EP4058320A1 - Stromabnehmersystem sowie verfahren zum automatischen an- und/oder abdrahten eines stromabnehmersystems - Google Patents

Stromabnehmersystem sowie verfahren zum automatischen an- und/oder abdrahten eines stromabnehmersystems

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Publication number
EP4058320A1
EP4058320A1 EP20816888.0A EP20816888A EP4058320A1 EP 4058320 A1 EP4058320 A1 EP 4058320A1 EP 20816888 A EP20816888 A EP 20816888A EP 4058320 A1 EP4058320 A1 EP 4058320A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
current collector
pantograph
vehicle
contact line
determined
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20816888.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erik Lenz
Martin Böhm
Georg Stock
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kiepe Electric GmbH Germany
Original Assignee
Kiepe Electric GmbH Germany
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kiepe Electric GmbH Germany filed Critical Kiepe Electric GmbH Germany
Publication of EP4058320A1 publication Critical patent/EP4058320A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/42—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles for collecting current from individual contact pieces connected to the power supply line
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60L5/045—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using rollers or sliding shoes in contact with trolley wire with trolley wire finders
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    • B60L5/14—Devices for automatic lowering of a jumped-off collector
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    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • B60L5/19—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire using arrangements for effecting collector movement transverse to the direction of vehicle motion
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    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • B60L5/22—Supporting means for the contact bow
    • B60L5/28—Devices for lifting and resetting the collector

Definitions

  • the present invention relates to a pantograph system for arrangement on a roof of a vehicle, in particular a trolleybus, with at least one pivotable pantograph.
  • the invention also relates to a method for automatically connecting and / or disconnecting a current collector system.
  • Corresponding current collector systems can be used in non-rail-bound or rail-bound vehicles which draw the energy required for operation at least in some areas from a contact line.
  • These can, for example, be trolleybuses, also referred to as trolleybuses, electric trucks or other electrically powered vehicles.
  • Corresponding vehicles are usually supplied with energy primarily via two-pole contact line systems.
  • a pantograph system can be provided on the roof of the vehicle, which can be pivoted back and forth between a rest position in which the pantograph system is not connected to the contact line and a removal position in which the pantograph system is connected to the contact line.
  • the current collector In the wired position of the current collector system and to establish the electrical connection, the current collector, and in particular the current collector head, is pressed against the contact line with a predetermined contact force.
  • the vehicle In the disconnected state, the vehicle can in turn be powered from other energy sources, such as a battery.
  • Such vehicles have the advantage over those that are operated with internal combustion engines, for example, that they can be operated with little noise and locally emission-free.
  • the pantograph system can be connected to the contact lines of a contact line network, the contact lines being in variable positions with regard to the height and the lateral position and therefore usually not exactly in the middle are arranged over a lane.
  • the contact lines are generally designed with two poles and carry direct current, with two contact lines running parallel to each other. Each pantograph of the pantograph system can then be wired to a contact wire.
  • pantographs In known pantograph systems, both the wiring and the connection of the pantographs are carried out manually. Flierzu, for example by the driver, with the help of an auxiliary rod carried along or with ropes attached to the ends of the pantograph rods, the pantographs are brought up to the contact line or removed from it. When lowered, the pantographs are locked in brackets in the rear roof area.
  • semi-automatic systems are also known in which the wire-up process can be supported by so-called threading funnels arranged at certain points in the network.
  • the pantographs can also be automatic, i. H. can be created from the driver's seat, provided, however, that the contact lines are exactly in the middle above the vehicle in this case.
  • pantograph system In order to be able to connect and / or disconnect the current collector system in known vehicles, the driver must intervene. In addition, the pantograph system can usually only be wired to certain positions in the contact line system. However, these types of connection and disconnection processes are not always possible without problems and, moreover, not at every position.
  • the invention has the object of specifying a power collection system for arrangement on a roof of a vehicle, by means of which an automatic connection and / or disconnection is not only possible while the vehicle is stationary and in particular not only at predetermined positions.
  • this object is achieved in a pantograph system of the type mentioned in that the pantograph movements, in particular in horizontal and / or vertical direction, can be actively controlled by means of at least one actuator system.
  • At least one current collector and in particular two current collectors in the manner of a two-rod system can be arranged on the roof of the vehicle.
  • the current collectors can be placed on the roof of the vehicle in such a way that they can be pivoted about a predetermined fastening point in the vertical and horizontal directions, so that the lateral position and the flea position can be varied relative to the vehicle.
  • At least one actuator can be provided for pivoting, by means of which the current collectors can be actuated. Active control of the pantograph movements by means of the actuator makes it possible to specify the pantograph movements in such a way that automatic connection and / or disconnection at any position and without manual intervention by an additional person is possible.
  • pantograph systems in which the pantograph movements based on a knowledge-based system as well as location-specific data and / or error compensations can be controlled along a predetermined movement path can be understood as actively controllable within the meaning of the present invention.
  • the contact line height can be measured initially and / or continuously at certain points in the driving network, such as at bus stop positions, assigned to the specific position and stored in a database.
  • the data determined in this way can be used for further connection processes and taken into account in the active control of the pantograph. Precise control and, in particular, a precise wire-up process are possible in this way.
  • the pantograph system can thus have a certain intelligence that can be used to actively control the pantograph movements.
  • targeted activation can be carried out, with individual positions in particular being specifically controllable and / or approachable. The accuracy can be increased further and any specific position can be approached.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the current collector can be moved one after the other or at the same time in the horizontal and vertical directions.
  • the pantograph movements and in particular the position of the pantograph can be controlled as desired and a freely selectable position can be precisely controlled.
  • a movement in the horizontal and vertical directions one after the other could, for example, initially result in an alignment in a vertical, then in a horizontal and then again in a vertical direction. The movements can then be controlled more specifically. With a simultaneous movement there is the advantage that a predetermined path can be maintained and a gradual alignment can be avoided.
  • An embodiment advantageous in this context therefore provides that the current collector, and in particular a current collector rod of the current collector, can be moved along a predetermined trajectory.
  • the current collector rod of the current collector can be actively controlled and precisely moved along a previously defined deflection curve. It is particularly advantageous if the ambient conditions, such as the vehicle position, the contact line position and the like, are taken into account when specifying the trajectory. Accidents or damage to the pantograph can be counteracted in this way. In addition, the desired end position can be reached as quickly as possible.
  • the movements of the pantograph can be controlled via a control unit, in particular continuously.
  • a control unit By providing a control unit, the active control of the pantograph movements can be carried out individually adapted to the respective situation.
  • data can be stored in the control unit, which can be used to determine and / or carry out the movements of the pantograph.
  • data relating to the position of the vehicle and / or the contact line and / or folding point information can be stored in the control unit.
  • a driver can enter additional information into the control unit.
  • the control unit can also be activated manually by the driver.
  • the control unit can include, in particular, a stationary data memory which stores determined and / or transmitted data and information and can make them available if required.
  • the data can preferably be updated continuously.
  • the current collector can be prepositioned for connection via the control unit.
  • the pantograph can initially be brought into a position in the vicinity of the contact line without the pantograph touching the contact line.
  • the information available from the knowledge-based system can be used for control and regulation.
  • the final contact, in particular the final wire-up process can then take place on the basis of the prepositioning.
  • Pre-positioning of the pantograph offers the particular advantage that the contact line can be approached with a comparatively fast movement, whereas the connection process itself can then take place, for example, more slowly. For example, loud wiring, for example by hitting a funnel, can be avoided.
  • positioning errors can preferably be compensated for.
  • the current collector can be moved by means of an actuating device, in particular a hydraulic and / or motorized and / or pneumatic actuating device. It is particularly preferred if the actuating device is designed as a servopneumatic actuating device, in particular with different air pressures in the air chambers of the pneumatic cylinder.
  • the actuating device can in particular be part of the actuator system.
  • the actuation device can, for example, take place pneumatically by means of a proportional element or also with an electric servomotor.
  • the current collectors are actuated by pneumatically operated cylinders and / or a spring system.
  • the use of single and / or double-acting pneumatic cylinders has proven to be particularly advantageous.
  • the pantograph can be raised, lowered or pivoted as required.
  • further actuating devices can also be provided, for example in order to decouple the horizontal and vertical movement of the pantograph from one another.
  • the current collector can be automatically connected and / or disconnected while the vehicle is moving and / or when the vehicle is standing.
  • the current collector system can be wired on and / or off at any desired position.
  • the connection and / or disconnection process it is no longer necessary for the connection and / or disconnection process to be carried out manually, for example by a driver.
  • the flexibility and usability of a corresponding vehicle can be increased in this way.
  • the active control of the pantograph can simplify the connection and / or disconnection process.
  • the current collector can be wired on and / or disconnected at any position, for example after an overtaking process or at folds.
  • the position and / or orientation of the vehicle and / or the contact line can be determined for automatic connection and / or disconnection.
  • the control process of the pantograph movements can preferably be carried out on the basis of the determined data, in particular via the control unit as a function of the position and / or orientation of the vehicle and / or or the contact line.
  • the connection and / or disconnection process can be simplified in this way.
  • the current position of the vehicle can be determined within the contact line system and / or the relative orientation of the vehicle, for example to a curb or to the contact line, can be determined. This information can be taken into account when controlling the pantograph movements.
  • the fleas between the vehicle and the contact line can also be taken into account.
  • the position and / or alignment of the vehicle and / or the contact line is determined by means of sensors, for example by means of GPS sensors, sensors on the vehicle, sensors in the vehicle environment or otherwise Vehicle information, can be determined.
  • sensors for example, inductive sensors, magnetic sensors, optical sensors, cameras, infrared sensors or the like can be used as sensors.
  • the sensors can be arranged on the vehicle, for example on the roof, on the side or on the underside, at a stop, in the roadway or the like.
  • corresponding counter-elements can particularly preferably be used, such as magnets or the like arranged in the roadway.
  • the position of the vehicle can be determined, in particular by means of a GPS sensor, and stored continuously in the control unit. Particularly preferably, the position of the vehicle can thus be determined at any point in time in the overhead line network and this can be related to other data. For example, it can also be determined whether the vehicle is approaching a stop, has stopped there, or the like.
  • the angle between the outer contour of the vehicle and, for example, a curb, a lane marking or the catenary can be determined. In this way, knowledge can be obtained about the orientation of the vehicle and, in particular, also how the pantograph is oriented. This can then be taken into account when controlling the pantograph movements.
  • the pantograph movement can be controlled as a function of the determined positions and / or orientations of the vehicle and / or the contact line.
  • the movements can be adapted according to the current conditions and the pantographs can be controlled as required. As far as can the current status is always taken into account and reliable connection and / or disconnection can be carried out.
  • the position and / or orientation data are continuously determined and stored in the control unit.
  • a data record can be created which always contains the current position and / or orientation data, in particular of the contact line system.
  • the pantograph movements can then be additionally controlled based on this information.
  • the data determined in this way can also be transmitted to other control units of other vehicles, for example wirelessly, so that the recorded information is also available in these vehicles.
  • an existing data record can also be used. For example, information about the stop and / or the like can also be stored in the control unit.
  • connection process can preferably be carried out using a funnel or without a funnel.
  • connection process by means of a funnel offers the advantage that the current collector can be brought up to the contact line by means of a guided movement and the current collector head can be pressed against the contact line by means of a predetermined directed force so that electrical contact can be established.
  • the use of funnels can further simplify wiring, especially at critical points.
  • the connection process can be designed to be less complex, and so automatic connection can take place over the entire route, for example in the case of double or multiple cable routing, on routes with two-way or multi-lane operation. In this case, it is not necessary to provide funnels at a large number of positions which enable a wire-on process.
  • the contact line height can be determined and assigned to a position, in particular a stop, for the connection.
  • the height of the contact line can be determined by means of sensors and stored in the control unit.
  • the determined contact line height can also be assigned to a specific position and in particular to a stop.
  • This information can also preferably be determined by means of a location system, such as GPS sensors, sensors on the pantograph head, sensors in the vehicle environment or through passenger information, and stored in the control unit if required.
  • a precise correlation can then be established by comparing the vehicle position with the position of the measured contact line height.
  • the pantograph movements can then be initiated at the corresponding position and controlled according to the determined contact line height.
  • the data determined in this way can then be used as part of the knowledge-based system for future wiring processes and, in particular, the current collector movements can be actively controlled accordingly.
  • the determined contact line height, and thus the funnel height can be compared with the vehicle position by means of the control unit and the pantograph position can be determined therefrom.
  • the pantograph can preferably be prepositioned while the vehicle is in motion.
  • connection process can be accelerated by pantograph movements so that it is no longer necessary, for example, for passengers to wait for the connection process at the bus stop.
  • the height of the contact line can be determined initially and / or continuously and stored in the control unit.
  • the height of the contact line can be assigned to a specific position, such as a stop, from which information for future wiring processes can be derived.
  • the current collector rods are advantageously accelerated quickly in a first step and braked before the end position is reached.
  • the pantograph can be accelerated as quickly as possible by dynamic regulation and active control of the pantograph movements and braked before the contact line is reached.
  • the pantographs can then move slowly and quietly to the contact line, in particular to the funnel, and brought into contact with the contact line.
  • reliable and low-noise wiring is possible, even when using funnels.
  • a funnel-free connection can also be used.
  • the height of the contact line can be set in relation to the vehicle position, thus bringing about a reliable connection process.
  • the tilt angle can be calculated and / or measured to compensate for an inclined position of the vehicle and the current collector can be aligned in particular horizontally and / or vertically.
  • the inclined position of the bus can be taken into account when controlling the pantograph movements.
  • kneeling can be understood as the process in which the entry side of the vehicle is lowered so that passengers, for example wheelchair users, strollers or the like, can get on at ground level. In this way, reliable connection and / or disconnection can be guaranteed, regardless of whether the vehicle is currently kneeling or not.
  • the inclined position of the roof and thus of the pantograph system caused by the kneeling can be compensated.
  • the current collector position can be corrected by the tilt angle.
  • the vertical alignment of the pantograph position can be corrected by the control unit by the tilt angle. In this way, a vertical alignment of the current collector can be achieved and thus a reliable connection process can be guaranteed.
  • the current collector can be guided vertically upwards, regardless of the inclined position of the vehicle.
  • the tilt angle can be determined by means of a sensor.
  • the pantograph can be guided vertically upwards, regardless of the lateral inclination of the vehicle.
  • the measurement can particularly preferably be determined using an inclination sensor or a direction sensor.
  • sensors already present in the vehicle are used to determine the tilt angle, which sensors additionally transmit the determined data to the control unit.
  • control of the tilt angle for kneeling the vehicle by a driver can also be used as an additional useful signal for controlling the pantograph in the control unit.
  • the control loop of the control unit can be further enlarged and additional information for pantograph control can be used.
  • the wiring process can be further improved.
  • a setpoint value for the vertical and / or horizontal deflection of the pantograph can be determined by means of the tilt angle determined and / or predetermined by the driver and the inclined position of the vehicle can thus be compensated.
  • the wiring process can take place reliably regardless of the respective orientation of the vehicle.
  • configurations are conceivable in which the funnels can also be arranged at an angle in order to further simplify the wiring process.
  • a preferred embodiment also provides that the current collector can be guided vertically and / or horizontally in the direction of the contact line. In this way, reliable connection can be guaranteed, regardless of whether the vehicle is in an inclined position or not.
  • a preferred embodiment further provides that the pantograph can be actively carried along while driving in order to avoid derailments, in particular dewiring.
  • the control unit can be designed in such a way that problem areas can be identified and predetermined, in particular location-specific, countermeasures can be initiated.
  • Corresponding countermeasures, which can be initiated as required can particularly preferably be stored in the control unit for this purpose. In this way, in particular through the data stored in the control unit, corresponding derailment problems can be foreseen and avoided from the outset, whereby the attractiveness and reliability of the use of the vehicle can be increased.
  • data stored in the control unit in particular vehicle, route and / or contact line data
  • the analysis of this data can identify problem areas and derailment risks, e.g. B. can be determined as a function of the vehicle speed.
  • standardized countermeasures can be programmed and called up if necessary. The evaluated data can then be used in particular as input signals for controlling the pantograph movements.
  • the current collector can be controlled in such a way that centrifugal forces that occur can be compensated for.
  • the pantograph is pressed towards the outside of the curve by centrifugal force, which increases quadratically with the speed.
  • the pantograph can preferably be controlled in such a way that these centrifugal forces are counteracted in order to minimize the risk of derailment.
  • the pantograph in order to adapt the movements of the pantograph to the contact line, can be actively carried along and / or is pushable.
  • the pantograph in contact lines with large changes in direction, z. B. switches, the pantograph are actively carried and / or pushed forward so that the movements of the pantograph are optimally adapted to the contact line.
  • fleas differences in the catenary suspension as can be the case with bridges or underpasses, for example, can be supported by an active and, in particular, vertical pantograph control.
  • pantograph movements can be controlled in the vertical direction in order to compensate for differences in fleas between the vehicle and the contact line.
  • the change in direction of the horizontal angle of the pantograph can be checked for plausibility with the steering angle of the front wheels of the vehicle. In this way, an incorrectly set switch could be detected at an early stage and automatic wiring suggested to the driver. In this way, derailments or problem areas can be counteracted reliably.
  • the pressure force between the pantograph, and in particular the pantograph head of the pantograph, and the contact wire can be adjusted while driving.
  • the pressing force with which the current collector head of the current collector is pressed against the contact wire can be varied. For example, it is possible to drive at critical points with a higher pressure force and / or at uncritical points with a lower pressure force. In this way, the pressing force can always be set to the locally required value and the wear on the pantograph head and on the contact wire caused by the pressing force can be minimized.
  • the current collector can be pre-positioned manually by the driver, in particular to compensate for position errors. For example, if the vehicle is in an incorrect position, for example, it has parked too far from the curb or the road position does not allow correct positioning due to the weather conditions, this misalignment is compensated and, in particular, taken into account when activating the pantograph. In such cases it is no longer necessary to carry out manual wiring. Rather, the driver can compensate for the incorrect position of the vehicle through automatic pre-positioning and active control of the pantograph.
  • the current collector can be prepositioned on the contact line for connection with the aid of a funnel.
  • the position of the current collector can be prepositioned in predefined deflection steps.
  • the current collector can be deflected either automatically by the control unit or manually by the driver, continuously or in predefined deflections, in particular laterally.
  • pre-positioning in steps of, for example, 25 cm, i.e. H. particularly preferably by 25 cm, 50 cm, 75 cm and / or 100 cm, are deflected.
  • the pantograph can be deflected to the right for right-hand traffic and to the left of the pantograph for countries with left-hand traffic.
  • the contact line position can be determined, so that excessive deflection of the pantograph is limited and tilting of the pantograph head, for example in the funnel, can be prevented.
  • the current collector head of the current collector can be aligned in the direction of the contact line before the wiring is carried out. In this way, a larger work area can be realized.
  • the contact line position can be determined by means of sensors and the current collector can be prepositioned accordingly.
  • these data can be made available on the one hand to the control unit and on the other hand to the bus driver.
  • the bus driver can receive this information and in particular, for example by pressing a button, confirm this suggestion for prepositioning or correct the positioning.
  • the wiring process can be further simplified.
  • the height of the contact line can be measured in relation to the position, in particular continuously, and can be stored in the control unit. In this way, the position of the contact line is known at all times and can be used accordingly to control the pantograph. In this respect, fully automatic wiring can also be carried out without a funnel.
  • the contact line position and / or alignment can be determined by means of sensors for measuring the angle of the pantograph rods and / or a cable drum speed detection.
  • angle sensors that are already present for the vertical and / or horizontal deflection of the pantograph can be used to determine the contact line position and / or alignment.
  • the position of the contact line can also be detected using previously measured and / or stored data with regard to the height of the contact line. In particular, the data acquisition and / or storage can take place as a function of the position.
  • the height of the contact line can be determined and stored as a function of the temperature. In this way, the factors that influence the height of the contact line and thus also the connection and / or disconnection process can be taken into account when activating the pantograph. In this way, a reliable connection can be made at any position while neglecting external influences. Flea differences caused by temperature fluctuations can be compensated in this way.
  • the height of the contact line can be determined and stored as a function of whether the current collector is wired and is pressed against the contact wire with a pressure force. By knowing this dependency, it can be determined whether the height of the contact line generally corresponds to this fleas or whether it is held up, for example by the pantograph. This can then also be taken into account during automatic connection. In particular, not inconsiderable flea variances, which are caused by the pantograph itself, are compensated. Particularly preferably, a correction factor can be determined and stored, which takes the current collector state into account. The quotient from the difference between the angles in the connected state and the non-wired state can be used particularly advantageously as a correction factor. Balancing effects can also be taken into account.
  • suspension height of the contact line on a line can vary. Because of this, it can be provided that changes in height are considered and taken into account in relation to the position and in particular with regard to the position accuracy. In particular, height variances can be determined from this.
  • connection and / or disconnection process can take place in particular at positions which are suitable for this. This can be, for example, switches, transitions from contact lines or transitions to areas without contact lines.
  • An automatic connection and / or disconnection process can also take place, for example, during overtaking maneuvers or multi-lane lanes.
  • a control current can be used to determine whether the connection process has been successfully completed.
  • it can be determined whether the current collector head of the current collector has come into correct contact with the contact line and thus energy can be absorbed via the contact line.
  • correct contacting can be determined, for example also via sensors.
  • a further embodiment of the invention provides that the vehicle position and / or orientation can be determined by means of magnets arranged in the roadway and magnetic sensors arranged on the vehicle. In this way, the vehicle position and / or orientation can be reliably detected and stored in relation to the vehicle surroundings. In this respect, it is possible to know the exact position and orientation of the vehicle and this during the active one Control of pantograph movements to be considered. In particular, a contactless and thus also weather-independent detection can take place.
  • the angle between the vehicle, in particular the outside of the vehicle, and the edge of the road, in particular the curb edge can be determined.
  • additional information for the active pole control can be obtained and this can be taken into account in the pantograph control.
  • the vehicle position and / or orientation can also be detected by means of other sensors, such as cameras, laser scanners or the like, which can particularly preferably be arranged on the vehicle or on the edge of the vehicle.
  • sensors such as cameras, laser scanners or the like, which can particularly preferably be arranged on the vehicle or on the edge of the vehicle.
  • the vehicle position and / or orientation can be determined by means of sensors arranged at a stop, in particular by means of a camera.
  • a further embodiment provides that the current collector, in particular the upper end of the current collector rod of the current collector, has signal lighting by means of which a current collector movement can be displayed during connection and / or disconnection.
  • a current collector movement can be displayed during connection and / or disconnection.
  • it can be visually indicated to following traffic, such as buses and vehicles with high superstructures, that the pantograph poles are in motion.
  • traffic such as buses and vehicles with high superstructures
  • the pantograph poles are in motion.
  • it can be identified in this way that the rods move away from the contact wire, for example during the wire-up process, or move towards the contact wire, for example during the wire-up process. In this way, security can be further increased.
  • the signal lighting can be activated if the pantograph rods are exposed at a large angle (lateral offset to the contact wire) and if the pantograph rods derail.
  • the object is achieved in that the current collector movements, in particular in the horizontal and / or vertical direction, are actively controlled by means of a drive.
  • a preferred embodiment of the method provides that the positions and / or orientations of the vehicle and / or the contact line are determined for automatic connection and / or disconnection and the movements of the pantograph are controlled as a function thereof. In this way it is possible to carry out an automatic connection and / or disconnection at any position and with any orientation of the vehicle, independently of the contact line. To this extent, it is not necessary to provide a large number of funnels or the like. By actively controlling the movements of the pantograph, a dynamic movement can be achieved and thus a reliable connection and / or disconnection process can be carried out.
  • a warning is output and / or an automatic wire-off process is initiated.
  • damage and / or injuries for example to people in the vicinity of the vehicle, can be counteracted.
  • the driver has the option of actively influencing the pantograph system and thus counteracting problems.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a vehicle with a
  • 3a, b are schematic representations of a vehicle and the pantograph with and without kneeling.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a vehicle 1 with a pantograph system 2 according to the invention, which is arranged on the roof 3 of the vehicle 1, preferably a trolley bus.
  • An electrical connection between the vehicle 1 and a contact line 4 can be established via the pantograph system 2.
  • the current collector system 2 has two current collectors 5, which are attached to the roof 3 of the vehicle 1 so that they can pivot and rotate.
  • Each current collector 5 has a current collector rod 6, a current collector head 7 and an actuator 8, in particular a drive, for the lifting and / or pivoting movements of the current collectors 5.
  • the current collector heads 6 are designed in the manner of sliding shoes, on which guide devices can be provided laterally to facilitate the connection of the current collector rods 6 to the contact line 4.
  • the actuator system 8 comprises an actuating device that actuates the current collector 5, in particular a hydraulic and / or motorized and / or pneumatic actuating device, which can be actuated pneumatically by means of a proportional element or also with an electric servomotor, for example.
  • the actuator system 8 and, in particular, the actuating device are designed as a combination of pneumatically acting cylinders and a spring system.
  • the use of single and / or double-acting pneumatic cylinders has proven to be particularly advantageous.
  • the pantograph 5 can be raised, lowered or pivoted as required.
  • further actuation devices can also be provided, for example in order to decouple the horizontal and vertical movement of the current collector 5 from one another.
  • the current collectors 5, in particular the current collector rods 6, can on the one hand be rotated about a vertical axis in order to be able to carry out a lifting movement.
  • the current collectors 5, in particular the current collector rods 6, are arranged to be pivotable in the horizontal direction in order to be able to carry out a pivoting movement.
  • the current collectors 5 can be connected to the roof 3 of the vehicle 1, for example by means of a joint.
  • the current collectors 5 can be moved one after the other or simultaneously in the horizontal and vertical directions. The movement takes place via the actuator 8.
  • a lifting movement it is possible firstly for a lifting movement to take place, then a lateral pivoting movement and a renewed lifting movement in order to then press against the contact line 4.
  • these movements can also be carried out simultaneously and the current collectors 5 can be moved, for example along a predetermined trajectory.
  • the movements of the current collectors 5, in particular in the horizontal and / or vertical direction can be actively controlled.
  • an automatic connection and / or disconnection process can take place independently of the current position of the vehicle 1 and / or the contact line 4.
  • a control unit 9 is provided, by means of which the movements of the current collectors 5, in particular continuously, are controlled.
  • data can be stored in the control unit 9 which contain information about the vehicle position, the vehicle orientation and / or contact line position and / or orientation.
  • the data stored in the control unit 9 can be continuously determined and stored.
  • in the control unit 9 for example also danger spots or the like, be stored, so that when corresponding positions P are reached, predetermined actions can be carried out and, for example, an automatic wire-off process can be initiated.
  • the data stored in this way in the control unit 9 can be used to check the relationship between the individual characteristic values and a specific movement of the pantographs 5 can be derived therefrom.
  • pantograph systems 2 in which the pantograph movements based on a knowledge-based system as well as location-specific data and / or error compensations can be controlled along a predetermined trajectory can be understood as actively controllable within the meaning of the present invention.
  • the contact line height F1 can be measured initially and / or continuously at certain points in the driving network, for example at folding point positions, assigned to the specific position P and stored in a database.
  • the data determined in this way can be used for further connection processes and taken into account in the active control of the pantographs 5. Precise control and, in particular, a precise wire-up process are possible in this way.
  • the pantograph system 2 can thus have a certain intelligence which can be used for the active control of the pantograph movements.
  • targeted activation can be carried out, with individual positions P in particular being able to be controlled and / or approached in a targeted manner. The accuracy can thus be further increased and any specific position P can be approached.
  • the position and / or orientation of the vehicle 1 and / or the contact line 4 can be determined with the aid of sensors 10.
  • sensors 10 in particular can be provided, for example GPS sensors, sensors 10 on vehicle 1, sensors 10 in the vehicle environment or other vehicle information, such as folding point information, by means of which the position P and / or orientation a of vehicle 1 and / or the contact line 4 is possible.
  • the pantograph movements can then as a function of the determined positions P and / or orientations a of the vehicle 1 and / or the contact line 4 are controlled.
  • the position P and orientation at the stop can for example by means of magnets 11 arranged in the roadway and magnetic sensors 10 arranged on the vehicle 1 or, for example, by sensors 10, such as cameras or the like a of a vehicle 1 can be determined.
  • the orientation a of the vehicle 1 and in particular the angle a between the vehicle 1 and a curb 12 can be determined via the magnets 11 and / or the sensors 10. This information can then be taken into account in the control of the movements of the pantograph 5 and a reliable connection process can thus be carried out.
  • the tilt angle ⁇ for example, which arises from the inclined position of a vehicle 1, can alternatively or additionally be determined for compensation, in order to be able to align the current collector 5 in particular vertically.
  • the pantograph position can be corrected by the tilt angle ⁇ .
  • the tilt angle ⁇ can be determined in particular by means of a sensor 10 or also by means of further vehicle information.
  • the control of the tilt angle ⁇ of the vehicle 1 by a driver can also be used and included as an additional useful signal for controlling the pantograph 5 in the control unit 9.
  • a setpoint is specified which can be used for the vertical and / or horizontal deflection of the pantograph system 2 in order to compensate for the inclined position of the vehicle 1.
  • the pantograph 5 can generally be guided vertically in the direction of the contact line 4.
  • the contact line height Fl and so that the funnel height can be determined and assigned to a specific position P, in particular a stop.
  • the determined contact line height H can also be detected with sensors 10 and stored in the control unit 9. The height of the contact line H can then be compared with the vehicle position P by means of the control unit 9 and the pantograph position can be determined therefrom.
  • the current collectors 5 can also be prepositioned for connection via the current collector control unit 9.
  • the current collector 5 can be accelerated quickly in a first step and braked before reaching the end position.
  • a dynamic regulation for the fastest possible reaching of the contact line 4 with prepositioned pantographs 5 can be achieved.
  • the height of the contact line can be measured and, in particular, assigned to a specific position P.
  • the current collector 5 can also be pre-positioned manually by the driver. This gives the driver the opportunity to compensate for an incorrect position of the vehicle 1, for example if it is too far away from the curb 12 or, for example, due to weather conditions, to compensate for a prepositioning of the pantographs 5.
  • the position of the current collector 5 can be prepositioned in predefined deflection steps, for example in 25 cm steps.
  • the bus driver can manually change the pantograph position continuously or in predefined deflections. For example, it can be prepositioned to the side by 25 cm, 50 cm, 75 cm or 100 cm.
  • a pre-positioning could be calculated by sensors 10 and suggested to the bus driver.
  • the bus driver could then confirm this suggestion or correct the positioning at the push of a button.
  • the current collector 5 can be automatically connected and / or disconnected while the vehicle 1 is in motion and / or when the vehicle 1 is standing.
  • the active pantograph control can also be used.
  • problem areas can be identified and stored. For example, a possible derailment can be foreseen and appropriate countermeasures initiated.
  • data stored in the control unit 9 can be evaluated. The analysis of this data can identify problem areas and derailment risks, e.g. B. can be determined as a function of the vehicle speed.
  • standardized countermeasures can be programmed.
  • data stored in the control unit 9, in particular vehicle, route and / or contact line data can be evaluated for the detection of danger spots.
  • the current collectors 5 can also be controlled in such a way that these forces can be counteracted. This can be helpful, for example, when cornering quickly. Because there the current collectors 5 are pressed with the centrifugal force to the outside of the curve, which increases quadratically with the speed. In order to counteract an impending derailment, the pantographs 5 are controlled in such a way that they compensate for the centrifugal forces, the pantographs 5 being pressed towards the inside of the curve with the same force as the centrifugal force calculated in real time. If cornering speeds at special locations are limited by the physical limits of the pantograph 5, these limits can be extended with the aid of the control unit 9.
  • the movements of the pantograph 5 to the contact line 4 can be carried out in such a way that the pantograph 5 is actively carried along and / or pushed forward.
  • the movements of the pantographs 5 can thus be optimally adapted to the contact line 4.
  • the Pantograph movements can also be controlled in the vertical direction. Steep height differences in the catenary suspension, as is the case with bridges or underpasses, for example, can be supported by the active vertical pantograph control.
  • the control unit 9 could, for example, check the change in direction of the horizontal angles of the current collectors 5 with the steering angle of the front wheels of the vehicle 1 for plausibility. A wrongly set point could be detected early and automatic wiring suggested to the bus driver. Alternatively, automatic wiring could also be initiated.
  • the height of the contact line in relation to position P can in particular be continuously measured and stored in the control unit 9.
  • the contact line position and / or alignment can in particular be determined by means of angle sensors 10 and / or a cable drum speed detection. Since the contact line 4 can expand at high temperatures and thus sag more, this can result in significant differences in height of the contact lines 4. In this respect, it is also provided that the height of the contact line is stored as a function of the outside temperature. In addition, through the continuous measurement of the contact line 4 during passenger operation, the stored contact line height can be continuously updated.
  • the suspension heights of the contact line 4 can also vary on a line, the changes in height can be viewed in relation to the GPS accuracy and the height variances can be determined and stored. Since the current collectors 5 also bend not insignificantly in the wired state, it can be assumed that the measured angle of the angle sensor represents a different height of the current collector head 7 when the wiring has taken place or not. By continuously measuring the contact line 4, it can be taken into account whether the current collector head 7 is wired, the rod 6 is bent and the contact line 4 is pushed upwards. A correction in the assignment of the angle to the catenary height can be made.
  • the height of the contact line can also be measured manually or the setpoint value of the angle of the vertical angle sensor 10 for the suitable height of the current collector head 7 can be determined during connection. Finally, the difference in the angle in the wired state and not wired state can be measured and z. B. its quotient can be used as a correction factor. The length of the guide bracket of the current collector head 7 can also be determined in order to cover height variances.
  • the wiring process can preferably be carried out both while the vehicle is moving and while it is standing.
  • the connection can be prepared while driving, in that the current collectors 5 are pressed down.
  • the pantographs 5 are then raised only when standing.
  • automatic connection and disconnection can take place both while driving and while standing.
  • the automatic connection and / or disconnection process can be carried out at any position. It is therefore no longer necessary to carry out manual connection or disconnection processes or to limit these to a position at which a funnel is provided.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stromabnehmersystem (2) sowie ein Verfahren zum Automatischen An- und/oder Abdrahten eines Stromabnehmersystems (2) zur Anordnung auf einem Dach (3) eines Fahrzeugs (1), insbesondere einem Oberleitungsbus, mit mindestens einem verschwenkbaren Stromabnehmer (5), wobei die Stromabnehmerbewegungen, insbesondere in horizontaler und/oder vertikaler Richtung, mittels mindestens einer Aktorik (8) aktiv steuerbar sind.

Description

BESCHREIBUNG
Stromabnehmersystem sowie Verfahren zum automatischen An- und/oder Abdrahten eines Stromabnehmersystems
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stromabnehmersystem zur Anordnung auf einem Dach eines Fahrzeugs, insbesondere eines Oberleitungsbusses, mit mindestens einem verschwenkbaren Stromabnehmer. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zum automatischen An- und/oder Abdrahten eines Stromabnehmersystems.
Entsprechende Stromabnehmersysteme können eingesetzt werden bei nicht schienengebundenen oder schienengebundenen Fahrzeugen, welche die zum Betrieb erforderliche Energie zumindest bereichsweise aus einer Fahrleitung entnehmen. Dies können beispielsweise Oberleitungsbusse, auch als Trolleybusse bezeichnet, elektrische LKW oder sonstige elektrisch angetriebene Fahrzeuge sein.
Entsprechende Fahrzeuge werden in der Regel primär über zweipolige Fahrleitungssysteme mit Energie versorgt. Hierzu kann an dem Dach des Fahrzeugs ein Stromabnehmersystem vorgesehen sein, welches zwischen einer Ruheposition, in welcher das Stromabnehmersystem nicht mit der Fahrleitung verbunden ist, und einer Abnahmeposition, in welcher das Stromabnehmersystem mit der Fahrleitung verbunden ist, hin und her verschwenkt werden kann. In der angedrahteten Position des Stromabnehmersystems und zur Herstellung der elektrischen Verbindung wird der Stromabnehmer, und insbesondere der Stromabnehmerkopf, mit einer vorgegebenen Anpresskraft gegen die Fahrleitung gedrückt. Im abgedrahteten Zustand kann das Fahrzeug wiederum aus anderen Energiequellen, wie beispielsweise einer Batterie, gespeist werden. Derartige Fahrzeuge haben den Vorteil gegenüber solchen, die beispielsweise mit Verbrennungsmotoren betrieben werden, dass diese geräuscharm und lokal emissionsfrei betrieben werden können.
Das Stromabnehmersystem kann an die Fahrleitungen eines Fahrleitungsnetzes angeschlossen werden, wobei sich die Fahrleitungen in variablen Positionen bezüglich der Höhe und der seitlichen Lage befinden und daher in der Regel nicht genau mittig über einer Fahrspur angeordnet sind. Die Fahrleitungen sind im Allgemeinen zweipolig ausgeführt und führen Gleichstrom, wobei jeweils zwei Fahrleitungen zueinander parallel geführt werden. Jeder Stromabnehmer des Stromabnehmersystems kann dann an einen Fahrleitungsdraht angedrahtet werden.
Bei bekannten Stromabnehmersystemen erfolgt sowohl das Abdrahten als auch das Andrahten der Stromabnehmer manuell. Flierzu werden, beispielsweise durch den Fahrer, mit Hilfe einer mitgeführten Hilfsstange oder mit an den Stromabnehmerstangenenden befestigten Seilen, die Stromabnehmer an die Fahrleitung herangeführt oder von dieser abgezogen. Die Stromabnehmer werden im gesenkten Zustand in Halterungen im hinteren Dachbereich arretiert. Um den Andrahtvorgang vereinfachen zu können, sind zudem halbautomatische Systeme bekannt, bei welchen durch an bestimmten Stellen des Netzes angeordnete sogenannte Einfädeltrichter der Andrahtvorgang unterstützt werden kann. In diesem Fall können die Stromabnehmer auch automatisch, d. h. vom Fahrerplatz aus angelegt werden, vorausgesetzt allerdings, dass die Fahrleitungen in diesem Fall genau mittig über dem Fahrzeug liegen.
Um nun das Stromabnehmersystem bei bekannten Fahrzeugen An- und/oder Abdrahten zu können, ist ein Eingreifen des Fahrers erforderlich. Zudem kann das Stromabnehmersystem in der Regel nur an bestimmten Positionen des Fahrleitungssystems angedrahtet werden. Diese Arten von An- und Abdrahtvorgängen sind jedoch nicht immer ohne Probleme möglich und zudem nicht an jeder Position.
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Strom abnehmersystem zur Anordnung auf einem Dach eines Fahrzeugs anzugeben, mittels welchem ein automatisches An- und/oder Abdrahten nicht nur während des Fahrzeugstillstandes und insbesondere nicht nur an vorbestimmten Positionen möglich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Stromabnehmersystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Stromabnehmerbewegungen, insbesondere in horizontaler und/oder vertikaler Richtung, mittels mindestens einer Aktorik aktiv steuerbar sind.
Für das automatische An- und/oder Abdrahten eines erfindungsgemäßen Stromabnehmersystems kann auf dem Dach des Fahrzeugs mindestens ein Stromabnehmer und insbesondere zwei Stromabnehmer nach Art eines Zwei-Stangen- Systems angeordnet werden. Die Stromabnehmer können an dem Dach des Fahrzeugs derart angelegt sein, dass diese um einen vorgegebenen Befestigungspunkt in vertikaler und in horizontaler Richtung verschwenkbar gelagert sind, so dass die seitliche Position und die Flöhenposition relativ zum Fahrzeug variiert werden kann.
Zum Verschwenken kann mindestens eine Aktorik vorgesehen sein, mittels welcher die Stromabnehmer betätigt werden können. Durch eine aktive Steuerung der Stromabnehmerbewegungen mittels der Aktorik ist es möglich, die Stromabnehmerbewegungen derart vorzugeben, dass ein automatisches An- und/ oder Abdrahten an jedweder Position und ohne manuelles Eingreifen einer zusätzlichen Person möglich ist.
Als aktiv steuerbar im Sinne der vorliegenden Erfindung können dabei insbesondere solche Stromabnehmersysteme verstanden werden, bei welchen die Stromabnehmerbewegungen ausgehend von einem wissensbasierten System sowie ortspezifischen Daten und/oder Fehlerkompensationen entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn gesteuert werden können. Für die aktive Steuerung der Bewegungen der Stromabnehmer kann insbesondere die Fahrleitungshöhe an bestimmten Punkten im Fahrnetz, wie beispielsweise an Haltestellenpositionen, initial und/oder kontinuierlich gemessen, der spezifischen Position zugeordnet und in einer Datenbank gespeichert werden. Auf diese Weise können die so ermittelten Daten für weitere Andrahtvorgänge herangezogen und bei der aktiven Steuerung der Stromabnehmer berücksichtigt werden. Derart sind eine präzise Ansteuerung und insbesondere ein präziser Andrahtvorgang möglich. Das Stromabnehmersystem kann so eine gewisse Intelligenz aufweisen, welche zur aktiven Steuerung der Stromabnehmerbewegungen eingesetzt werden kann. Im Gegensatz zu bekannten passiv steuerbaren Stromabhnehmersystemen kann eine gezielte Ansteuerung vorgenommen werden, wobei insbesondere einzelne Positionen gezielt ansteuerbar und/oder anfahrbar sind. Die Genauigkeit kann so weiter erhöht und jede beliebige konkrete Position angefahren werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Stromabnehmer in horizontaler und vertikaler Richtung nacheinander oder gleichzeitig bewegbar ist. Auf diese Weise können die Stromabnehmerbewegungen und insbesondere die Position des Stromabnehmers beliebig gesteuert und eine frei wählbare Position präzise angesteuert werden. Durch eine Bewegung in horizontaler und vertikaler Richtung nacheinander könnte beispielsweise zunächst eine Ausrichtung in vertikaler, dann in horizontaler und anschließend erneut in vertikaler Richtung erfolgen. Die Bewegungen können dann gezielter gesteuert werden. Bei einer gleichzeitigen Bewegung bietet sich der Vorteil, dass eine vorgegebene Bahn eingehalten und ein stufenweises Ausrichten vermieden werden kann.
Eine in diesem Zusammenhang vorteilhafte Ausgestaltung sieht daher vor, dass der Stromabnehmer, und insbesondere eine Stromabnehmerstange des Stromabnehmers, entlang einer vorgegebenen Trajektorie bewegbar ist. Auf diese Weise kann die Stromabnehmerstange des Stromabnehmers entlang einer vorab definierten Auslenkungskurve aktiv gesteuert und genau bewegt werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise die Fahrzeugposition, die Fahrleitungsposition und dergleichen, bei der Vorgabe der Trajektorie berücksichtigt werden. Unfällen oder Beschädigungen des Stromabnehmers kann auf diese Weise entgegengewirkt werden. Zudem kann die gewünschte Endposition schnellstmöglich erreicht werden.
Ferner vorteilhaft ist, wenn die Bewegungen des Stromabnehmers über eine Steuereinheit, insbesondere stufenlos, steuerbar sind. Durch das Vorsehen einer Steuereinheit kann die aktive Steuerung der Stromabnehmerbewegungen individuell an die jeweilige Situation angepasst erfolgen. In der Steuereinheit können insbesondere verschiedenste Daten hinterlegt sein, welche zur Ermittlung und/oder Durchführung der Bewegungen des Stromabnehmers herangezogen werden können. Insbesondere können in der Steuereinheit Daten über die Position des Fahrzeugs und/oder der Fahr leitung und/oder Flaltestelleinformationen hinterlegt sein. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass ein Fahrer zusätzliche Informationen in die Steuereinheit eingeben kann. Zudem kann die Steuereinheit zusätzlich manuell durch den Fahrer angesteuert werden. Die Steuereinheit kann einen insbesondere stationären Datenspeicher umfassen, welcher ermittelte und/oder übermittelte Daten und Informationen abspeichert und bei Bedarf zur Verfügung stellen kann. Die Daten können bevorzugt kontinuierlich aktualisiert werden.
Besonders bevorzugt ist der Stromabnehmer zum Andrahten über die Steuereinheit vorpositionierbar. Eine solche Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Stromabnehmer zunächst in eine Position in der Nähe der Fahrleitung verbracht werden kann, ohne dass der Stromabnehmer die Fahrleitung berührt. Dabei können insbesondere die vorhandenen Informationen des wissensbasierten Systems zur Steuerung und Regelung herangezogen werden. Die Endkontaktierung, insbesondere der finale Andrahtvorgang, kann dann ausgehend von der Vorpositionierung erfolgen. Eine Vorpositionierung des Stromabnehmers bietet insbesondere den Vorteil, dass eine Annäherung an die Fahrleitung mit einer vergleichsweise schnellen Bewegung erfolgen kann, wohingegen der Andrahtvorgang selbst dann beispielsweise langsamer erfolgen kann. So kann beispielsweise ein lautes Andrahten, beispielsweise durch ein Anschlägen an einen Trichter, vermieden werden. Zudem können bevorzugt Positionierungsfehler ausgeglichen werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Stromabnehmer mittels einer Betätigungsvorrichtung, insbesondere einer hydraulischen und/oder motorischen und/oder pneumatischen Betätigungsvorrichtung bewegbar ist. Besonders bevorzugt ist, wenn die Betätigungsvorrichtung als servopneumatische Betätigungsvorrichtung, insbesondere mit unterschiedlichen Luftdrücken in den Luftkammern des Pneumatikzylinders, ausgebildet ist. Die Betätigungsvorrichtung kann insbesondere Teil der Aktorik sein. Die Betätigungsvorrichtung kann beispielswese pneumatisch mittels eines Proportionalgliedes oder aber auch mit einem elektrischen Stellmotor erfolgen.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Betätigung der Stromabnehmer durch pneumatisch wirkende Zylinder und/oder ein Federsystem erfolgt. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von einfach und/oder zweifach wirkenden Pneumatikzylindern erwiesen. Mit Hilfe einer entsprechenden Betätigungsvorrichtung kann der Stromabnehmer je nach Bedarf angehoben, abgesenkt oder verschwenkt werden. Alternativ oder zusätzlich können auch weitere Betätigungsvorrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise um die horizontale und verti kale Bewegung des Stromabnehmers voneinander zu entkoppeln.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Stromabnehmer während der Fahrt und/oder in einer stehenden Position des Fahrzeugs automatisch an- und/oder abdrahtbar ist. Insbesondere kann das Stromabnehmersystem an einer beliebigen Position an- und/oder abgedrahtet werden. Insoweit ist es nicht mehr erforderlich, dass der An- und/ oder Abdrahtvorgang manuell, beispielsweise durch einen Fahrer, erfolgt. Die Flexibilität und Einsetzbarkeit eines entsprechenden Fahrzeuges können auf diese Weise zusätzlich erhöht werden. Zudem kann durch die aktive Steuerung des Stromabnehmers eine Vereinfachung des An- und/oder Abdrahtvorgangs erfolgen. Insbesondere kann der Stromabnehmer an einer beliebigen Position an- und/oder abgedrahtet werden, beispielsweise nach einem Überholvorgang oder an Flaltestellen.
In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zum automatischen An- und/oder Abdrahten die Position und/oder Ausrichtung des Fahrzeugs und/oder der Fahrleitung ermittelbar ist. Bevorzugt kann anhand der ermittelten Daten der Steuervorgang der Stromabnehmerbewegungen, insbesondere über die Steuereinheit in Abhängigkeit der Position und/oder Ausrichtung des Fahrzeugs und/oder oder der Fahrleitung, durchgeführt werden. Der An- und/oder Abdrahtvorgang kann auf diese Weise vereinfacht werden. So kann beispielsweise die aktuelle Position des Fahrzeugs, innerhalb des Fahrleitungssystems ermittelt und/oder die relative Ausrichtung des Fahrzeugs, beispielsweise zu einer Bordsteinkante oder zur Fahrleitung, ermittelt werden. Diese Informationen können bei der Steuerung der Stromabnehmerbewegungen berücksichtigt werden. Auch kann insbesondere die Flöhe zwischen dem Fahrzeug und der Fahrleitung berücksichtigt werden.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Position und/oder Ausrichtung des Fahrzeugs und/oder der Fahrleitung mittels Sensoren, beispielsweise mittels GPS-Sensoren, Sensoren am Fahrzeug, Sensoren in der Fahrzeugumgebung oder anderweitigen Fahrzeuginformationen, ermittelbar sind. Als Sensoren können beispielsweise induktive Sensoren, Magnetsensoren, optische Sensoren, Kameras, Infrarotsensoren oder dergleichen, zum Einsatz kommen. Die Sensoren können je nach Bedarf am Fahrzeug, beispielsweise am Dach, an der Seite oder an der Unterseite, an einer Haltestelle, in der Fahrbahn oder dergleichen, angeordnet sein. Durch die Datenerfassung der Sensoren kann die relative Position und/oder Ausrichtung des Fahrzeugs und/oder der Fahrleitung ermittelt und in Relation zueinander gesetzt werden. Auf diese Weise ist es möglich, genaue Informationen über den zurückzulegenden Weg des Stromabnehmers zu erhalten und so die Stromabnehmerbewegungen aktiv entsprechend den aktuellen Vorgaben zu steuern. Besonders bevorzugt können alternativ oder zusätzlich zu den Sensoren korrespondierende Gegenelemente Einsatz finden, wie beispielsweise in der Fahrbahn angeordnete Magnete oder dergleichen.
Die Position des Fahrzeugs kann, insbesondere mittels eines GPS-Sensors, ermittelt und kontinuierlich in der Steuereinheit hinterlegt werden. Besonders bevorzugt kann so die Position des Fahrzeugs zu jedem Zeitpunkt im Oberleitungsnetz festgestellt und diese in Relation zu anderen Daten gebracht werden. So kann beispielsweise auch festgestellt werden, ob sich das Fahrzeug einer Haltestelle nähert, an dieser angehalten hat oder dergleichen.
Durch die Ermittlung der Ausrichtung des Fahrzeugs kann der Winkel zwischen der Fahrzeugaußenkontur und beispielsweise einer Bordsteinkante, einer Fahrbahnmarkierung oder der Fahrleitung ermittelt werden. Auf diese Weise kann Kenntnis darüber erlangt werden, welche Orientierung das Fahrzeug hat und insbesondere auch, wie der Stromabnehmer orientiert ist. Dies kann dann bei der Steuerung der Stromabnehmerbewegungen berücksichtigt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Stromabnehmerbewegung in Abhängigkeit der ermittelten Positionen und/oder Ausrichtungen des Fahrzeugs und/oder der Fahrleitung steuerbar. Durch die Ermittlung der Position und/oder Ausrichtung des Fahrzeugs und deren Beziehung zur Fahrleitung können die Bewegungen entsprechend den aktuellen Bedingungen angepasst und eine bedarfsweise Steuerung der Stromabnehmer vorgenommen werden. Insoweit kann immer der aktuelle Status berücksichtigt und so ein zuverlässiges An- und/oder Abdrahten vorgenommen werden.
Ferner vorteilhaft ist, wenn die Positions- und/oder Ausrichtungsdaten kontinuierlich ermittelt und in der Steuereinheit abgespeichert werden. Auf diese Weise kann ein Datensatz angelegt werden, welcher immer die aktuellen Positions- und/oder Ausrichtungsdaten, insbesondere des Fahrleitungssystems, enthält. Basierend auf diesen Informationen können dann die Stromabnehmerbewegungen zusätzlich gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich können die so ermittelten Daten auch an anderen Steuereinheiten von anderen Fahrzeugen, beispielsweise drahtlos, übermittelt werden, so dass die erfassten Informationen auch in diesen Fahrzeugen vorliegen. Durch das Abspeichern der ermittelten Daten ist es nicht zwingend erforderlich, zum An- und/oder Abdrahten die aktuelle Position und/oder Ausrichtung zu ermitteln, sondern es kann vielmehr auch auf einen vorhandenen Datensatz zurückgegriffen werden. So können beispielsweise Informationen über die Haltestelle und/oder dergleichen ebenfalls in der Steuereinheit abgespeichert werden.
Bevorzugt kann der Andrahtvorgang mittels eines Trichters oder trichterlos erfolgen.
Der Andrahtvorgang mittels eines Trichters bietet den Vorteil, dass der Stromabnehmer mittels einer geführten Bewegung an die Fahrleitung herangeführt und der Stromabnehmerkopf mittels einer vorgegebenen gerichteten Kraftwirkung an die Fahrleitung angedrückt werden kann, so dass der elektrische Kontakt hergestellt werden kann. Insbesondere an kritischen Stellen kann der Einsatz von Trichter das Andrahten weiter vereinfachen. Für den Fall, dass der Andrahtvorgang trichterlos erfolgt, kann das Andrahten weniger aufwendig gestaltet sein, und so kann ins besondere beispielsweise bei doppelter oder vielfacher Leitungsführung, auf Strecken mit Zweirichtungs- oder Mehrspurbetrieb ein automatisches Andrahten auf dem gesamten Streckenverlauf erfolgen. Es ist in diesem Fall nicht erforderlich, an einer Vielzahl an Positionen Trichter vorzusehen, welche einen Andrahtvorgang ermöglichen.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zum Andrahten die Fahrleitungshöhe, und damit die Trichterhöhe, ermittelbar und einer Position, insbesondere einer Haltestelle, zuordenbar ist. Besonders bevorzugt kann die Fahrleitungshöhe mittels Sensoren ermittelt und in der Steuereinheit abgespeichert werden. Die ermittelte Fahrleitungshöhe kann ferner einer bestimmten Position und insbesondere einer Haltestelle zugeordnet werden. Auch diese Informationen können bevorzugt mittels eines Ortungssystems, wie beispielsweise GPS-Sensoren, Sensoren am Stromabnehmerkopf, Sensoren in der Fahrzeugumgebung oder durch Fahrgastinformationen, ermittelt und bei Bedarf in der Steuereinheit abgelegt werden. Durch den Vergleich der Fahrzeugposition mit der Position der gemessenen Fahrleitungshöhe kann dann eine genaue Korrelation hergestellt werden. Die Stromabnehmerbewegungen können dann an der entsprechenden Position initiiert und entsprechend der ermittelten Fahrleitungshöhe gesteuert werden. Die so ermittelten Daten können dann als Teil des wissensbasierten Systems für zukünftige Andrahtvorgänge herangezogen und insbesondere die Stromabnehmerbewegungen entsprechend aktiv gesteuert werden.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die ermittelte Fahrleitungshöhe, und damit die Trichterhöhe, mittels der Steuereinheit mit der Fahrzeugposition vergleichbar und daraus die Stromabnehmerposition ermittelbar ist. Bevorzugt kann eine Vorpositionierung des Stromabnehmers noch während der Fahrt erfolgen. Durch einen entsprechenden Vergleich der Daten und einer Regelung der
Stromabnehmerbewegungen kann der Andrahtvorgang beschleunigt werden, so dass es nicht mehr erforderlich ist, dass beispielsweise Fahrgäste an der Haltestelle auf den Andrahtvorgang warten müssen. Besonders bevorzugt kann die Fahrleitungshöhe initial und/oder kontinuierlich ermittelt und in der Steuereinheit abgespeichert werden. Insbesondere kann die Fahrleitungshöhe einer bestimmten Position, wie beispielsweise einer Haltestelle, zugeordnet werden, woraus Informationen für zukünftige Andrahtvorgänge abgeleitet werden können.
Vorteilhafterweise werden zur Vorpositionierung des Stromabnehmers die Stromabnehmerstangen in einem ersten Schritt schnell beschleunigt und vor dem Erreichen der Endposition abgebremst. Für den An- und/oder Abdrahtvorgang kann der Stromabnehmer durch die dynamische Regelung und aktive Steuerung der Stromabnehmerbewegungen schnellstmöglich beschleunigt und vor dem Erreichen der Fahrleitung eingebremst werden. Die Stromabnehmer können dann langsam und leise an die Fahrleitung, insbesondere an den Trichter, herangeführt und in Kontakt mit der Fahrleitung gebracht werden. Auf diese Weise ist ein zuverlässiges und geräuscharmes Andrahten, auch bei der Verwendung von Trichtern, möglich. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch ein trichterloses Andrahten erfolgen. Auch hier kann die Fahrleitungshöhe in Relation zu der Fahrzeugposition gesetzt und so ein zuverlässiger Andrahtvorgang herbeigeführt werden.
Entsprechend einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zur Kompensation einer Schräglage des Fahrzeugs der Kippwinkel berechenbar und/oder messbar und der Stromabnehmer insbesondere horizontal und/oder senkrecht ausrichtbar. Durch die Ermittlung des Kippwinkels, wie dieser beispielsweise bei einem Kneeling des Fahrzeugs oder bei einer schrägen Straßenlage auftritt, kann die schräge Stellung des Busses bei der Steuerung der Stromabnehmerbewegungen berücksichtigt werden. Unter Kneeling kann dabei der Vorgang verstanden werden, bei welchem die Einstiegsseite des Fahrzeugs abgesenkt wird, so dass Fahrgäste ebenerdiger einsteigen können, beispielsweise Rollstuhlfahrer, Kinderwägen oder dergleichen. Auf diese Weise kann ein zuverlässiges An- und/oder Abdrahten gewährleistet werden, unabhängig davon, ob das Fahrzeug sich gerade im Kneeling befindet oder nicht. Insbesondere kann die durch das Kneeling hervorgerufene Schrägstellung des Daches und damit des Stromabnehmersystems kompensiert werden.
Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, wenn die Stromabnehmerposition um den Kippwinkel korrigierbar ist. Insbesondere kann die Stromabnehmerposition durch die Steuereinheit in der vertikalen Ausrichtung um den Kippwinkel korrigiert werden. Auf diese Weise kann eine senkrechte Ausrichtung des Stromabnehmers erreicht und somit ein zuverlässiger Andrahtvorgang gewährleistet werden. Besonders bevorzugt kann der Stromabnehmer, unabhängig von der Fahrzeugschräglage, senkrecht nach oben geführt werden.
Ferner bevorzugt ist, wenn der Kippwinkel mittels eines Sensors ermittelbar ist. Auf diese Weise kann der Stromabnehmer, unabhängig von der seitlichen Schräglage des Fahrzeugs, senkrecht nach oben geführt werden. Besonders bevorzugt kann die Messung über einen Neigungssensor oder einen Richtungssensor ermittelt werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn für die Ermittlung des Kippwinkels bereits im Fahrzeug vorhandene Sensoren eingesetzt werden, welche die ermittelten Daten zusätzlich an die Steuereinheit übermitteln.
Alternativ oder zusätzlich kann die Ansteuerung des Kippwinkels für das Kneeling des Fahrzeugs durch einen Fahrer ferner als zusätzliches Nutzsignal zur Steuerung des Stromabnehmers in der Steuereinheit nutzbar sein. Auf diese Weise kann der Regelkreis der Steuereinheit weiter vergrößert und zusätzliche Informationen zur Stromabnehmersteuerung herangezogen werden. Auf diese Weise kann der Andrahtvorgang weiter verbessert werden. Darüber hinaus ist denkbar, dass nur das zur Ansteuerung des Kippwinkels verwendete Signal zur Steuerung des Stromabnehmers herangezogen wird.
Ferner bevorzugt ist, wenn mittels des ermittelten und/oder durch den Fahrer vorgegebenen Kippwinkels ein Sollwert für die vertikale und/oder horizontale Auslenkung des Stromabnehmers ermittelbar und so die Schräglage des Fahrzeugs kompensierbar ist. Insoweit kann der Andrahtvorgang, unabhängig von der jeweiligen Ausrichtung des Fahrzeugs, zuverlässig erfolgen. Insbesondere ist es nicht erforderlich, etwaige Trichter anders anzuordnen. Allerdings sind Ausgestaltungen denkbar, bei welchen die Trichter zusätzlich schräg angeordnet werden können, um den Andrahtvorgang weiter zu vereinfachen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht dabei ferner vor, dass der Stromabnehmer vertikal und/oder horizontal in Richtung der Fahrleitung führbar ist. Auf diese Weise kann ein zuverlässiges Andrahten gewährleistet werden, unabhängig davon, ob das Fahrzeug sich in einer Schräglage befindet oder nicht.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht des Weiteren vor, dass zur Vermeidung von Entgleisungen, insbesondere Entdrahtungen, der Stromabnehmer während der Fahrt aktiv mitführbar ist. Auf diese Weise ist es im Bereich von Gefahren- bzw. Problemstellen nicht mehr erforderlich, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu reduzieren, um diese problemlos durchfahren zu können. Insbesondere kann die Steuereinheit derart ausgelegt sein, dass Problemstellen identifiziert und vorgegebene insbesondere ortspezifische Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können. Besonders bevorzugt können hierfür in der Steuereinheit entsprechende Gegenmaßnahmen hinterlegt sein, welche je nach Bedarf eingeleitet werden können. Auf diese Weise können, insbesondere durch die in der Steuereinheit hinterlegten Daten, entsprechende Entgleisungsproblematiken vorhergesehen und von vornherein vermieden werden, wodurch sich die Attraktivität und Zuverlässigkeit der Nutzung des Fahrzeugs steigern lässt.
Hierzu ist es besonders bevorzugt, wenn zur Detektion von Gefahrenstellen in der Steuereinheit hinterlegte Daten, insbesondere Fahrzeug-, Fahrwegs- und/oder Fahrleitungsdaten, auswertbar sind. Die Analyse von diesen Daten können Problemstellen identifizieren und Entgleisungsrisiken, z. B. in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit, ermittelt werden. Schließlich können standardisierte Gegenmaßnahmen programmiert und bei Bedarf abgerufen werden. Die ausgewerteten Daten können dann insbesondere als Eingangssignale für die Ansteuerung der Stromabnehmerbewegungen herangezogen werden.
Gemäß einerweiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Stromabnehmer derart ansteuerbar ist, dass auftretende Zentrifugalkräfte kompensierbar sind. Bei schnellen Kurvenfahrten wird der Stromabnehmer mit der Zentrifugalkraft zu dem Kurvenäußeren gedrückt, welche quadratisch mit der Geschwindigkeit ansteigt. Um einer drohenden Entgleisung entgegenwirken zu können, kann der Stromabnehmer bevorzugt derart angesteuert werden, dass diesen Zentrifugalkräften entgegengewirkt wird, um das Entgleisungsrisiko zu minimieren.
Insbesondere im Bereich von Kurvenfahrten hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Stromabnehmer in die Richtung des Kurveninneren drückbar ist. Auf diese Weise kann der nach außen gerichteten Kraftwirkung entgegenwirkt und ein Entgleisen verhindert werden.
In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn zur Anpassung der Bewegungen des Stromabnehmers an die Fahrleitung der Stromabnehmer aktiv mitführbar und/oder vordrückbar ist. Insbesondere kann bei Fahrleitungen mit großen Richtungsänderungen, z. B. Weichen, der Stromabnehmer aktiv mitgeführt und/oder vorgedrückt werden, damit die Bewegungen des Stromabnehmers optimal an die Fahrleitung angepasst sind. Zudem können auch Flöhenunterschiede der Fahrleitungsaufhängung, wie dies beispielsweise bei Brücken oder Unterführungen der Fall sein kann, durch eine aktive und insbesondere vertikale Stromabnehmersteuerung unterstützt werden.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn zum Ausgleich von Flöhenunterschieden zwischen dem Fahrzeug und der Fahrleitung die Stromabnehmerbewegungen in vertikaler Richtung steuerbar sind. Alternativ oder zusätzlich kann auch beim Durchfahren einer Weiche, beispielsweise die Richtungsänderung der horizontalen Winkel des Stromabnehmers, mit dem Lenkeinschlag der Vorderräder des Fahrzeugs auf Plausibilität geprüft werden. Eine falsch gestellte Weiche könnte auf diese Weise frühzeitig erkannt und dem Fahrer eine automatische Abdrahtung vorgeschlagen werden. Auf diese Weise kann zuverlässig Entgleisungen oder Problemstellen entgegengewirkt werden.
Ferner bevorzugt ist, wenn die Andruckkraft zwischen dem Stromabnehmer, und insbesondere dem Stromabnehmerkopf des Stromabnehmers, und dem Fahrdraht während der Fahrt einstellbar ist. Insbesondere durch die vertikale Ansteuerbarkeit der Stromabnehmerstangen kann die Andruckkraft, mit welcher der Stromabnehmerkopf des Stromabnehmers gegen den Fahrdraht gedrückt wird variiert werden. So kann beispielsweise an kritischen Stellen mit höherer Andruckkraft und/oder an unkritischen Stellen mit geringerer Andruckkraft gefahren werden. Auf diese Weise kann die Andruckkraft immer auf den lokal notwendigen Wert eingestellt und der durch die Andruckkraft entstehende Verschleiß am Stromabnehmerkopf und am Fahrdraht minimiert werden.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Stromabnehmer, insbesondere zum Ausgleich von Positionsfehlern, durch den Fahrer manuell vorpositionierbar ist. So kann beispielsweise dann, wenn das Fahrzeug eine inkorrekte Position aufweist, also beispielsweise zu weit vom Bordstein geparkt hat oder die Straßenlage eine korrekte Positionierung aufgrund der Wetterlage nicht zulässt, diese Fehlstellung ausgeglichen und insbesondere bei der Ansteuerung des Stromabnehmers berücksichtigt werden. Es ist somit in solchen Fällen nicht mehr erforderlich, eine manuelle Andrahtung vorzunehmen. Vielmehr kann der Fahrer die inkorrekte Position des Fahrzeugs durch eine automatische Vorpositionierung und aktive Steuerung des Stromabnehmers kompensieren. Besonders bevorzugt kann der Stromabnehmer zum Andrahten mit Hilfe eines Trichters auf der Fahrleitung vorpositionierbar sein.
Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, wenn die Position des Stromabnehmers in vordefinierten Auslenkungsschritten vorpositionierbar ist. Der Stromabnehmer kann auf diese Weise entweder automatisch durch die Steuereinheit oder vom Fahrer manuell stufenlos oder in vordefinierten Auslenkungen, insbesondere seitlich, ausgelenkt werden. Auf diese Weise kann eine Vorpositionierung in Schritten beispielsweise von 25 cm, d. h. besonders bevorzugt von 25 cm, 50 cm, 75 cm und/oder 100 cm, ausgelenkt werden. Besonders bevorzugt ist, wenn für den Rechtsverkehr Auslenkungen des Stromabnehmers nach rechts und für Länder mit Linksverkehr Auslenkungen nach links des Stromabnehmers durchgeführt werden können. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrleitungsposition ermittelt werden, so dass eine zu weite Auslenkung des Stromabnehmers begrenzt wird und so ein Verkanten des Stromabnehmerkopfes, etwa im Trichter, verhindert werden kann. Beim trichterlosen Eindrahten, insbesondere mittels eines Führungsbügels am Stromabnehmerkopf, kann der Stromabnehmerkopf des Stromabnehmers in Richtung der Fahrleitung ausgerichtet werden, bevor die Andrahtung erfolgt. Auf diese Weise kann ein größerer Arbeitsbereich realisiert werden.
Es ist ferner von Vorteil, wenn die Fahrleitungsposition mittels Sensoren ermittelbar und der Stromabnehmer entsprechend vorpositionierbar ist. Insbesondere können diese Daten einerseits der Steuereinheit und anderseits dem Busfahrer zur Verfügung gestellt werden. Der Busfahrer kann diese Informationen erhalten und insbesondere, beispielsweise über einen Knopfdruck, diesen Vorschlag zur Vorpositionierung bestätigen oder die Positionierung korrigieren. Auf diese Weise kann der Andrahtvorgang zusätzlich vereinfacht werden. Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Fahrleitungshöhe in Relation zur Position, insbesondere kontinuierlich, messbar und in der Steuereinheit abspeicherbar. Auf diese Weise ist die Position der Fahrleitung zu jedem Zeitpunkt bekannt und kann entsprechend für die Steuerung des Stromabnehmers verwendet werden. Insoweit kann ein vollautomatisches Andrahten auch ohne Trichter problemlos erfolgen.
Besonders bevorzugt kann die Fahrleitungsposition und/oder -ausrichtung mittels Sensoren für die Messung der Winkel der Stromabnehmerstangen und/oder einer Seiltrommeldrehzahlerfassung ermittelbar sein. Insbesondere können zur Ermittlung der Fahrleitungsposition und/oder -ausrichtung bereits vorhandene Winkelsensoren für die vertikale und/oder horizontale Auslenkung des Stromabnehmers herangezogen werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Detektion der Position der Fahrleitung auch durch vorab gemessene und/oder abgespeicherte Daten im Hinblick auf die Fahrleitungshöhe erfolgen. Insbesondere kann die Datenerfassung und/oder -abspeicherung in Abhängigkeit von der Position erfolgen.
Ferner vorteilhaft ist, wenn die Fahrleitungshöhe in Abhängigkeit der Temperatur ermittelbar und abspeicherbar ist. Auf diese Weise können die Faktoren, welche die Fahrleitungshöhe beeinflussen und somit auch der An- und/oder Abdrahtvorgang bei der Ansteuerung der Stromabnehmer berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann ein zuverlässiges Andrahten an jeder Position unter Vernachlässigung von äußeren Einflüssen erfolgen. Durch Temperaturschwankungen auftretende Flöhenunterschiede können auf diese Weise ausgeglichen werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Fahrleitungshöhe in Abhängigkeit davon ermittelbar und abspeicherbar ist, ob der Stromabnehmer angedrahtet ist und mit einer Andruckkraft an den Fahrdraht gedrückt wird. Durch die Kenntnis dieser Abhängigkeit kann ermittelt werden, ob die Fahrleitungshöhe generell dieser Flöhe entspricht oder ob diese, beispielsweise durch den Stromabnehmer, nach oben gehalten wird. Dies kann dann beim automatischen Andrahten ebenfalls berücksichtig werden. Insbesondere können so nicht unerhebliche Flöhenvarianzen, welche durch den Stromabnehmer selbst hervorgerufen werden, ausgeglichen werden. Besonders bevorzugt kann ein Korrekturfaktor ermittelt und abgespeichert werden, welche den Stromabnehmerzustand berücksichtigt. Besonders vorteilhaft kann als Korrekturfaktor der Quotient aus dem Unterschied der Winkel im angedrahteten Zustand und nicht angedrahteten Zustand genutzt werden. Auch sich ausgleichende Effekte können berücksichtigt werden.
Darüber hinaus kann die Aufhängungshöhe der Fahrleitung auf einer Linie variieren. Aufgrund dessen kann vorgesehen sein, dass Höhenänderungen im Verhältnis zur Position und insbesondere im Hinblick auf die Positionsgenauigkeit betrachtet und berücksichtigt werden. Hieraus können insbesondere Höhenvarianzen ermittelt werden.
Ferner vorteilhaft ist, wenn der An- und/oder Abdrahtvorgang positionsgesteuert und/oder manuell einleitbar ist. Insoweit kann der An- und/oder Abdrahtvorgang insbesondere an Positionen erfolgen, welche hierfür geeignet sind. Dies können beispielsweise Weichen, Übergänge von Fahrleitungen oder Übergänge zu fahrleitungsfreien Bereichen sein. Auch beispielsweise bei Überholvorgängen oder mehrspurigen Fahrspuren kann ein automatische An- und/oder Abdrahtvorgang erfolgen.
Ferner vorteilhaft ist, wenn über einen Kontrollstrom ermittelbar ist, ob der Andrahtvorgang erfolgreich abgeschlossen ist. Insbesondere kann festgestellt werden, ob der Stromabnehmerkopf des Stromabnehmers in korrektem Kontakt mit der Fahrleitung gelangt ist und so Energie über die Fahrleitung aufgenommen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine korrekte Kontaktierung, beispielsweise auch über Sensoren, ermittelt werden.
Schließlich sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Fahrzeugposition und/oder -ausrichtung mittels in der Fahrbahn angeordneter Magnete und am Fahrzeug angeordneten Magnetsensoren ermittelbar ist. Auf diese Weise kann die Fahrzeugposition und/oder -ausrichtung zuverlässig in Relation zu der Fahrzeugumgebung detektiert und abgespeichert werden. Es ist insoweit möglich, die genaue Position und Ausrichtung des Fahrzeugs zu kennen und dies bei der aktiven Steuerung der Stromabnehmerbewegungen zu berücksichtigen. Insbesondere kann eine kontaktlose und somit auch witterungsunabhängige Detektion erfolgen.
Besonders bevorzugt ist, wenn zur Ermittlung der Fahrzeugposition und/ oder - ausrichtung der Winkel zwischen dem Fahrzeug, insbesondere der Fahrzeugaußenseite, und dem Fahrbahnrand, insbesondere der Bordsteinkante, ermittelbar ist. Durch die Kenntnis des Winkels zwischen dem Fahrzeug und dem Fahrbahnrand können zusätzliche Informationen für die aktive Stangensteuerung gewonnen und dies insoweit bei der Stromabnehmersteuerung berücksichtigt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Detektion der Fahrzeugposition und/ oder- ausrichtung auch mittels anderer Sensoren, wie beispielsweise Kameras, Laserscannern oder dergleichen, erfolgen, welche besonders bevorzugt am Fahrzeug oder am Fahrzeugrand angeordnet sein können. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die Fahrzeugposition und/oder Ausrichtung mittels an einer Haltestelle angeordneter Sensoren, insbesondere mittels einer Kamera, ermittelbar ist.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Stromabnehmer, insbesondere das obere Ende der Stromabnehmerstange des Stromabnehmers, eine Signalbeleuchtung aufweist, mittels welcher eine Stromabnehmerbewegung während des An- und/oder Abdrahtens anzeigbar ist. Auf diese Weise kann beispielsweise durch ein Blinken dem nachfolgenden Verkehr, wie beispielsweise Bussen wie auch Fahrzeugen mit hohen Aufbauten, visuell anzeigt werden, dass die Stromabnehmerstangen in Bewegung sind. Besonders bevorzugt kann so kenntlich gemacht werden, dass sich die Stangen vom Fahrdraht weg bewegen, etwa während des Abdrahtvorgangs, beziehungsweise sich zum Fahrdraht hin bewegen, etwa während des Andrahtvorgangs. Derart kann die Sicherheit weiter erhöht werden.
Des Weiteren kann die Signalbeleuchtung bei einem großen Ausstellwinkel der Stromabnehmerstangen (seitlicher Versatz zum Fahrdraht), sowie bei einer Entgleisung der Stromabnehmerstangen aktiviert werden. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Stromabnehmerbewegungen, insbesondere in horizontaler und/oder vertikaler Richtung, mittels eines Antriebs aktiv gesteuert werden.
Es ergeben sich die gleichen Vorteile, welche bereits im Zusammenhang mit dem Stromabnehmersystem beschrieben wurden. Dabei könnten sämtliche Merkmale allein oder in Kombination auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Anwendung finden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass zum automatischen An- und/oder Abdrahten die Positionen und/oder Ausrichtungen des Fahrzeugs und/oder der Fahrleitung ermittelt und in Abhängigkeit davon die Bewegungen des Stromabnehmers gesteuert werden. Auf diese Weise ist es möglich, ein automatisches An- und/oder Abdrahten an jeglicher Position und bei jeglicher Ausrichtung des Fahrzeugs unabhängig von der Fahrleitung durchzuführen. Es ist insoweit nicht erforderlich, eine Vielzahl von Trichtern oder dergleichen vorzusehen. Durch die aktive Steuerung der Bewegungen des Stromabnehmers kann eine dynamische Bewegung erreicht und damit ein zuverlässiger An- und/oder Abdrahtvorgang durchgeführt werden.
Besonders bevorzugt ist, dass im Falle einer Gefahrenstelle und/oder einer Gefahrensituation eine Warnung ausgegeben und/oder ein automatischer Abdrahtvorgang eingeleitet wird. Derart kann Beschädigungen und/oder Verletzungen, beispielsweise von sich in der Umgebung des Fahrzeugs aufhaltenden Personen, entgegengewirkt werden. Der Fahrer hat die Möglichkeit, in diesem Fall aktiv auf das Stromabnehmersystem einzuwirken und Problemen so entgegenzuwirken.
Auch die anhand des Verfahrens beschriebenen Merkmale können allein oder in Kombination bei dem Stromabnehmersystem Anwendung finden. Auch hier ergeben sich die bereits genannten Vorteile.
Nachfolgend soll das erfindungsgemäße Stromabnehmersystem anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden. Hierin zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem
Stromabnehmersystem, und
Fig. 2a, b schematische Darstellungen eines Fahrzeugs in Draufsicht mit unterschiedlichen Ausrichtungen, und
Fig. 3a, b schematische Darstellungen eines Fahrzeugs und der Stromabnehmer mit und ohne Kneeling.
In der Fig. 1 ist in schematischer Ansicht ein Fahrzeug 1 mit einem erfindungsgemäßen Stromabnehmersystem 2 dargestellt, welches auf dem Dach 3 des Fahrzeugs 1 , vorzugsweise einem Oberleitungsbus, angeordnet ist. Über das Stromabnehmersystem 2 kann eine elektrische Verbindung zwischen dem Fahrzeug 1 und einer Fahrleitung 4 hergestellt werden.
Das Stromabnehmersystem 2 weist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Stromabnehmer 5 auf, die schwenk- und drehbeweglich auf dem Dach 3 des Fahrzeugs 1 befestigt sind. Jeder Stromabnehmer 5 weist eine Stromabnehmerstange 6, einen Stromabnehmerkopf 7 sowie eine Aktorik 8, insbesondere einen Antrieb, für die Hub- und/oder Schwenkbewegungen der Stromabnehmer 5 auf. Die Stromabnehmerköpfe 6 sind nach Art von Schleifschuhen ausgebildet, an denen seitlich zur Erleichterung des Andrahtens der Stromabnehmerstangen 6 an die Fahrleitung 4 Leitvorrichtungen vorgesehen werden können.
Die Aktorik 8 umfasst eine den Stromabnehmer 5 betätigende Betätigungsvorrichtung, insbesondere eine hydraulische und/oder motorische und/oder pneumatische Betätigungsvorrichtung, welche beispielswese pneumatisch mittels eines Proportionalgliedes oder aber auch mit einem elektrischen Stellmotor betätigt werden kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Aktorik 8 und insbesondere die Betätigungsvorrichtung als eine Kombination aus pneumatisch wirkenden Zylindern und einem Federsystem ausgebildet. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von einfach und/oder zweifach wirkenden Pneumatikzylindern erwiesen. Mit Hilfe einer entsprechenden Aktorik 8 kann der Stromabnehmer 5 je nach Bedarf angehoben, abgesenkt oder verschwenkt werden. Alternativ oder zusätzlich können auch weitere Betätigungsvorrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise um die horizontale und vertikale Bewegung des Stromabnehmers 5 voneinander zu entkoppeln.
Die Stromabnehmer 5, insbesondere die Stromabnehmerstangen 6, sind zum einen um eine vertikale Achse drehbar, um so eine Hubbewegung durchführen zu können. Zum anderen sind die Stromabnehmer 5, insbesondere die Stromabnehmerstangen 6, in horizontaler Richtung schwenkbar angeordnet, um so eine Schwenkbewegung durchführen zu können. Um diese Bewegungsfreiheit zu ermöglichen, können die Stromabnehmer 5, beispielsweise mittels eines Gelenks mit dem Dach 3 des Fahrzeugs 1, verbunden sein. Insbesondere sind die Stromabnehmer 5 in horizontaler und vertikaler Richtung nacheinander oder gleichzeitig bewegbar. Die Bewegung erfolgt dabei über die Aktorik 8. So ist es zum einen beispielsweise möglich, dass zunächst eine Hubbewegung erfolgt, dann eine seitliche Schwenkbewegung und eine erneute Hubbewegung, um dann ein Andrücken an die Fahrleitung 4 zu erreichen. Alternativ oder zusätzlich können diese Bewegungen auch gleichzeitig durchgeführt werden, und die Stromabnehmer 5, beispielsweise entlang einer vorgegebenen Trajektorie, bewegt werden.
Zum automatischen An- und/oder Abdrahten des Stromabnehmersystems 2 können die Bewegungen der Stromabnehmer 5, insbesondere in horizontaler und/oder vertikaler Richtung, aktiv gesteuert werden. Auf diese Weise kann ein automatischer An- und/oder Abdrahtvorgang, unabhängig von der aktuellen Position des Fahrzeugs 1 und/oder der Fahrleitung 4, erfolgen. Hierzu ist eine Steuereinheit 9 vorgesehen, mittels welcher die Bewegungen der Stromabnehmer 5, insbesondere stufenlos, gesteuert werden.
In der Steuereinheit 9 können insbesondere Daten hinterlegt sein, welche Informationen über die Fahrzeugposition, die Fahrzeugausrichtung und/ oder Fahrleitungsposition und/oder -ausrichtung enthalten. Insbesondere können die in der Steuereinheit 9 hinterlegten Daten kontinuierlich ermittelt und abgespeichert werden. Darüber hinaus können in der Steuereinheit 9, beispielsweise auch Gefahrenstellen oder dergleichen, hinterlegt sein, so dass bei Erreichen entsprechender Positionen P vorgegebene Aktionen durchführbar sind und beispielsweise ein automatischer Abdrahtvorgang eingeleitet werden kann. Anhand der so in der Steuereinheit 9 hinterlegten Daten kann überprüft werden, in welcher Relation die einzelnen Kennwerte zueinander stehen und daraus eine gezielte Bewegung der Stromabnehmer 5 hergeleitet werden.
Als aktiv steuerbar im Sinne der vorliegenden Erfindung können dabei insbesondere solche Stromabnehmersysteme 2 verstanden werden, bei welchen die Stromabnehmerbewegungen ausgehend von einem wissensbasierten System sowie ortspezifischen Daten und/oder Fehlerkompensationen entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn gesteuert werden können. Für die aktive Steuerung der Bewegungen der Stromabnehmer 5 kann insbesondere die Fahrleitungshöhe Fl an bestimmten Punkten im Fahrnetz, wie beispielsweise an Flaltestellenpositionen, initial und/oder kontinuierlich gemessen, der spezifischen Position P zugeordnet und in einer Datenbank gespeichert werden. Auf diese Weise können die so ermittelten Daten für weitere Andrahtvorgänge herangezogen und bei der aktiven Steuerung der Stromabnehmer 5 berücksichtigt werden. Derart sind eine präzise Ansteuerung und insbesondere ein präziser Andrahtvorgang möglich. Das Stromabnehmersystem 2 kann so eine gewisse Intelligenz aufweisen, welche zur aktiven Steuerung der Stromabnehmerbewegungen eingesetzt werden kann. Im Gegensatz zu bekannten passiv steuerbaren Stromabhnehmersystemen 2 kann eine gezielte Ansteuerung vorgenommen werden, wobei insbesondere einzelne Positionen P gezielt ansteuerbar und/oder anfahrbar sind. Die Genauigkeit kann so weiter erhöht und jede beliebige konkrete Position P angefahren werden.
Die Position und/oder Ausrichtung des Fahrzeugs 1 und/oder der Fahrleitung 4 ist mit Hilfe von Sensoren 10 ermittelbar. Flierzu können insbesondere Sensoren 10 vorgesehen sein, beispielswiese GPS-Sensoren, Sensoren 10 am Fahrzeug 1, Sensoren 10 in der Fahrzeugumgebung oder anderweitige Fahrzeuginformationen, wie beispielsweise Flaltestelleninformationen, mittels welcher die Position P und/oder Ausrichtung a des Fahrzeugs 1 und/ oder der Fahrleitung 4 möglich ist. Die Stromabnehmerbewegungen können dann in Abhängigkeit der ermittelten Positionen P und/oder Ausrichtungen a des Fahrzeugs 1 und/oder der Fahrleitung 4 gesteuert werden.
Wie dies beispielhaft in den Fig. 2a und b dargestellt ist, kann beispielsweise über in der Fahrbahn angeordnete Magnete 11 und am Fahrzeug 1 angeordnete Magnetsensoren 10 oder aber auch durch beispielsweise Sensoren 10, wie Kameras oder dergleichen, an der Haltestelle die Position P und Ausrichtung a eines Fahrzeugs 1 ermittelt werden. Dies kann insbesondere auch für Anwendungen, wie fahrerloses Fahren, behilflich sein. Über die Magnete 11 und/oder die Sensoren 10 kann die Ausrichtung a des Fahrzeugs 1 und insbesondere der Winkel a zwischen Fahrzeug 1 und einer Bordsteinkante 12 ermittelt werden. Diese Informationen können dann bei der Steuerung der Bewegungen der Stromabnehmer 5 berücksichtigt und so ein sicherer Andrahtvorgang vorgenommen werden.
Wie dies ferner Fig. 3a und b zeigen kann, um auch weitere Ausrichtungen des Fahrzeugs 1 bei der Steuerung der Stromabnehmer 5 mit einzubeziehen, kann alternativ oder zusätzlich beispielsweise der Kippwinkel ß, welcher durch die Schräglage eines Fahrzeugs 1 entsteht, zur Kompensation ermittelt werden, um den Stromabnehmer 5 insbesondere senkrecht ausrichten zu können. Hält beispielsweise das Fahrzeug 1 an einer Bushaltestelle und geht in das sogenannte Kneeling über, kann die Stromabnehmerposition um den Kippwinkel ß korrigiert werden. Der Kippwinkel ß ist dabei insbesondere mittels eines Sensors 10 oder aber auch durch weitere Fahrzeuginformationen ermittelbar. Die Ansteuerung des Kippwinkels ß des Fahrzeugs 1 durch einen Fahrer kann dabei ferner als zusätzliches Nutzsignal zur Steuerung des Stromabnehmers 5 in der Steuereinheit 9 genutzt und einbezogen werden. Mittels des ermittelten und/oder durch den Fahrer vorgegebenen Kippwinkels ß wird ein Sollwert vorgegeben, welcher für die vertikale und/oder horizontale Auslenkung des Stromabnehmersystems 2 verwendbar ist, um so die Schräglage des Fahrzeugs 1 zu kompensieren. Insoweit ist der Stromabnehmer 5 im Allgemeinen vertikal in Richtung der Fahrleitung 4 führbar.
Um einen zuverlässiges Andrahten auch an unterschiedlichen Positionen des Fahrleitungsnetzes gewährleisten zu können, kann ferner die Fahrleitungshöhe Fl und damit die Trichterhöhe, sofern ein solcher vorhanden ist, ermittelt und einer bestimmten Position P, insbesondere einer Haltestelle, zugeordnet werden. Die ermittelte Fahrleitungshöhe H kann ebenfalls mit Sensoren 10 detektiert und in der Steuereinheit 9 hinterlegt werden. Mittels der Steuereinheit 9 kann dann die Fahrleitungshöhe H mit der Fahrzeugposition P verglichen und daraus die Stromabnehmerposition ermittelt werden.
Um den Andrahtvorgang weiter zu vereinfachen und um ein ungewünscht hartes Andrahten zu vermeiden, sind die Stromabnehmer 5 zum Andrahten zusätzlich über die Stromabnehmersteuereinheit 9 vorpositionierbar. Insbesondere kann zur Vorpositionierung der Stromabnehmer 5 in einem ersten Schritt schnell beschleunigt und vor dem Erreichen der Endposition abgebremst werden. Für die Vorpositionierung kann eine dynamische Regelung zur schnellstmöglichen Erreichung der Fahrleitung 4 mit vorpositionierten Stromabnehmern 5 erreicht werden. Hierzu kann die Fahrleitungshöhe gemessen und insbesondere einer bestimmten Position P zugeordnet werden.
Zum Ausgleich von Positionsfehlern kann der Stromabnehmer 5 auch durch den Fahrer manuell vorpositioniert werden. Hierdurch bekommt der Fahrer die Möglichkeit, eine inkorrekte Position des Fahrzeugs 1, beispielsweise wenn dieser zu weit von der Bordsteinkante 12 entfernt ist oder er beispielsweise aufgrund von Witterungsverhältnissen nicht die ordnungsgemäße Position P einnehmen konnte, die Möglichkeit, eine Vorpositionierung der Stromabnehmer 5 zu kompensieren. Die Position der Stromabnehmer 5 kann hierfür in vordefinierten Auslenkungsschritten, beispielsweise in 25 cm Schritten, vorpositionierbar sein. Das heißt, der Busfahrer kann manuell stufenlos oder in vordefinierten Auslenkungen die Stromabnehmerposition verändern. So kann beispielsweise eine Vorpositionierung um 25 cm, 50 cm, 75 cm oder 100 cm seitlich erfolgen. Zusätzlich könnten durch Sensoren 10 eine Vorpositionierung errechnet und dem Busfahrer vorgeschlagen werden. Der Busfahrer könnte dann per Knopfdruck diesen Vorschlag bestätigen oder die Positionierung korrigieren. Der Stromabnehmer 5 kann während der Fahrt und/oder in einer stehenden Position des Fahrzeugs 1 automatisch an- und/oder abgedrahtet werden. Um auch Probleme, wie beispielsweise Entgleisungen oder dergleichen, entgegenwirken zu können, kann die aktive Stromabnehmersteuerung ebenfalls eingesetzt werden. Anhand von in der Steuereinheit 9 hinterlegten Daten oder durch Sensoren 10 ermittelte Daten können, insbesondere mit Bezug auf das Fahrleitungsnetz, Problemstellen identifiziert und abgespeichert werden. So kann beispielsweise eine mögliche Entgleisung vorhergesehen und dementsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Flierzu können in der Steuereinheit 9 hinterlegte Daten ausgewertet werden. Die Analyse von diesen Daten können Problemstellen identifizieren und Entgleisungsrisiken, z. B. in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit, ermittelt werden. Schließlich können standardisierte Gegenmaßnahmen programmiert werden. Insbesondere können zur Detektion von Gefahrenstellen in der Steuereinheit 9 hinterlegte Daten, insbesondere Fahrzeug-, Fahrwegs- und/oder Fahrleitungsdaten, ausgewertet werden.
Um auftretenden Zentrifugalkräften entgegenwirken zu können, sind die Stromabnehmer 5 ferner derart ansteuerbar, dass diesen Kräften entgegengewirkt werden kann. Dies kann beispielsweise bei schnellen Kurvenfahrten hilfreich sein. Denn dort werden die Stromabnehmer 5 mit der Zentrifugalkraft zu dem Kurvenäußeren gedrückt, welche quadratisch mit der Geschwindigkeit ansteigt. Um einer drohenden Entgleisung entgegenzuwirken, werden die Stromabnehmer 5 derart angesteuert, dass diese die Zentrifugalkräfte kompensieren, wobei die Stromabnehmer 5 mit der gleichen Kraft zum Kurveninneren gedrückt werden, wie die in Echtzeit errechnete Zen trifugalkraft. Wenn Kurvengeschwindigkeiten an speziellen Orten von den physikalischen Grenzen der Stromabnehmer 5 limitiert sind, können diese Grenzen mithilfe der Steuereinheit 9 ausgedehnt werden.
Alternativ oder zusätzlich können bei Fahrleitungen 4 mit großer Richtungsänderung, wie beispielsweise Weichen, die Bewegungen des Stromabnehmers 5 an die Fahrleitung 4 derart durchgeführt werden, dass der Stromabnehmer 5 aktiv mitgeführt und/oder vorgedrückt wird. Damit können die Bewegungen der Stromabnehmer 5 optimal der Fahrleitung 4 angepasst werden. Zum Ausgleich von Höhenunterschieden zwischen dem Fahrzeug 1 und der Fahrleitung 4 können die Stromabnehmerbewegungen zusätzlich in vertikaler Richtung gesteuert werden. Steile Höhenunterschiede der Fahrleitungsaufhängung, wie dies beispielsweise bei Brücken oder Unterführungen der Fall ist, können durch die aktive vertikale Stromabnehmeransteuerung unterstützt werden.
Falls das aktive Regeln der Stromabnehmer 5 eine Entgleisung nicht verhindern kann, kann eine frühe Warnung an den Busfahrer gesendet werden. Bei dem Durchfahren einer Weiche könnte durch die Steuereinheit 9 beispielsweise die Richtungsänderung der horizontalen Winkel der Stromabnehmer 5 mit dem Lenkeinschlag der Vorderräder des Fahrzeugs 1 auf Plausibilität geprüft werden. Eine falsch gestellte Weiche könnte so frühzeitig erkannt und dem Busfahrer eine automatische Abdrahtung vorgeschlagen werden. Alternativ dazu könnte auch eine automatische Abdrahtung eingeleitet werden.
Um ferner ein vollautomatisches Andrahten an jedweder Position ermöglichen zu können, kann die Fahrleitungshöhe in Relation zur Position P insbesondere kontinuierlich gemessen und in der Steuereinheit 9 abgespeichert werden. Die Fahrleitungsposition und/oder -ausrichtung kann insbesondere mittels Winkelsensoren 10 und/oder einer Seiltrommeldrehzahlerfassung ermittelt werden. Da sich die Fahrleitung 4 bei hohen Temperaturen ausdehnen und somit mehr durchhängen können, können hierdurch nennenswerte Höhenunterschiede der Fahrleitungen 4 resultieren. Insoweit ist zusätzlich vorgesehen, dass die Fahrleitungshöhe in Abhängigkeit der Außentemperatur abgespeichert wird. Zudem kann durch die kontinuierliche Messung der Fahrleitung 4 im Fahrgastbetrieb die gespeicherte Fahr leitungshöhe ständig aktualisiert werden. Da auch die Aufhängungshöhen der Fahrleitung 4 auf einer Linie variieren können, können die Höhenänderungen im Verhältnis zu der GPS-Genauigkeit betrachtet und die Höhenvarianzen ermittelt und abgespeichert werden. Da sich auch die Stromabnehmer 5 im angedrahteten Zustand nicht unerheblich durchbiegen, ist davon auszugehen, dass der gemessene Winkel des Winkelsensors eine unterschiedliche Höhe des Stromabnehmerkopfs 7 repräsentiert, wenn die Andrahtung erfolgt ist oder nicht. Durch die kontinuierliche Messung der Fahrleitung 4 kann berücksichtigt werden, ob der Stromabnehmerkopf 7 angedrahtet, die Stange 6 durchgebogen und die Fahrleitung 4 nach oben gedrückt wird. Eine Korrektur in der Zuordnung des Winkels zur Fahrleitungshöhe kann erfolgen. Weiterhin kann die Fahrleitungshöhe auch manuell gemessen werden bzw. der Sollwert des Winkels des vertikalen Winkelsensors 10 für die geeignete Höhe des Stromabnehmerkopfes 7 beim Andrahten ermittelt werden. Schließlich kann der Unterschied der Winkel im angedrahteten Zustand und nicht angedrahteten Zustand gemessen und z. B. dessen Quotient als Korrekturfaktor genutzt werden. Die Länge des Führungsbügels des Stromabnehmerkopfs 7 kann ferner ermittelt werden, um Höhenvarianzen abzudecken.
Der Andrahtvorgang kann bevorzugt sowohl während des fahrenden Betriebs als auch stehend durchgeführt werden. Insbesondere bei einem stehenden Andrahten kann das Andrahten bereits fahrend vorbereitet werden, indem die Stromabnehmer 5 heruntergedrückt werden. Erst im Stehen werden die Stromabnehmer 5 dann angehoben. Mittels des vorgeschriebenen automatischen An- und Abdrahtvorgangs durch eine aktive Stromabnehmersteuerung kann ein automatisches An- und Abdrahten sowohl während der Fahrt als auch stehend erfolgen. Zudem kann der automatische An- und/oder Abdrahtvorgang an jedweder Position durchgeführt werden. Es ist somit nicht mehr erforderlich, manuelle An- oder Abdrahtvorgänge vorzunehmen oder diese auf eine Position, an welcher ein Trichter vorgesehen ist, zu beschränken.
BEZUGSZEICHENLISTE
I Fahrzeug 2 Stromabnehmersystem
3 Fahrzeugdach
4 Fahrleitung
5 Stromabnehmer
6 Stromabnehmerstange 7 Stromabnehmerkopf
8 Aktorik
9 Steuereinheit
10 Sensor
I I Magnete 12 Bordsteinkannte
P Position
H Fahrleitungshöhe a Ausrichtung ß Kippwinkel

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Stromabnehmersystem zur Anordnung auf einem Dach (3) eines Fahrzeugs (1 ), insbesondere einem Oberleitungsbus, mit mindestens einem verschwenkbaren Stromabnehmer (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Stromabnehmerbewegungen, insbesondere in horizontaler und/oder vertikaler Richtung, mittels mindestens einer Aktorik (8) aktiv steuerbar sind.
2. Stromabnehmersystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stromabnehmer (5) in horizontaler und vertikaler Richtung nacheinander oder gleichzeitig bewegbar ist.
3. Stromabnehmersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromabnehmer (5) entlang einer vorgegebenen Trajektorie bewegbar ist.
4. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungen des Stromabnehmers (5) über eine Steuereinheit (9), insbesondere stufenlos, steuerbar sind.
5. Stromabnehmersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromabnehmer (5) zum Andrahten über die Steuereinheit (9) vorpositionierbar ist.
6. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromabnehmer (5) mittels einer Betätigungsvorrichtung, insbesondere einer hydraulischen und/oder motorischen und/oder pneumatischen Betätigungsvorrichtung, bewegbar ist.
7. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromabnehmer (5) während der Fahrt und/oder in einer stehenden Position des Fahrzeugs (1) automatisch an- und/oder abdrahtbar ist.
8. Stromabnehmersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum automatischen An- und/oder Abdrahten die Position (P) und/oder Ausrichtung (a) des Fahrzeugs (1) und/oder der Fahrleitung (4) ermittelbar ist.
9. Stromabnehmersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Position (P) und/oder Ausrichtung (a) des Fahrzeugs (1) und/oder der Fahrleitung (4) mittels Sensoren (10), insbesondere mittels GPS-Sensoren, Sensoren (10) am Fahrzeug (1), Sensoren (10) in der Fahrzeugumgebung oder anderweitigen Fahrzeuginformationen, ermittelbar ist.
10. Stromabnehmersystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromabnehmerbewegung in Abhängigkeit der ermittelten Position (P) und/oder Ausrichtung (a) des Fahrzeugs (1) und/oder der Fahrleitung (4) steuerbar ist.
11. Stromabnehmersystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Positions- und/oder Ausrichtungsdaten kontinuierlich ermittelt und in der Steuereinheit (9) abgespeichert werden.
12. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Andrahtvorgang mittels eines Trichters oder trichterlos erfolgen kann.
13. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Andrahten die Fahrleitungshöhe (H) ermittelbar und einer Position (P), insbesondere einer Haltestelle, zuordenbar ist.
14. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Fahrleitungshöhe (H) mittels der Steuereinheit (9) mit der Fahrzeugposition (P) vergleichbar und daraus die Stromabnehmerposition ermittelbar ist.
15. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorpositionierung des Stromabnehmers (5) die Stromabnehmerstangen (6) des Stromabnehmers (5) in einem ersten Schritt schnell beschleunigt und vor dem Erreichen der Endposition abgebremst wird.
16. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation einer Schräglage des Fahrzeugs (1) der Kippwinkel messbar und/oder berechenbar und der Stromabnehmer (5) horizontal und/oder senkrecht ausrichtbar ist.
17. Stromabnehmersystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromabnehmerposition um den Kippwinkel korrigierbar ist.
18. Stromabnehmersystem nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kippwinkel mittels eines Sensors (10) ermittelbar ist.
19. Stromabnehmersystem nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Kippwinkels für das Kneeling des Fahrzeugs (1) durch einen Fahrer als zusätzliches Nutzsignal zur Steuerung des Stromabnehmers (5) in der Steuereinheit (9) nutzbar ist.
20. Stromabnehmersystem nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des ermittelten und/oder durch den Fahrer vorgegebenen Kippwinkels ein Sollwert für die vertikale und/oder horizontale Auslenkung des Stromabnehmers (5) ermittelbar und so die Schräglage des Fahrzeugs (1) kompensierbar ist.
21. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromabnehmer (5) vertikal und/oder horizontal in Richtung der Fahrleitung (4) führbar ist.
22. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Entgleisungen der Stromabnehmer (5) während der Fahrt aktiv mitführbar ist.
23. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (9) derart ausgelegt ist, dass Problemstellen identifiziert und vorgegebene insbesondere ortsspezifische Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.
24. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion von Gefahrenstellen in der Steuereinheit (9) hinterlegte Daten, insbesondere Fahrzeug-, Fahrwegs- und/oder Fahrleitungsdaten, auswertbar sind.
25. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromabnehmer (5) derart ansteuerbar ist, dass auftretende Zentrifugalkräfte kompensierbar sind.
26. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromabnehmer (5) in die Richtung des Kurveninneren drückbar ist.
27. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung der Bewegungen des Stromabnehmers (5) an die Fahrleitung (4) der Stromabnehmer (5) aktiv mitführbar und/oder vordrückbar ist.
28. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich von Höhenunterschieden zwischen dem Fahrzeug (1) und der Fahrleitung (4) die Stromabnehmerbewegungen in vertikaler Richtung steuerbar sind.
29. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckkraft zwischen dem Stromabnehmer (5), und insbesondere dem Stromabnehmerkopf (7) des Stromabnehmers (5), und der Fahrleitung (4) während der Fahrt einstellbar ist.
30. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromabnehmer (5), insbesondere zum Ausgleich von Positionsfehlern, durch den Fahrer manuell vorpositionierbar ist.
31. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Stromabnehmers (5) in vordefinierten Auslenkungsschritten, insbesondere in 25 cm Schritten, vorpositionierbar ist.
32. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrleitungsposition mittels Sensoren (10) ermittelbar und der Stromabnehmer (5) entsprechend vorpositionierbar ist.
33. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrleitungshöhe (Fl) in Relation zur Position (P), insbesondere kontinuierlich, messbar und in der Steuereinheit (9) abspeicherbar ist.
34. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrleitungsposition und/oder -ausrichtung mittels Sensoren (10) für die Messung der Winkel der Stromabnehmerstangen (6) und/oder einer Seiltrommeldrehzahlerfassung ermittelbar ist.
35. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrleitungshöhe (Fl) in Abhängigkeit der Temperatur ermittelbar und abspeicherbar sind.
36. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrleitungshöhe (Fl) in Abhängigkeit davon ermittelbar und abspeicherbar ist, ob der Stromabnehmer (5) angedrahtet und mit einer Andruckkraft an die Fahrleitung (4) gedrückt ist.
37. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der An- und/oder Abdrahtvorgang positionsgesteuert und/oder manuell einleitbar ist.
38. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Kontrollstrom ermittelbar ist, ob der Andrahtvorgang erfolgreich abgeschlossen ist.
39. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugposition (P) und/oder -ausrichtung (a) mittels in der Fahrbahn angeordneter Magnete (11) und am Fahrzeug (1) angeordneten Magnetsensoren (10) ermittelbar ist.
40. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Fahrzeugposition (P) der Winkel (a) zwischen dem Fahrzeug (1), insbesondere der Fahrzeugaußenseite, und dem Fahrbahnrand (12), insbesondere der Bordsteinkante, ermittelbar ist.
41. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugposition (P) und/oder -ausrichtung (a) mittels an einer Haltestelle angeordneter Sensoren (10), insbesondere mittels einer Kamera, ermittelbar ist.
42. Stromabnehmersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromabnehmer (5), insbesondere das obere Ende der Stromabnehmerstange (6) des Stromabnehmers (5), eine Signalbeleuchtung aufweist, mittels welcher eine Stromabnehmerbewegung während des An- und/oder Abdrahtens anzeigbar ist.
43. Verfahren zum Automatischen An- und/oder Abdrahten eines Stromabnehmersystems (2) zur Anordnung auf einem Dach (3) eines Fahrzeugs (1), insbesondere einem Oberleitungsbus, mit mindestens einem verschwenkbaren Stromabnehmer (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Stromabnehmerbewegungen, insbesondere in horizontaler und/oder vertikaler Richtung, mittels mindestens eines Antriebs (8) aktiv gesteuert werden.
44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass zum automatischen An- und/oder Abdrahten die Position (P) und/oder Ausrichtung (a) des Fahrzeugs (1 ) und/oder der Fahrleitung (4) ermittelt und in Abhängigkeit davon die Bewegung des Stromabnehmers (5) gesteuert wird.
45. Verfahren nach einem der Ansprüche 43 oder 44 dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Gefahrenstelle oder Gefahrensituation eine Warnung ausgegeben und/oder ein automatischer Abdrahtvorgang eingeleitet wird.
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