DE842655C - Verfahren zum Pruefen von Fahrleitungen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Prüfen von Fahrleitungen Die Betriebssicherheit der Stromabnahme elektrischer Fahrzeuge hängt wesentlich ab von dem Verlauf des Druckes zwischen Stromabnehmer und Fahrleitung während des Betriebes. Unstetigkeiten können erhebliche Störungen zur Folge haben, insbesondere Entgleisungen des Gleitschuhes bei Fahrzeugen mit Stangenstromabnehmer und vorzeitige Abnutzung oder unvorhergesehenes Zerbrechen der Kohleschleifstücke. Der Stromabnehmerdruck schwankt je nach den dynamischen Eigenschaften der Fahrleitung und des Stromabnehmers sowie den Einwirkungen der Gleise bei schienengebundenen bzw. der Straße bei gleislosen Fahrzeugen. Besonders kritisch %%,erden die Auswirkungen stellenweise auftretender starker Druckschwankungen bei gleislosen Fahrzeugen mit Stangenstromabnehmer.
• Bisher traten Mängel der Fahrleitungsanlage erst im Laufe der Zeit durch häufiges .Entgleisen, und anomalen Kohleverschleiß zutage. Man hat allerdings bei Vollbahnanlagen bereits Messungen zum Prüfen der Fahrleitungen, und zwar insbesondere zwecks Nachprüfens der Fahrdrahthöhe, vorgenommen, bei, denen die Bewegungen des Stromabnehrnerbügels in vertikaler Richtung mittels einer Schnur auf ein Schreibgerät im Fahrzeug übertragen wurden. Diese Prüfmethode ist verhältnismäßig roh und ungenau und beispielsweise für Obusfahrleitungen schon wegen der seitlichen Bewegungsfreiheit des -Stromabnehmers nicht -verwendbar. Zudem- lassen sich damit die gesuchten Druckänderungen noch nicht unmittelbar messen und man ist auf eine zweimalige graphische Differentiation angewiesen, um für den Beschleunigungsverlauf bzw. Druckverlauf Anhaltspunkte zu gewinnen,.ohne die Sicherheit zu haben, auf diesem Wege auch nur annähernd die Größenanordnung der Druckschwankungen erfassen zu können.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es darauf ankommt, den Druck möglichst unmittelbar und mit trägheitslosen i@feßmethoden festzustellen. Sie hat ein neues Verfahren zum Prüfen von Fahrleitungen und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete neue Druckmeßeinrichtung zum Gegenstand.
• Erfindungsgemäß wird ein mit dem Meßwertgeber oder doch mindestens mit einem Teil des Meßwertgebers einer elektrischen Druckmeßeinrichtung baulich vereinigter Stromabnehmerschleifkontakt auf einem sonst normalen Triebfahrzeug eingesetzt, die Strecke mit diesem Fahrzeug unter fortlaufender, vorzugsweiser oszillographischer Messung des Stromabnehmerdruckes durchfahren und das Meßergebnis ausgewertet. Die bauliche Vereinigung v_ an -- Meßwertgeber bzw. Meßwertgeberteil und Stromabnehmergleitkontakt schließt viele Fehlerquellen vgn vornherein aus, und die Verwendung einer elekfrischen Drucknießeinrichtung gewährleistet hohe Empfindlichkeit und Genauigkeit der Messung. Es empfiehlt sich, den Druckverlauf zunächst auf der zu prüfenden Fahrleitungsstrecke mit, einem Oszillographen aufzunehmen und mittels einer auf einen vorbestimmten Maximal- und gegebenenfalls auch Minimaldruck am Stromabnehmer ansprechenden optischen oder aktistiscben Signaleinrichtung die kritischen Teile der Fahrleitungsstrecke festzustellen und danach hei ni>climaligem Befahren dieser Streckenteile deren Stromabnehmerdruck mittels des Oszillographen bei rascherem Papiervorschub aufzunehmen und sie gegebenenfalls auch noch durch Sichtbeobachtung zu überprüfen.
• 1-)er Druckverlauf allein läßt eine Beurteilung und Prüfung der Fahrleitung im allgemeinen noch nicht zu, da verschiedene Einflußgrößen ihn mitbestimmten, so die Unebenheiten der Fahrbahn mit den dadurch verursachten Erigenbewegungeri des l@ahrzetges und des Stromabnehmers, ferner die f löhenlre«-egung des Fahrdrahtes selbst. Es ist daher vorteilhaft, die hahrzeugeigenbewegungen insbesondere irr vertikaler Richtung reit derselben Wc#,i/Zeitköordinate wie den Druck zti messen und sz, graphisch aufzunehmen sowie den Höheno Illog 1 verläuf der angehobenen Fahrleitung im gleichet Oszillogramrn wiederzugeben.
• Die Messurig, der vertikalen Eigenbewegungen des Fahrzeuges ,kann in der. Weise geschehen, daß niart die Relativbewegung iner entsprechend beniessenen, im Fahrzeug federnd aufgehängten Masse gegenüber dem Fahrzeulggestell mißt. Für s die Messung, der Falirdrahthöhe kann man den Andes Stromalitiehmers benutzen. In dem Höhenoszillogramm heben sich-die Aufhängepunkte des Fahrdrahtes heraus, wodurch gleichzeitig mit dieser Messung bei bekanntem Abstand dieser Punkte voneinander die Stellen kritischen Druckes örtlich 'festgelegt sind.
• Im folgenden wird eine neue, zur Durchführung eines solchen Prüfverfa$rens geeignete Einrichtung zum dessen (Anzeigen, Registritren, Überwachen) eines rasch veränderlichen Druckes beschrieben.
• Erfindungsgemäß ist bei dieser neuen DruckmeB-einrichtung ein elastisch gelagertes, unter Einwirkung des zu messenden Druckes stehendes Fühlorgan als Meßwertgeber bzw. als Teil des Meßwe rtgebers einer elektrischen Me ß we rtübe rtragun(gseinrichtung mit dem Schleifkontakt des Stromabnehmers baulich vereinigt. Das Fühlorgan kann als Kondensator mit elastisch veränderlichem, Plattenabstand oder als anderweitige veränderliche Impedanz, die als Frequenzmodulator eines HF-Schwingungskreises dient, oder als veränderlicher, insbesondere druckabhängiger Widerstand, oder als piezoelektrisches oder magnetostriktives oder elektrodynamisches Organ ausgebildet sein.
• Als besonders vorteilhaft und geeignet für die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe hat sieh die Verwendung eines Kondensators mit unter Einwirkung des zu messenden Druckes elastisch veränderlichem Plattenabstand erwiesen, der als Frequenzmodulator eines an einen mit etwa konstanter Frequenz schwingenden Oszillator lose angekoppelten elektrischen Schwingungskreises ausgebildet ist. An diesen Schwingungskreis ist ein Demodulator in Gestalt einer Diode angeschlossen. Eine solche Anordnung kann 'in der Weise wirken, daß die zu messenden Druckschwankungen der Frequenz des Schwingungskreises als Frequenzmodulation aufgedrückt werden, wobei die Frequenzmodulation an der Flanke der Resonanzkurve in an sich bekannter N-N'eise in ein- :\mplitudenmodulation umgewandelt und in der Diode gleichgerichtet bzw. clemcxluliert wird. Die Ausgangsspannung der Diode ist ein Maß für den jeweiligen Druck am Fühlorgan. Sie wird als Steuerspannung einer zweckmäßig zugleich als hullpurikteinstellung ausgebildeten Steuer- bzw. Verstärkeranordnung zugeführt. Diese besteht zweckmäßig aus einer Triode mit unter Zuhilfenahme eines anschaltharen Anzeigegeräts einstellbarem Gitterwiderstand. Vorn Anodenkreis der Triode aus werden das bzw. die NIeßtverternl>,f'irig=erorgane der Meßeinrichtung gesteuert. =11s solche sind vorzugsweise ein Oszillograph und ein bei Überschreiten eines vorbestimmten maximalen oder Unterschreiten eines minimalen Druckwertes ansprechendes Signalorigan, z. B. eine Lampe oder Hupe, vorgesehen.
• Zur Veranschaulichung der Erfindung ist in Fig. i ein schienenloses elektrisches Fahrzeug i' gezeigt, 2 ist der Fahrdraht, 3 die Stromabnelunerstange, 4 einStromabnehmer, der mit seinen Einzelheiten weiter unten an Hand von Fig. 4 beschrieben ist.
• Die Anbringung einer mit Hochfrequenz betriebenen elektrischen Druckmeßeirir-ichtung am Stromabnehmer ist insofern zunächst mit Schwierigkeiten verbunden, als einerseits eine solche elektrische Einrichtung als Ganzes ein erhebliches Gewicht hat und andererseits die zti dem mit dem Stromabnehmer baulich vereinigten Kondensator führenden HF-1_eitutige» in<iglichst kurz gehalten werden sollen. Erfindungsgemäß ist die gesamte Druckmeßeinrichtung unterteilt, und zwar ist der HF-Teil (Oszillator, Meßkreis und Demodulator) mit Ausnahme des an der Meßstelle unmittelbar angeordneten über eine abgeschirmte bewegliche Leitung angesc'lilossenen Modulators (Kondensator) in ein als .Abschirmung ausgebildetes Gehäuse eingeschlossen (Meßkopf), das durch ein mehradriges Kabel mit dem Gerät, das die- Stromversorgung und gegebenenfalls Stabilisierungseinrichtung, die Steuerschaltung und eine etwaige Zusatzsteuereinrichtung für Clcrwachung des Maximal- bzw. Jlinimaldruckes enthält, verbunden ist.
• Fig.2 zeigt eilte vorteilhafte Unterteilung der 1>ruckmeßeiiirichtulig. io ist der unmittelbar an der Meßstelle befindliche Modulator in Gestalt eines Kondensators. 12 ist der HF-Teil (Meßkopf).'Der Kondensator io ist in den Stromabnehmer 4 (Vgl. Fiig. i) eingebaut. Der HF-Teil 12, dessen Gewicht relativ klein ist, ist an der Stromabnebmerstange 3 (Fig. i) in der Nähe des Stromabnehmers aufgehängt und mit diesem durch eine kurze bewegliche Leitung ii verbunden. Das Gerät 13 (Fig. i) enthält die Strolnversorgungs- und gegebenenfalls Stabilisierungseinrichtung 14, die Steuerschaltung 15 mitAnzeigegerät 16und dieDrucküberwachungseinrichtung 17. Das Gerät 13 wird zweckmäßig im Innern des Fahrzeuges aufgestellt. 24 ist eine im Fahrzeug= angeordnete 24-V-Batterie. Die l@ießwertempfänger der Druckmeßeinrichtung, insbesondere ein Oszillograph 2o und eine Hupe 21 oder Lampe 22, sied außerhalb des Geräts 13 an geeigneten Stellen im Fahrzeug angeordnet und mit dem Gerät durch bewegliche Leitungen verbunden. Zwischen dein Gerät 13 und <lern HF-Teil 12 befindet sich ein mehradriges Kabel 25, das zweckmäßig Mehrfachsteckeranschlüsse und zwei Adern zur Übertragung der Steuerspannung, eine zur Übertragung der Heizspannung für die Oszillatorröhre, eine für die Anodenspannung des Oszillatorkreises hat.
• 111 Fig. 3 sind ein Teil der Steuerschaltung 15 und die Maximal- und Minimaldrucküberwachungseinrichtttng i;. für sich prinzipschaltungsmäßig dargestellt. :1n den Fingangsklemmen 30 liegt die vom I-1F-Tcil kommende Steuerspannung. 31 ist der einstellbare Gitterwiderstand der Triode 32, der mittels eines sticht dargestellten anschaltbaren Anzeigegeräts ( i(), Fig. 2) am Gerät zwecks Nullpunkteinstellung vor Beginn der Messung eingestellt werden kann. litt Anodenstromkreis der Triode 32 liegt ein Izelais 33, dessen Kontakt r1 zur Signalisierung lreisl»elsweise eines Maximaldruckes ein Steuerrelais 34 lilit eitlen, Steuerkontakt r2 für den Stromkreis der Hupe 21 oder Lampe 22 und einen llaltekontakt r,4 zür \\'irkung bringt, so lange, bis ein Kondensator 35 sich über das Relais 34 entladen hat. Der Kondensator ist zweckmäßig so bemessen, daß er eine oder einige Sekunden zu seiner Entladung braucht. Die Wiederaufladung des .KondensatOrs 35 erfolgt über einen Widerstand 36. Die Kathode der Triode 32 der Steuer- bzw. Verstärkeranordnung ist durch Anordnung von entsprechend bemessenen Widerständen 37, 38 im Anodenkreis und zwischen Kathode und Masse derart hoch positiv vorgespannt (Gegenkopplung), daß bei Wegfall der Steuerspannung praktisch kein Strom in der Röhre fließt. Eine solche Gegenkopplung hat den Vorteil, daß durch weitgehende Linearisierung der Kennlinie die Abhängigkeit von den Streuwerten der Röhrendaten nahezu beseitigt wird', so daß man die Röhre ohne besondere Abgleichungsmaßnahmen auswechseln kann.
• Als Ausführungsbeispiel eines mit dem Schleifkontakt baulich vereinigten Fühlorgans ist in Fig. ¢ ein Stromabnehmerkopf mit Gleitschuh und eingebautem veränderlichen Plattenkondensator dargestellt. Auf dem Sockel 40 sind die Seitenwandungen 41 des Gleitschuhes befestigt. Zwischen diesen ist elastisch federnd der Schleifkontakt 42 angeordnet, der gegen den Fahrdraht 2 gedrückt wird'. Der Schleifkontakt 42 ist an seinen beiden Enden federnd auf dem Sockel 40 gelagert, und zwar bei diesem Ausführungsbeispiel mittels eines einteiligen Federbügels 43. Der Schleifkontakt bz.w. die Feder trägt auf seiner Unterseite die eine Kondensatorplatte 44, während die andere Kondensatorplatte 45 auf dem Stromabnehmersockel 40 oder in ihm befestigt ist.
• Der Stromabnehmer ist in bekannter Weise gelenkig mit der Stange 3 verbunden, so daß er nach allen Seiten schwenkbar ist. Durch Einsetzen anderer Federn in den bzw. die Stromabnehmer kann man den Druckmeßbereich den jeweiligen Erfordernissen entsprechend einstellen. Bei Verwendung eines Bügelstromabnehmers, wie er bei Vollbahnen üblich ist, kann man in ähnlicher Weise einen Kondensator mit veränderlichem Plattenabstand als Meßwertgeber vorsehen.
• Zur Erfassung mehrerer in verschiedenen Richtungen wirkender Druckkomponenten kann man mehrere ließwertgeber am Stromabnehmer anbringen.
• Mit Hilfe einer solchen Druckmeßeinrichtung in Verbindung mit der Straßeneinfluß- und Fahrdrahthöhenmessung können auf bequeme und genaue Weise ircu verlegte Oberleitungen auf einwandfreie Verlegung geprüft, bereits in Betrieb befindliche Leitungen laufend überwacht und .instand gehalten werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Prüfen von Fahrleitungen, insbesondere Oberleitungen schienenloser elektrischer Fahrzeuge mit Stangenstromabnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Meßwertgeber oder einem Teil eines Meßwertgebers einer elektrischen Druckmeßeinrichtung baulich vereinigter Stromabnehmerschleifkontakt auf einem Fahrzeug eingesetzt, die Strecke mit diesem Fahrzeug unter fortlaufender Messung des Stromabnehmerdruckes durchfahren und das N-leßergebnis ausgewertet wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßergebnis während der Fahrt fortlaufend mittels eines Oszillographen aufgenommen wird. 3. Verfahren nach Anspruch i,, dadurch gekennzeichnet, daß bei Befahren der zu prüfenden F ahrleitungsstrecke mittels einer auf einen vorbestimmten Maximaldruck und/oder Minimaldruck am Stromabnehmer ansprechenden optischen oder akustischen Signalvorrichtung die kritischen Teile der Fahrleitungsstrecke, gegebelienfalls zusätzlich zur oszillographischen Aufnahme, festgestellt und danach bei nochmaligem#Befahren dieser Streckenteile deren Stromabnehmerdruck an den erkannten kritischen Stellen durch oszillographische Einzelaufnahmen mit erhöhter Papiervorschubgeschwindigkeit im einzelnen aufgenommen wird. q. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Fahrzeugeigenbewegungen, insbesondere in vertikaler Richtung, gleichzeitig gemessen und neben dem Druckverlauf oszillographisch aufgenommen werden. 5. Verfahren nach Anspruch ,4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenbewegungen des Fahrzeuges als Relativbewegung einer entsprechend bemessenen, federnd aufgehängten hasse gegenüber dem Fahrzeuggestell gemessen und vom Oszillographen mit aufgenommen werden. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig zusätzlich der Höhenverlauf des angehobenen Fahrdrahtes gemessen und neben dem Druckverlauf oszillographisch aufgenommen wird. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel des Stromabnehmers fortlaufend gemessen und im Oszillogramm mit aufgenommen wird. . Einrichtung zum Messen (Anzeigen, Registrieren, Überwachen) eines rasch veränderlichen Druckes zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisch gelagertes, unter Einwirkung des zu messenden Druckes stehendes Fühlorgan (Kondensator finit elastisch veränderlichem Plattenabstand oder anderweitige veränderliche Impedanz, oder veränderlicher, insbesondere druckabhängiger Widerstand, oder piezoelektrisches oder magnetostriktives oder elektrodynamisches Organ) mit dem Schleifkontakt baulich vereinigt ist, wodurch der Meßwertgeber oder Teil eines Meßwertgebers einer elektrischen Meßwertübertragungseinrichtung gebildet ist, an die in an sich bekannter Weise ein Oszillograph, ein Anzeigegerät und/oder ein bei Überschreiten eines vorbestimmten maximalen und/oder Unterschreiten eines minimalen Druckwertes ansprechendes Signalorgan (Lampe, Hupe) angeschlossen ist. g. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlo-rgan als Frequenzmodulator eines an einen mit etwa konstanter Frequenz schwingenden Oszillator lose angekoppelten elektrischen Schwingungskreises Busgebildet ist, an den ein Demodulator (Diode) für die Frequenz des Schwingungskreises der als Frequenzmodulation aufgedrückten und an der Flanke der Resonanzkurve in eine Amplitudenmodulation umgewandelten Meßwertschwankungen und dahinter eine zweckmäßig zugleich als Nullpunkteinstellung ausgebildete Steuer- bzw. Verstärkeranordnung (Triode mit unter Zuhilfenahme eines anschaltbaren Anzeigegeräts einstellbaren (Gitterwiderstand) angeschlossen ist. io. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Frequenzmodulator eine druckabhängig veränderliche Impedanz, insbesondere ein Kondensator, mit unter Einwirkung des zu messenden Druckes elastisch veränderlichem Plattenabstand verwendet ist. i i. Einrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, (laß der HF-Teil (Osz,illator, Meßkreis und I).emodulator) mixt Ausnahme des an der Meßstelle unmittelbar an-' geordneten, über eine abgeschirmte bewegliche Leitung angeschlossenen Nlodulators (Kondensator) in ein als Abschirmung ausgebildetes Gehäuse eingeschlossen ist, das durch ein mehradrig2s Kabel mit dem die Stromversorgung, die Steuerschaltung und die gegebenenfalls vorhandene Zusatzsteuereinrichtung für die bei L1berschreiten oder Unterschreiten , vorbestimmter Grenzmeßwerte ansprechende Signaleinrichtung enthaltenden Gerät verbunden ist. 1a. Einrichtung nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß der HF-Teil (Meßkopf) aus einem zylindrischen Metallgehäuse besteht, in das ein Einsatzgerüst, in welchem Oszillatorröhre, Widerstände, Spulen und Kondensatoren des HF-Kreises leicht zugänglich hintereinander angeordnet sind, nach Art einer Patrone einschiebbar ist. 13. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der Triode der Steuer- bzw. Verstärkeranordnung durch Anordnung von üntsprechend bemessenen Widerständen im Anodenkreis und zwischen Kathode und Masse derart hoch positiv vorgespannt ist (Gegenkopplung), daß bei @,#'egfall der Steuerspannung in der Röhre praktisch, kein Strom fließt. 14. Einrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, claß im Anodenkreis der Steuertriode ein bei hherschreitung oder Unterschreitung vorli.estimint°r Nl-eßströme ansprechendes Relais ailg@eordnet ist, dessen Steuerkontakte im Erregerstromkreis eines verzögerten Steuerrelais für das Signalorgan (Lampe, Hupe) liegt. 1s. Einrichtung nach Anspruch 8 bis io, dadurch gekennzeichnet, d'aB das Schleifstück eines Stromabnehmers von zwei an seinen b6-den Enden angeordneten Federn gegen den Fahrdraht gedrückt wird und an seiner Unter-Seite die eine Kondensatorplatte trägt, während die andere Kondensatorplatte auf oder in dem Stromabnehmersockel befestigt ist. 16. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch ,gekennzeichnet, daB mehrere MeBwertaufnahmeY organe zur Erfassung der in verschiedenen Richtungen wirkenden Druckkomponenten vorgesehen sind.