EP2483127B1 - Verfahren und anordnung zur kontrolle von stromabnehmern, lichtraumprofilen und horizontaler und vertikaler fahrdrahtposition an fahrzeugverbänden - Google Patents

Verfahren und anordnung zur kontrolle von stromabnehmern, lichtraumprofilen und horizontaler und vertikaler fahrdrahtposition an fahrzeugverbänden Download PDF

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EP2483127B1
EP2483127B1 EP10743115.7A EP10743115A EP2483127B1 EP 2483127 B1 EP2483127 B1 EP 2483127B1 EP 10743115 A EP10743115 A EP 10743115A EP 2483127 B1 EP2483127 B1 EP 2483127B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact wire
train set
camera
train
cameras
Prior art date
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Active
Application number
EP10743115.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2483127A1 (de
Inventor
Joachim Kaiser
Nils-Michael Theune
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to PL10743115T priority Critical patent/PL2483127T3/pl
Publication of EP2483127A1 publication Critical patent/EP2483127A1/de
Application granted granted Critical
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Active legal-status Critical Current
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/02—Profile gauges, e.g. loading gauges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or vehicle train, e.g. pedals
    • B61L1/02—Electric devices associated with track, e.g. rail contacts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or vehicle train, e.g. pedals
    • B61L1/12—Electric devices associated with overhead trolley wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/50—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades
    • B61L27/57—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for vehicles or vehicle trains, e.g. trackside supervision of train conditions

Definitions

  • the invention relates to the control of vehicle associations, in particular to electrified railroad associations, the compliance of prescribed contact wire positions and the standard-compliant implementation of pantographs is checked.
  • Rail freight transport will rise sharply over the next few years, according to forecasts. For this reason, intelligent solutions are required for the processing and control of the upcoming goods flows.
  • Today's rail freight transport is characterized by competition with road freight transport. To be successful here, factors such as cost-effectiveness, performance and reliability are of crucial importance.
  • the principle of the subject matter according to the patent DE 19508730 C1 is that the collection of goods and passenger cars and their ranking in the train may be used while driving past a reading station carrying out the procedure. It is recorded with the help of a fast line camera with a number of 2048 pixels during the passage of the train formation an image. This process is triggered by one or more wheel sensors.
  • a lighting unit in particular with light-emitting diodes / LED is present in addition to the railway line.
  • the recorded data of a train are compared with the desired car series from a previous message.
  • the sensors of the system are used to record features of freight wagons which allow conclusions to be drawn about their identity. Typical features are axle pattern, axle weight and car number. Depending on the characteristic and feature combination, the degree of novelty of the recognition can be determined down to uniqueness.
  • the actual wagon series is compared with the previously reported desired wagon series and the consistency of the data is checked.
  • the method according to DE 19508730 C1 describes a video-optical system, which fulfills only one task. This is the reading of individual car numbers on each individual car or locomotive and their evaluation. The results can be fed to a post-processing software, whereby then in principle a special form of the "Optical Character Recognition / OCR" exists. Further results are not provided by the cited method.
  • the Fahrdrahthub is determined according to the current state of the art, for example with the aid of a cable potentiometer, in which on one side a rope is attached via a guide roller points on the contact wire and at the other end of the rope, the lifting or lowering movement via a resistance change to a Cable pull potentiometer is detected.
  • a disadvantage of this form of lifting measurement is the need for attachment of the cable by means of a contact wire clamp at a high voltage potential of typically 15 kV. To install the system, the corresponding section of road must be decoupled in terms of voltage and traffic. This means significant costs and downtime. Furthermore, design-related measurement errors result from hysteresis, precipitation such as snow or ice and general temperature changes.
  • the prior art is yet another system to mention, which is based on a capacitive distance measurement.
  • an elastic sensor arm is suspended by a cross bar above the contact wire on the same and firmly connected with him.
  • the changes in the contact wire height are detected as a capacitance change at the capacitor of the sensor arm.
  • Such a system is used for example by a Norwegian company.
  • the power supply at high voltage level is carried out optionally via battery / rechargeable battery or in combination with a solar panel.
  • the data transfer from high voltage to zero potential occurs optically with fiber optics.
  • the invention has for its object to describe a method and an apparatus, which essential features controlled by train assemblies and contact wires in the overhead line, errors can be detected and quantified. Furthermore, a device in the manner of a measuring station on the route of a train is to describe.
  • the invention is based on the finding that fixed cameras can be used to control train assemblies for the testing of at least the quality of current collectors or the actual position of the contact wire at a location of the route, recording the characteristics of the train or the elements to be controlled and perform an evaluation, so that at least one target-actual comparison for error detection is executable.
  • At least one lateral camera is provided, which detects the overhead line area of a passing train and above all roof structures, Linkage of pantographs, and can detect the height of the contact wire in relation to a desired height.
  • the vertical position of the contact wire is measured directly at the location of the camera and thus determines a measure of the vertical pressure force of the pantograph to the contact wire of a passing train.
  • the at least one lateral camera is used.
  • the horizontal position of the contact wire is again measured directly at the location of the camera and thus a measure is determined, whereby the horizontal deflection forces can be achieved at one point of the overhead line. This is done by at least one upper camera.
  • the lateral dimensions of the flanks of the train and their exceedances or falls below the predetermined limits can be measured advantageously.
  • the flanks of the train are monitored parallel to their surface by at least one upper camera.
  • the measurement of the state of the contact strips, the pantograph, the pantograph linkage and the roof structures is also measured directly at the location of a lateral camera and compared with nominal values.
  • the cameras used can be two-dimensional cameras with a flat-trained camera chip.
  • one-dimensionally resolving line scan cameras are particularly advantageous because the one-dimensional image is used to display a two-dimensional image Resolution of the camera is combined with the successive recording when passing train.
  • the orientation of the line scan cameras must be such that their field of view or the resolution of the camera is transverse to the travel distance of the train or to its direction of movement.
  • the control system according to the invention can identify faults and assign them to a specific area of the train. It is particularly advantageous to determine the fault location on the train.
  • Usable is a car identification system. This can be constructed and structured as desired, it being advantageous if, for example, codes attached to wagons can be triggered simultaneously with the cameras of the measuring system.
  • At least one further camera is used for the at least one lateral camera if the area of the overhead line or the contact wire for detecting the contact wire height can not be detected simultaneously with a single camera and at the same time an encoding attached to a carriage is detected.
  • the detection of one respective feature would be easily realizable.
  • the at least two upper cameras In order to reliably receive the two flanks of a train formation, left and right flank, the at least two upper cameras must be aligned in such a way that they observe the pull flank in parallel from above. Since the cameras can resolve parallel to the direction of travel, protruding objects are visible to the outside.
  • a band image is advantageously created, which can be generated at the complete passage of a train at a corresponding measuring point.
  • a car identification system can be used as described for example in the European patent EP 0 877 695 B1 is described.
  • a defined boundary line is called, which is usually determined for the vertical transverse plane of a track, for example, roads or railroad tracks.
  • the clearance gauge on the one hand, the clear space is prescribed on the track of objects and is filled, on the other hand, it also serves as a design specification for the design of the proposed vehicles. These may not exceed the prescribed limits in cross-section.
  • the vertical position of the contact wire at the location of the line camera is determined and thus determines a measure of the vertical pressure force or contact force of the electric pantograph / pantograph of a passing train.
  • the measurement of the contact wire side deflection is essential, since the standards permitted by standards, resulting from different regulations or result from manufacturer's information.
  • a strong lateral contact wire deflection can also be an indicator of a wrongly set or defective current collector or a defective contact strip. This is in serious cases, the continuation of the train to prevent in order to avoid a destruction of the overhead line.
  • the lateral dimensions ie the flanks of the train, are observed and their exceeding or falling below the statutory or supplied by the manufacturer data, based.
  • the measurement of the state of the sanding strips, the pantograph rocker, the pantograph boom and the roof superstructures is also done directly at the location of a camera, in particular line camera, however, the entire number of pantographs and sanding strips is recorded and analyzed as the train passes by.
  • the tolerance limits for the maximum and minimum allowable contact wire travel for a specific catenary result from a standard specification, European standard EN 50119.
  • stationary force the sum of static pressure force and aerodynamic force, with the pantograph and rocker and grinding strips presses against the contact wire described.
  • the measurement of the contact wire lift thus gives a measure of the falling below or exceeding the predetermined contact force, which represents the vertical portion and thus dominating proportion of the quasi-stationary force.
  • the most wear-intensive element of a catenary is the contact wire, whose service life has a significant influence on the life cycle costs.
  • the replacement of the contact wire under operating conditions is associated with high costs.
  • the contact wire wear is therefore of great importance in terms of life-cycle costs.
  • FIG. 1 shows an arrangement for measuring the contact wire height in the vertical direction by means of a line camera, which is arranged laterally next to the route of a train and is aligned with the overhead line area.
  • a change in altitude of the contact wire is detected by an image evaluation, which may be element of an evaluation unit 4.
  • the image analysis can be simplified by an additional measure, for example, by the area of the catenary detected by the camera being particularly marked by aids such as miniature reflectors, reflective or suitable color strokes.
  • the seasonal extension of the overhead line must be taken into account and a correspondingly long overhead line section marked.
  • the described method is particularly advantageous in that the additional provision of a car identification system with corresponding data enables unambiguous identification of the caused traction vehicles or current collectors or individual wagons. This means a considerable effort reduction for subsequent repairs.
  • a trolley side deflection can be measured with an additional upper line camera, the upper camera 22.
  • This is mounted vertically aligned above the contact wire to receive the lateral position of the contact wire.
  • the non-regular position of the contact wire is detected in comparison with setpoints, with successive shots being made in a passing train.
  • the identification of particular wagons or particular wagon sequences results in the location of a fault within the train being readily determinable by a wagon identification system. This means for subsequent repairs a significant reduction in costs.
  • FIG. 3 is an enlarged image section accordingly FIG. 2 shown.
  • the contact wire provided with the reference numeral 7 intersects the projection of the line camera 22 at the location 11.
  • the contact wire will wobble up and down during the passage of a train due to the Fahrdrahtanhubes and move a few inches to the left and to the right.
  • the line camera 20 and the line camera 21 are with their optical axes, each running vertically downwards and their distance from each other, the maximum permissible clear width, which may have the train, represents. Any exceeding of the dimensions of the right and left side of the car can as image information be read from the respective data sets.
  • the train is controlled in terms of its lateral dimensions and protruding and slipped cargo parts, such as antennas, tarpaulins, etc., can, if they survive on the traction edge 13, are detected.
  • This method is particularly advantageous since the combination with the car identification system makes it possible to identify the causing cars or locomotives or pantographs.
  • pantographs with complete linkage and the other train structures are to be cited.
  • This video-optical or photographic recording example of a pantograph has the particular advantage that the geometry of the pantograph is comparable to target templates and deviations that are due only to damage to the pantograph can be determined early. Triggering a signal followed by an action plan could thus bring the train with a damaged pantograph to a standstill or inspect for an evasion track.
  • the control of a train can be carried out on the basis of various characteristics. Overall, certain dimensions or geometric configurations can be compared with setpoints that are stored on databases, and it can be detected in time an error.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Kontrolle von Fahrzeugverbänden, insbesondere an elektrifizierten Eisenbahnverbänden, wobei die Einhaltung vorgeschriebener Fahrdrahtpositionen und die normgerechte Ausführung von Stromabnehmern überprüft wird.
  • Der Güterverkehr auf der Schiene wird entsprechend vorliegender Prognosen in den nächsten Jahren stark ansteigen. Aus diesem Grund sind für die Abwicklung und Beherrschung der anstehenden Güterströme intelligente Lösungen gefragt. Der Schienengüterverkehr der Gegenwart ist geprägt durch den Wettbewerb mit dem Straßengüterverkehr. Um hier erfolgreich bestehen zu können, sind Faktoren wie Wirtschaftlichkeit, Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung.
  • Für die Organisation einer flexiblen Zusammenstellung von Fahrzeugverbänden ist beispielsweise das in der deutschen Patentschrift DE 19508730 C1 beschriebene Verfahren zur Überprüfung von Vormeldedatensätzen eines Fahrzeugverbandes zu nennen (entspricht der europäischen Patentschrift EP 0877695 B1 ). Darin werden insbesondere Regeln zur korrekten Zerlegung und einer Verbandsneubildung behandelt. Wesentlich ist eine Erkennungssicherheit für einzelne Wagen eines Fahrzeugverbandes, so dass eine Zuordnung zu einer im Voraus gemeldeten Liste, die den Fahrzeugverband wiedergibt, überprüfbar ist. Dieses System, welches zu einer entscheidenden Verbesserung der Steuerung und Überwachung betrieblicher Prozesse führt, sorgt für eine sichere Erfassung und Kontrolle der Wagen, die zu einem Fahrzeugverband aufgereiht werden.
  • In so genannten Terminals, Zugbildungsanlagen sowie den Be- und Endladepunkten von Häfen und Werksbahnen ist es für die effiziente Abwicklung der Prozesse wichtig, dass die genaue Aufreihung der Güterwagen ankommender und abgehender Güterzüge bekannt ist. Außerdem kann es in großen Häfen und Werksarealen erforderlich sein, die Güterwagen an bestimmten Standorten wie Ladestellen, Arealgrenzen etc. zu identifizieren. Der Bedarf leitet sich aus unterschiedlichen Einsatzfällen ab wie z. B.:
    • Kontrolle der Reihung einfahrender Züge im Zulauf von Zugbildungsanlagen,
    • Erfassung der Wagen und deren Reihung an Übergabe- und Übernahmepunkten für die Steuerung betrieblicher Abläufe,
    • Basisdatenerfassung für Abrechnungszwecke,
    • Input für die Steuerung automatischer Be- und Endladeprozesse,
    • Dokumentation für Sicherheit/Security und andere Aufgaben.
  • Das Prinzip des Gegenstandes entsprechend der Patentschrift DE 19508730 C1 besteht darin, dass die Erfassung der Güter und Personenwagen und deren Reihung im Zugverband während der Vorbeifahrt an einer das Verfahren ausführenden Lesestelle einsetzbar ist. Dabei wird mit Hilfe einer schnellen Zeilenkamera mit einer Anzahl von 2048 Pixeln während der Vorbeifahrt des Zugverbandes ein Bild aufgenommen. Getriggert wird dieser Vorgang durch einen oder mehrere Radsensoren. Zur Beleuchtung ist neben der Bahnstrecke eine Beleuchtungseinheit, insbesondere mit Licht emittierenden Dioden/LED vorhanden.
  • Die erfassten Daten eines Zuges werden mit der Soll-Wagenreihung aus einer Vormeldung verglichen. Über die Sensoren des Systems werden Merkmale der Güterwagen erfasst, welche Rückschlüsse auf deren Identität zulassen. Typische Merkmale sind Achsmuster, Achsengewicht und Wagennummer. Je nach Merkmal und Merkmalskombination lässt sich der Neuigkeitsgrad der Erkennung bis hin zur Eindeutigkeit bestimmen. In Zugbildungsanlagen wird die Ist-Wagenreihung mit der vorab gemeldeten Soll-Wagenreihung verglichen und die Konsistenz der Daten kontrolliert.
  • Das Verfahren entsprechend der DE 19508730 C1 beschreibt ein video-optisches System, welches lediglich eine Aufgabe erfüllt. Dies ist die Auslesung individueller Wagennummern auf jedem einzelnen Wagen bzw. dem Triebfahrzeug und deren Auswertung. Die Ergebnisse sind einer Nachverarbeitungs-Software zuführbar, wobei anschließend im Prinzip eine spezielle Form der "Optical Character Recognition/OCR" vorliegt. Weitere Ergebnisse werden durch das zitierte Verfahren nicht erbracht.
  • Der Fahrdrahthub wird nach aktuellem Stand der Technik beispielsweise mit Hilfe eines Seilzug-Potentiometers ermittelt, bei dem auf der einen Seite ein Seil über eine Umlenkrolle punktuell auf dem Fahrdraht befestigt ist und am anderen Ende des Seils die Anhub- oder Absenkbewegung über eine Widerstandsänderung an einem Seilzug-Potentiometer erfasst wird. Nachteilig an dieser Form der Anhubmessung ist die Notwendigkeit einer Befestigung des Seils mit Hilfe einer Fahrdrahtklemme bei einem Hochspannungspotenzial von typischerweise 15 kV. Zur Installation des Systems muss der entsprechende Streckenabschnitt spannungstechnisch und verkehrstechnisch entkoppelt werden. Dies bedeutet erhebliche Kosten und Betriebsstillstand. Des Weiteren ergeben sich konstruktionsbedingt Messfehler durch Hysterese, bei Niederschlag wie Schnee oder Eis und generelle Temperaturänderungen. Ferner kam es in den vergangenen Jahren zu diversen Vorfällen, bei denen der Seilzug abriss und Beschädigungen an vorbeifahrenden Zügen verursachte. Neben der klassischen Fahrdraht-Anhubmessung mit Seilzug zeichnen sich etwa bei Privatbahnen Entwicklungen hinsichtlich eines so genannten Videoportals ab. Dabei wird Standardsensorik eingesetzt, insbesondere Triangulationssensorik, die eine auf das Messobjekt, wie einen Zugwagen oder Waggon, aufgestrahlte rote Laserlinie mit Hilfe einer unter einem Winkel seitlich angeordneten Videokamera aufnehmen. Das Messergebnis ist ein dreidimensionales Gesamtbild des Zugverbandes. Dies wird mit den für den Eisenbahnstreckenabschnitt zulässigen Toleranzbändern für beispielsweise Lichtraumprofil des Triebfahrzeugs und der Nutzwagen verglichen und daraus wird eine Stop-Go-Entscheidung abgeleitet. Das genannte System befindet sich seit längerem in der experimentellen Betriebsphase.
  • Zum Stand der Technik ist noch ein weiteres System zu erwähnen, welches auf einer kapazitiven Abstandsmessung beruht. Dabei wird ein elastischer Sensorarm von einer Querstange oberhalb des Fahrdrahtes auf denselben herabgehängt und mit ihm fest verbunden. Die Änderungen in der Fahrdrahthöhe werden als Kapazitätsänderung am Kondensator des Sensorarmes festgestellt. Ein solches System wird beispielsweise durch eine norwegische Firma eingesetzt. Die Energieversorgung auf Hochspannungsebene erfolgt dabei optional über Batterie/Akku bzw. in Kombination mit einem Solarpanel. Der Datentransfer von Hochspannung auf Null-Potenzial erfolgt optisch mit Lichtwellenleiter.
  • Aus EP 1 600 351 A1 ist ein Verfahren zur Kontrolle eines Zugverbands bekannt, wobei ein Lichtraummaß überprüft wird, wobei mittels mindestens einer neben einer Fahrstrecke des Zugverbands auf den Zugverband ausgerichteten, ortsfesten, seitlichen Kamera am Ort der mindestens einen seitlichen Kamera eine obere Begrenzung des Zugverbands erfasst wird, wobei mittels mindestens zweiter seitlicher oberhalb des Zugverbands angeordneter Kameras die Flanken des Zugverbands erfasst werden und mittels einer Auswerteeinheit der Zustand des Lichtraummaßes ermittelt wird und Fehler angezeigt werden.
  • Aus Maly et al: "Advances in train monitoring by networked checkpoints" factory communication systems, 2004, Proceedings, 2004 IEEE International Workshop on Vienna, Austria Sept. 22-24, 2004, Seiten 339 bis 342 ist ein Verfahren zur Überprüpfung von Zügen an Überprüfungspunkten bekannt. Zur Sicherstellung einer Funktion der Züge werden die Züge im Hinblick auf gebrochene Stromabnehmer überprüft.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu beschreiben, womit wesentliche Merkmale von Zugverbänden sowie Fahrdrähten im Oberleitungsbereich kontrolliert, Fehler erfasst und quantifiziert werden können. Weiterhin ist eine Vorrichtung in der Art einer Messstation an der Fahrstrecke eines Zugverbandes zu beschreiben.
  • Die Lösung dieser Aufgabe geschieht durch die jeweilige Merkmalskombination der Hauptansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen können den Unteransprüchen entnommen werden.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zur Kontrolle von Zugverbänden für die Prüfung von mindestens der Qualität von Stromabnehmern oder der Ist-Position des Fahrdrahtes an einem Ort der Fahrstrecke ortsfeste Kameras eingesetzt werden können, die Merkmale des Zugverbandes bzw. der zu kontrollierenden Elemente aufnehmen und einer Auswerteeinheit zuführen, so dass zumindest ein Soll-Ist-Vergleich zur Fehlererkennung ausführbar ist. Dabei wird mindestens eine seitliche Kamera vorgesehen, welche den Oberleitungsbereich eines vorbeifahrenden Zuges erfasst und vor allem Dachaufbauten, Gestänge von Stromabnehmern, und die Höhe des Fahrdrahtes im Verhältnis zu einer Sollhöhe erfassen kann.
  • Mittels mindestens zweier über der Fahrstrecke des Zugverbandes angebrachter und jeweils senkrecht von oben auf eine Flanke des Zugverbandes ausgerichteter oberer Kameras wird die Einhaltung eines maximalen Lichtraummaßes vorteilhaft kontrolliert.
  • Zur Messung einer Anhubhöhe des Fahrdrahtes wird die vertikale Lage des Fahrdrahtes direkt am Ort der Kamera gemessen und somit ein Maß für die vertikale Andruckkraft des Stromabnehmers an den Fahrdraht eines vorbeifahrenden Zugverbandes bestimmt. Hierzu wird die mindestens eine seitliche Kamera eingesetzt.
  • Zur Messung der Fahrdrahtseitenauslenkung wird die horizontale Lage des Fahrdrahtes wiederum direkt am Ort der Kamera gemessen und damit ein Maß ermittelt, womit die horizontalen Auslenkungskräfte an einem Punkt der Oberleitung erzielbar sind. Dies geschieht durch mindestens eine obere Kamera.
  • Zur Messung des Lichtraumprofils eines Zugverbandes können die seitlichen Abmessungen der Flanken des Zugverbandes und deren Überschreitungen bzw. Unterschreitungen der vorgegebenen Grenzen vorteilhaft vermessen werden. Dafür werden die Flanken des Zugverbandes parallel zu ihrer Fläche jeweils von mindestens einer oberen Kamera überwacht.
  • Die Messung des Zustandes der Schleifleisten, der Stromabnehmerwippe, des Stromabnehmergestänges und der Dachaufbauten wird ebenfalls direkt am Ort einer seitlichen Kamera vermessen und mit Sollwerten verglichen.
  • Die eingesetzten Kameras können zweidimensionale Kameras mit einem flächig ausgebildeten Kamerachip sein. Besonders vorteilhaft sind jedoch eindimensional auflösende Zeilenkameras, da zur Darstellung eines zweidimensionalen Bildes die eindimensionale Auflösung der Kamera kombiniert wird mit der sukzessiven Aufnahme bei vorbeifahrendem Zugverband. Um diesen Vorteil optimal ausnützen zu können, ist die Ausrichtung der Zeilenkameras derart vorzunehmen, dass sie ihr Gesichtsfeld bzw. das Auflösungsvermögen der Kamera quer zur Fahrtstrecke des Zugverbandes bzw. zu dessen Bewegungsrichtung liegt.
  • Das erfindungsgemäße Kontrollsystem kann Fehler identifizieren und diesen einem bestimmten Bereich des Zugverbandes zuzuordnen. Es ist besonders vorteilhaft, den Fehlerort am Zugverband zu ermitteln. Verwendbar ist ein Wagen-Identifizierungssytem. Dies kann beliebig aufgebaut und strukturiert sein, wobei es vorteilhaft ist, wenn beispielsweise an Wagen angebrachte Kodierungen gleichzeitig mit den Kameras des Messsystems auslösbar sind.
  • Zur Erhöhung der Messsicherheit werden zusätzliche Kameras eingesetzt. Für die mindestens eine seitliche Kamera wird beispielsweise mindestens eine weitere eingesetzt, falls mit einer einzigen Kamera nicht gleichzeitig der Bereich der Oberleitung bzw. der Fahrdraht zur Ermittlung der Fahrdrahthöhe erfassbar ist und gleichzeitig eine an einem Wagen angebrachte Kodierung erfasst wird. Bei zwei übereinander in einem bestimmten Abstand zueinander angebrachten seitlichen Kameras wäre die Erfassung von jeweils einem Merkmal problemlos realisierbar.
  • Um die beiden Flanken eines Zugverbandes, linke und rechte Flanke, zuverlässig aufzunehmen, müssen die mindestens zwei oberen Kameras derart ausgerichtet sein, dass sie parallel von oben die Zugflanke beobachten. Da die Kameras parallel zur Fahrtrichtung auflösen können, sind nach außen überstehende Gegenstände erkennbar.
  • Zur Darstellung des nach Möglichkeit gesamten Zugverbandes evtl. gleichzeitig mit auftretenden Fehlern und dem entsprechenden Fehlerort wird vorteilhaft ein Streifenbild erstellt, welches beim vollständigen Durchlauf eines Zugverbandes an einer entsprechenden Messstelle generiert werden kann.
  • Im Folgenden werden anhand von schematischen, die Erfindung begleitenden, jedoch diese nicht einschränkenden Figuren Ausführungsbeispiele beschrieben.
    • Figur 1
    zeigt einen Zugverband 9, auf dem ein Stromabnehmer 9 sowie ein Fahrdraht 7 und ein Tragseil 6 sowie zwei seitliche Zeilenkameras 10, 1 angeordnet sind;
    Figur 2
    zeigt zu den Bildmerkmalen entsprechend Figur 1 zusätzlich die Beleuchtungseinheit 40, welche die Gesichtsfelder von oberen Kameras 20, 21, 22 beleuchtet sowie den Schnittpunkt 11 zwischen Fahrdraht 7 und dem Gesichtsfeld der oberen zusätzlichen Kamera 22;
    Figur 3
    zeigt eine vergrößerte Darstellung des oberen Bereiches entsprechend Figur 2;
    Figur 4
    zeigt eine Darstellung entsprechend dem Stand der Technik, wobei ein Wagen 8 gezeichnet ist sowie eine flächig abstrahlende Beleuchtungseinheit 2, welche den Waggon 8 von der Seite ausleuchtet, wobei die an der Fahrstrecke angebrachte, seitliche Kamera 1 lediglich zur Auslesung von Kodierungen, die am Wagen 8 angebracht sind, und ein Radsensor zur Triggerung entsprechender Aufnahmen dient;
    Figur 5
    zeigt eine Darstellung entsprechend dem Stand der Technik, an dem zur Auslesung von Kodierungen an einem Zugverband mit einer seitlichen Kamera 1, eine Zeilenkamera, platziert ist sowie eine Beleuchtungseinheit 2, ein Radschalter 3 sowie eine Auswerteeinheit 4 und eine Sichtblende 5 für die Kamera.
  • Zur Koordinierung von erfassten Fehlern an einem Zugverband mit der Ermittlung des Fehlerortes kann beispielsweise ein Wagen-Identifizierungssystem eingesetzt werden wie es beispielsweise in der europäischen Patentschrift EP 0 877 695 B1 beschrieben wird.
  • Als Lichtraumprofil wird eine definierte Umgrenzungslinie bezeichnet, die meist für die senkrechte Querebene eines Fahrweges, beispielsweise von Straßen oder von Bahngleisen bestimmt wird. Mit dem Lichtraumprofil wird einerseits der lichte Raum vorgeschrieben, der auf dem Fahrweg von Gegenständen und auszufüllen ist, andererseits dient es auch als konstruktive Vorgabe für die Bemessung der vorgesehenen Fahrzeuge. Diese dürfen im Querschnitt nicht die vorgegebenen Grenzlinien überschreiten.
  • Zur Messung der Höhe des Fahrdrahtes ist allgemein anzumerken, dass diese Fahrdrahtlage Gegenstand von Abnahmeprüfungen von Oberleitungsanlagen ist. Für die zulässigen Toleranzen der statistischen Ruhelage des Fahrdrahtes von Standardoberleitungen finden europäische Normen Anwendung.
  • Zur Vermessung der Fahrdrahthöhe wird die vertikale Lage des Fahrdrahtes am Ort der Zeilenkamera ermittelt und damit ein Maß für die vertikale Andruckkraft bzw. Kontaktkraft des elektrischen Pantographen/Stromabnehmers eines vorbeifahrenden Zugverbandes bestimmt.
  • Die Vermessung der Fahrdrahtseitenauslenkung ist wesentlich, da die normungstechnisch zulässigen Werte, sich aus verschiedenen Vorschriften ergeben oder aus Herstellerangaben resultieren. Eine starke seitliche Fahrdrahtauslenkung kann weiterhin ein Indikator für einen falsch eingestellten oder defekten Stromabnehmer bzw. eine defekte Schleifleiste sein. Hierbei ist in gravierenden Fällen die Weiterfahrt des Zuges zu unterbinden, um eine Zerstörung der Oberleitung zu vermeiden.
  • Zur Vermessung des Lichtraumprofiles des Zugverbandes werden die seitlichen Abmessungen, also die Flanken des Zuges, beobachtet und deren Überschreitung bzw. Unterschreitung der gesetzlichen bzw. vom Hersteller gelieferten Daten, zugrunde gelegt. Die Messung des Zustandes der Schleifleisten, der Pantographenwippe, des Pantographengestänges und der Dachaufbauten geschieht ebenfalls direkt am Ort einer Kamera, insbesondere Zeilenkamera, jedoch wird bei der Vorbeifahrt des Zuges die gesamte Anzahl an Pantographen und Schleifleisten aufgenommen und analysiert.
  • Die normungstechnisch zulässigen Toleranzbänder für die maximal und minimal erlaubten Fahrdrahtanhübe für ein ganz bestimmtes Kettenwerk ergeben sich aus einer Normvorschrift, europäische Norm EN 50119. Hier wird die so genannte stationäre Kraft, die Summe aus statischer Andruckkraft und aerodynamischer Kraft, mit der der Stromabnehmer mitsamt Wippe und Schleifleisten gegen den Fahrdraht drückt, beschrieben. Die Messung des Fahrdrahtanhubes gibt folglich ein Maß für die Unterschreitung bzw. Überschreitung der vorgegebenen Kontaktkraft, die den vertikalen Anteil und damit dominierenden Anteil der quasi stationären Kraft repräsentiert, wider.
  • Das verschleißintensivste Element einer Oberleitung ist der Fahrdraht, dessen Liegedauer wesentlichen Einfluss auf die Lebenszykluskosten hat. Das Auswechseln des Fahrdrahtes unter Betriebsbedingungen ist mit hohen Kosten verbunden. Der Fahrdrahtverschleiß besitzt deswegen unter dem Aspekt der Lebenszykluskosten eine große Bedeutung. Für die Messung der Anhubhöhe des Fahrdrahtes ist insbesondere Figur 1 zu betrachten.
  • Figur 1 zeigt eine Anordnung zur Messung der Fahrdrahthöhe in vertikaler Richtung mittels einer Zeilenkamera, die seitlich neben der Fahrstrecke eines Zugverbandes angeordnet ist und auf den Oberleitungsbereich ausgerichtet ist. Eine Höhenänderung des Fahrdrahtes wird durch eine Bildauswertung, die Element einer Auswerteeinheit 4 sein kann, erfasst. Hierbei kann die Bildauswertung unter Umständen durch eine zusätzliche Maßnahme vereinfacht werden, indem beispielsweise der von der Kamera erfasste Bereich der Oberleitung durch Hilfsmittel wie Miniaturreflektoren, reflektierende oder geeignete Farbstriche besonders markiert werden. Weiterhin ist die jahreszeitlich bedingte Ausdehnung der Oberleitung zu berücksichtigen und ein entsprechend langer Oberleitungsabschnitt zu markieren. Vor allem ist das beschriebene Verfahren dadurch besonders vorteilhaft, dass durch die zusätzliche Bereitstellung eines Wagen-Identifizierungssystems mit entsprechenden Daten eine eindeutige Identifizierung der verursachten Triebfahrzeuge bzw. Stromabnehmer oder einzelnen Waggons ermöglicht wird. Dies bedeutet für nachfolgende Instandsetzungen eine erhebliche Aufwandsreduzierung.
  • Zur Figur 2 ist anzumerken, dass eine Fahrdrahtseitenauslenkung mit einer zusätzlichen oberen Zeilenkamera, der oberen Kamera 22, gemessen werden kann. Diese ist oberhalb des Fahrdrahtes senkrecht nach unten ausgerichtet angebracht, um die Seitenlage des Fahrdrahtes aufzunehmen. Die nicht reguläre Lage des Fahrdrahtes wird im Vergleich mit Sollwerten erkannt, wobei bei einem vorbeifahrenden Zugverband sukzessive Aufnahmen getätigt werden. Auch hier gilt, dass die Identifizierung bestimmter Wagen bzw. bestimmter Wagenreihenfolgen dazu führt, dass der Ort eines Fehlers innerhalb des Zugverbandes leicht durch ein Wagen-Identifizierungssystem ermittelbar ist. Dies bedeutet für nachfolgende Instandsetzungen eine erhebliche Aufwandreduzierung.
  • In Figur 3 ist ein vergrößerter Bildausschnitt entsprechend Figur 2 dargestellt. Wie beschrieben schneidet der mit dem Bezugszeichen 7 versehene Fahrdraht die Projektion der Zeilenkamera 22 am Ort 11. Der Fahrdraht wird bei der Durchfahrt eines Zuges aufgrund des Fahrdrahtanhubes nach oben und nach unten wackeln und sich wenige Zentimeter nach links und nach rechts bewegen. Durch die Bildaufnahme entsprechend der Erfindung und dem Einsatz von Zeilenkameras in Kombination mit einer oder mehreren Beleuchtungseinheiten 4, 40 kann die Darstellung entsprechend der Figuren 2 und 3 erläutert werden.
  • Die Zeilenkamera 20 und die Zeilenkamera 21 stellen mit ihren optischen Achsen, die jeweils senkrecht nach unten laufen und ihrem Abstand zueinander die maximale zulässige lichte Breite, die der Zugverband aufweisen darf, dar. Jegliche Überschreitung der Abmessungen der rechten und der linken Wagenseite können als Bildinformation aus den jeweiligen Datensätzen herausgelesen werden. Damit wird der Zugverband hinsichtlich seiner seitlichen Abmessungen kontrolliert und überstehende und verrutschte Ladungsteile, wie beispielsweise Antennen, Abdeckplanen usw., können, falls sie über die Zugflanke 13 überstehen, erkannt werden. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft, da durch die Kombination mit dem Wagen-Identifizierungssystem eine Identifizierung der verursachenden Wagen oder Triebfahrzeuge bzw. der Stromabnehmer ermöglicht wird.
  • Wie in Figur 1 ersichtlich kann durch die Zeilenkamera 10 eine Fahrdrahthubmessung ausgeführt werden. Darüber hinaus können Zugaufbauten vermessen werden und auch weitere Teile der Oberleitung. Des Weiteren ist die Überschreitung der zulässigen Höhe des Lichtraummaßes ermittelbar. Dies wird insbesondere durch die Kamera 10 entsprechend ihrer Ausrichtung derart gemessen, dass festgestellt wird, wo eine Dachhöhe eines Wagens oder eines Triebfahrzeuges die maximal zulässige Höhe überschreitet. Eine Überschreitung des Lichtraummaßes nach oben hin ist im aufgenommenen Bild des Zugverbandes als Fehler erkennbar. Eine Ausnahme bilden natürlich der oder die Stromabnehmer, die systembedingt oberhalb der Dachkonstruktion als Bügel an den Fahrdraht angedrückt werden.
  • Entsprechend der Darstellung in Figur 1 ist es vorteilhaft, dass nicht nur der seitliche Schnitt der gesamten Oberleitung, d.h. der Fahrdraht und das Tragseil aufgenommen werden, sondern auch sämtliche Dachaufbauten der vorbei fahrenden Züge. Hier sind insbesondere die Stromabnehmer mit komplettem Gestänge und die sonstigen Zugaufbauten anzuführen. Diese video-optische oder photographische Aufnahme beispielsweise eines Stromabnehmers hat den besonderen Vorteil, dass die Geometrie des Stromabnehmers mit Sollvorlagen vergleichbar ist und Abweichungen, die nur auf eine Beschädigung des Stromabnehmers zurückzuführen sind, frühzeitig bestimmt werden können. Eine Signalauslösung, gefolgt von einem Aktionsplan, könnte somit den Zug mit einem beschädigten Stromabnehmer zum Stillstand bringen bzw. zur Inspektion auf ein Ausweichgleis vorsehen.
  • Die Kontrolle eines Zugverbandes kann anhand verschiedener Merkmale ausgeführt werden. Insgesamt können bestimmte Abmessungen oder geometrische Ausgestaltungen mit Sollwerten, die auf Datenbanken hinterlegt sind, verglichen werden und es kann ein Fehler rechtzeitig erkannt werden.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Kontrolle eines Zugverbandes (9), wobei mindestens ein Stromabnehmer (12) oder mindestens eine Ist-Position eines Fahrdrahtes (7) oder eine Kombination daraus überprüft wird, wobei
    - mittels mindestens einer neben einer Fahrstrecke des Zugverbandes (9) auf den Zugverband ausgerichteten, ortsfesten, seitlichen Kamera (10) die vertikale Lage des Fahrdrahtes (7) am Ort der mindestens einen seitlichen Kamera (10) und mindestens eine obere Begrenzung des Zugverbandes erfasst werden,
    - mittels mindestens zwei über der Fahrstrecke des Zugverbandes (9) senkrecht von oben auf jeweils eine Flanke (13) des Zugverbandes (9) ausgerichteter, ortsfester, am gleichen Ort der Fahrstrecke wie die mindestens eine seitliche Kamera (10) angeordneter, oberer Kameras (20,21), die Flanken (13) des Zugverbandes, sowie mittels einer oberhalb des Fahrdrahtes angeordneten, senkrecht nach unten ausgerichteten zusätzlichen Kamera (22) der Fahrdraht (7) bezüglich seiner horizontalen Lage erfasst werden, und
    - mittels einer Auswertereinheit (4) der Zustand des mindestens einen Stromabnehmers (12) oder die mindestens eine Ist-Position eines Fahrdrahtes (7) oder eine Kombination daraus ermittelt wird und Fehler angezeigt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei
    zusätzlich mindestens ein Lichtraummaß überprüft wird,
    wobei
    - mittels der mindestens zwei über der Fahrstrecke des Zugverbandes (9) senkrecht von oben auf jeweils die Flanke (13) des Zugverbandes ausgerichteter, ortsfester, am gleichen Ort der Fahrstrecke wie die mindestens eine seitliche Kamera (10) angeordneter, oberen Kameras (20,21) sowohl die Flanken (13), als auch der Fahrdraht (7) bezüglich seiner horizontalen Lage erfasst werden, und
    - mittels einer Auswertereinheit (4) der Zustand des mindestens einen Stromabnehmers (12) oder des mindestens einen Lichtraummaßes oder die mindestens eine Ist-Position eines Fahrdrahtes (7) oder eine Kombination daraus ermittelt wird und Fehler angezeigt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass Abweichungen von vorgegebenen Normen als Fehler angezeigt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine seitliche Kamera (10) und die mindestens zwei oberen Kameras (20, 21) Zeilenkameras sind, deren Zeile jeweils quer zur Fahrtstrecke des Zugverbandes ausgerichtet sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet dass, zusätzlich ein Wagen-Identifizierungssystem eingesetzt wird, wobei Kodierungen der Wagen mittels mindestens einer der mindestens einen seitlichen Kameras (10) erfasst und von der Auswertereinheit (4) identifiziert werden, so dass auftretende Fehler entsprechenden Wagen zugeordnet werden.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere seitliche Kamera (1) zur Auslesung von Kodierungen am Zugverband eingesetzt wird, um erkannte Fehler dem jeweiligen Wagen zuzuordnen.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den mindestens zwei oberen Kameras (20, 21) eine weitere obere Kamera (22) vorhanden ist zur separaten Erfassung der horizontalen Lage des Fahrdrahtes (7).
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein streifenförmiges Bild des Zugverbandes durch die ortsfesten Kameras erzeugt wird, wobei die erkannten Fehler auf dem streifenförmigen Bild gekennzeichnet werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolle von Stromabnehmern (12) die Vermessungen der Schleifleisten der Stromabnehmer (12) betrifft, wobei ebenfalls das Gestänge der Stromabnehmer und verschiedene auf dem Zugverband befindliche Dachaufbauten vermessen werden.
  10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Kontrolle eines Zugverbandes gemäß Ansprüche 1-9, bestehend aus
    - mindestens einer seitlichen Kamera (10),
    - mindestens zwei oberer Kameras (20, 21),
    - wobei die Kameras (10, 20, 21) ortsfest an einer Fahrstrecke seitlich und oberhalb des Zugverbandes angeordnet sind, durch die mindestens eine seitliche Kamera (10) der Bereich des Fahrdrahtes (7) mit einer Trageinrichtung und mindestens einem Stromabnehmer (12) erfassbar ist,
    wobei mittels der neben der Fahrstrecke des Zugverbandes (9) auf den Zugverband ausgerichteten, ortsfesten, seitlichen Kamera (10) die vertikale Lage des Fahrdrahtes (7) am Ort der mindestens einen seitlichen Kamera (10) und mindestens eine obere Begrenzung des Zugverbandes erfasst werden kann,
    wobei mittels der mindestens zwei über der Fahrstrecke des Zugverbandes (9) senkrecht von oben auf jeweils eine Flanke (13) des Zugverbandes (9) ausgerichteten, ortsfesten, am gleichen Ort der Fahrstrecke wie die mindestens eine seitliche Kamera (10) angeordneten, oberen Kameras (20,21) der Fahrdraht (7) bezüglich seiner horizontalen Lage erfasst werden kann, und mittels einer oberhalb des Fahrdrahtes angeordneten, senkrecht nach unten ausgerichteten zusätzlichen Kamera (22) der Fahrdraht (7) bezüglich seiner horizontalen Lage erfassbar ist,
    - wobei eine Auswerteeinheit (4) vorhanden ist zur Ermittlung des Zustands des mindestens einen Stromabnehmers (12), sowie der mindestens einen Ist-Position des Fahrdrahtes (7) oder einer Kombination daraus.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
    mit den mindestens zwei oberen Kameras (20,21),
    - wobei zusätzlich die Flanken des Zugverbandes erfassbar sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11,
    - wobei die Auswerteeinheit (4) zusätzlich zur Ermittlung des mindestens einen Lichtraummaßes des Zugverbandes ausgelegt ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    - wobei für die mindestens eine seitliche Kamera (10) eine Beleuchtungseinheit (2) vorhanden ist und für die mindestens zwei oberen Kameras (20, 21) eine Beleuchtungseinheit (40) zur jeweiligen Ausleuchtung des jeder Kamera zugeordneten Gesichtsfeldes.
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