udo Dipl.-Ing. 7994 Langenargen Knepper
Original assignee: Dornier System GmbH
Current assignee: Dornier System GmbH
Priority date: 1982-11-11
Filing date: 1982-11-11
Publication date: 1984-05-17

Description

Vorrichtung zum Feststellen des Anliegens eines
Stromabnehmers einer elektrischen Lokomotive am Fahrdraht Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Feststellen des Anliegens eines oder mehrerer Stromabnehmer einer elektrischen Lokomotove am Fahrdraht in einem bestimmten Beobachtungsbereich.
Die Stromversorgung elektrischer Lokomotiven erfolgt in der Regel über eine oberhalb der Schienen befestigt Oberleitung. Im Bereich einer Drehscheibe ist ein feststehender, mehrstrahliger Leitungsstern erforderlich. Vor dem Verdrehen einer elektrischen Lokomotive müssen unbedingt die Stromabnehmer abgezogen werden, da sonst die Stromabnehmer oder die Fahrdrahtspinne beschädigt werden können.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die erkennt, ob ein oder mehrere Stromabnehmer am Fahrdraht anliegen. Die Vorrichtung gibt dann ein Warnzeichen oder sperrt die Drehvorrichtung.
Bisher muss das Bedienungspersonal der Drehscheibe darauf achten, dass die Stromabnehmer der Lokomotiven abgezogen sind.
Es wurde versucht, die Bügelstellung einer eingefahrenen Elektrolokomotive mit einer Fernsehkamera zu überwachen.
Die Signalauswertung erfolgte durch eine als "motion controller" bezeichnete Einrichtung, die innerhalb eines vorgegebenen Bildausschnittes auf die durch die Bügelbewegung verursachte Helligkeitsänderung anspricht. Die Vorrichtung arbeitet nur dann zufriedenstellend, wenn keine äusseren Helligkeitsänderungen (z.B. durch schattenwerfende Wolken) während der Aufenthaltsdauer der Elektrolokomotive auf der Drehscheibe auftreten. Die Fernsehbildüberwachung ist daher in der Praxis nicht geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die das Anliegen eines Stromabnehmers einer elektrischen Lokomotive am Fahrdraht feststellt, wobei eine sichere Funktion, Störsicherheit und Unabhängigkeit von der Grösse der Lokomotive gefordert sind und keine Meßwerte aus.
der Lokomotive oder aus dem Hochspannungsnetz direkt entnommen werden dürfen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände von Unteransprüchen.
Die Erfindung benutzt den physikalischen Effekt, dass sich das von der unter hoher Spannung stehenden Fahrstromleitung verursachte starke elektrische Feld, sowohl bei Einfahrt einer Lok in den Beobachtungsbereich - z.B. auf die Drehscheibe - als auch beim Abziehen der Stromabnehmerbügel ändert.
Erfindungsgemäss kann zuverlässig und unabhängig von äusseren Bedingungen wie Beleuchtuna und Wetter festgestellt werden, ob eine Elektrolokomotive einen oder mehrere Stromabnehmerbügel am Fahrdraht anliegen hat. Dies gilt für kleine Rangierlokomotiven mit nur einem Pantopraphen ebenso wie für lange Güterzuglokomotiven.
Vorteilhaft ist, dass keine Zusatzeinrichtungen an oder in der Lokomotive notwendig sind. Ebensowenig ist ein Kontakt mit dem Fahrdraht oder ein Sensor in der unmittelbaren Nähe.des hochspannungführenden Fahrdrahtes notwendig.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungen ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Figuren.
Es zeigen: Die Figuren 1 bis 3 eine erfindungsgemässe Vorrichtung, je ein Ersatzschaltbild und das Ausgangssignal.
Figur 4 eine Ausführungsform mit mehreren Elektroden.
Fig. 1 zeigt den Beobachtungsbereich - dies kann beispielsweise eine Drehscheibe oder eine Schiebebühne sein - mit den Schienen 0, der kapazitiven Sensorelektrode 1, dem Fahrdraht 2 und einer Abschirmung, die hier durch den Metallwinkel 3 gebildet wird. Der Sensor 1 besteht hier aus einem seitlich neben den Schienen in der Höhe de.r Dachkanten der- Lokomotiven gespannten Draht mit einer Länge in der Grössenordnung der Lokomotiven. Eingezeichnet sind die Kapazitäten, die jeweils von den metallischen Gegenständen gebildet werden: c10 ist die Kapazität, die vom Sensordraht 1 und den Schienen.O, mit dem Dielektrikum Luft gebildet werden; c12 ist die Kapazität, die vom Sensordraht 1 und dem Fahrdraht 2, der auf 15 kV Spannung liegt, gebildet wird.
Im mittleren Teil der Fig. 1 ist ein Ersatzschaltbild gezeigt. Zwischen Erde 0 und Draht 2 liegen 15 kV Wechselspannung. Der Sensor 1 ist kapazitiv über c12 mit Fahrdraht 2 und über c10 mit der Erde 0 verbunden.
Im unteren Teil der Figur 1 ist die Spannung U10 zwischen Sensor 1 und Erde 0 gezeigt, wenn der Fahrdraht Spannung führt und keine Lokomotive im Bereich des Sensors steht.
Figur 2 zeigt den Beobachtungsbereich der Fig. 1 mit einer einfahrenden oder stehenden elektrischen Lokomotive 4, die mindestens einen Stromabnehmerbügel 5 am Fahrdraht angelegt hat. Zusätzlich zu den Kapazitäten c10 und c12 wirken jetzt auch die Kapazitäten c14 zwischen Sensor 1 und Lokomotive 4 und c15 zwischen Sensor 1 und Stromabnehmerbügel 5 und den eventuell vorhandenen Dachleitungen 6 auf der Lokomotive.
Da die Lokomotive 4 auf Erdpotential liegt, liegt c14 im Ersatzschaltbild parallel zu C10. Da der Stromabnehmer 5 auf Hochspannung liegt, liegt C15 im Ersatzschaltbild parallel zu c12. c14 ist wegen der grösseren Masse der Lokomotive - bei ähnlichem Abstand - grösser als C15. Die Spannung U10 zwischen Sensor und Erde der Spannungsteilerin schaltung ist jetzt kleiner al« Figur 1, weil die Parallelschaltung der Kapazität c14 die Gesamtkapazität zwischen Sensor und Erde c10 - c14 wesentlich stärker erhöht, als die Parallelschaltung von c15 zu c12 die Gesamtkapazität Sensor/Fahrdraht erhöht.
Figur 3 zeigt den Beobachtungsbereich der Fig. 1 und 2, wobei jetzt der S.tromabnehmerbügel 5 vom Fahrdraht 2 abgezogen ist.
Im Ersatzschaltbild liegt die Kapazität C15 (Sensor/Bügel) jetzt nicht mehr parallel zu c12, sondern parallel zu c10 und c14. Die Vergrösserung der Gesamtkapazität zwischen Sensor 1 und Erde 0 auf Kosten der Kapazität zwischen Sensor 1 und Fahrdraht 2 verringert die Spannung U10 nochmal. Dieser Spannungsabfall beinhaltet die Information, dass der Stromabnehmerbügel 5 vom Fahrdraht 2 abgezogen wurde.
Insgesamt stehen also drei, den jeweiligen Zuständen entsprechende Signale zur Verfügung: U10 > Ua: keine Lokomotive im Beobachtungsbereich; Ub < U10 < Ua Elektrolokomotive im Beobachtungsbereich mit Stromabnehmer 5 am Fahrdraht 2; U10 < Ub: Elektrolokomotive im Beobachtungsbereich mit abgezogenem Stromabnehmer 5, wobei a und Ub vorher einstellbare Grenzspannungen sind.
Eine Auswertung der Signale ist auf verschiedene Arten möglich: So können z.B. bei entsprechenden Spannungen verschiedenfarbige Warnlampen oder akustische Signale angesteuert werden oder es kann der Verdrehmechanismus direkt blockiert werden, so lange die Spannung Ub nicht unterschritten ist.
Der Spannungsabfall auf Werte unter a - jedoch auf Werte grösser Ub - kann als Kontrolle für die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung verwendet werden.
Die geerdete Abschirmung 3 dient zum Verringern des Störpegels durch umgebende Streufelder und erhöht die Empfindlichkeit der Vorrichtung. Sensor und Abschirmung können auch in einem geschlitzten Koaxialkabel vereinigt sein.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Ausbildung der Erfindung mit noch höherer Empfindlichkeit. Anstelle des langen Sensordrahtes 1 der Fig. 1 bis 3 werden mehrere kürzere Sensorelemente verwendet. Eingezeichnet sind die Drahtstücke 7 bis 12, die parallel und seitlich neben den Schienen etwa in Höhe der Dachkanten von Lokomotiven befestigt sind.
Die einzelnen Segmente können durch eine Multiplex-Einrichtung zeitlich nacheinander oder auch durch mehrere Leitungen gleichzeitig abgetastet werden und liefern so ein Spannungsprofil, welches dem Zustand im Beobachtungsbereich entspricht.
In Fig. 4 ist unten das Ausgangssignal U10 (Spannungsprofil) der jeweiligen Sensorelemente 7 bis 12 aufgezeichnet.
Segment 7 liegt auf einer höheren Spannung, da in seinem Bereich keine Lokomotive steht. Sensorelement 9 liegt auf einer niedrigeren Spannung, da dort der Stromabnehmer 5 am Fahrdraht 2 anliegt. Sensorelement 12 liegt auf einer im Wert dazwischenliegenden Spannung, weil in seinem Bereich kein Stromabnehmer anliegt, die Dachleitung 6 jedoch auf hohem Potential liegt.
Der Signalverlauf der Sensorelemente enthält neben der Information über den Stromabnehmer auch Informationen über den Standort der Lokomotive und über ihre Grösse.
Leerseite

Claims

Patentansprüche: Vorrichtung zum Feststellen des Anliegens eines Stromabnehmers einer elektrischen Lokomotive am Fahrdraht, dadurch gekennzeichnet, dass eine kapazitive Sensorelektrode (1) vorhanden ist und die Potentialdifferenz U10 zur Erde als Meßwert verwendet wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., dass die kapazitive Sensorelektrode von einem nach aussen abgeschirmten Draht (1) gebildet wird, der neben den Schienen (0), parallel zum Fahrdraht (2) und etwa in Höhe der Dachoberkante einer Lokomotive (vier) angebracht ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitive Sensorelektrode von einem geschlitzten Koaxialkabel gebildet wird.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitive Sensorelektrode von mehreren nebeneinander angeordneten Drahtstücken (7 bis 12) gebildet wird.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannung U1O von einem hochohmigen Voltmeter aufgenommen wird.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ausgangsspannung U10 drei Spannungsbereiche angegeben werden, die den Zuständen: keine Lokomotive vorhanden, Lokomotive mit Stromabnehmer am Fahrdraht, Lokomotive mit abgezogenem Stromabnehmer, entsprechen.