EP4143056A1 - Verfahren zur zustandsüberwachung einer entlang einer fahrbahn angeordneten oberleitungsanlage - Google Patents

Verfahren zur zustandsüberwachung einer entlang einer fahrbahn angeordneten oberleitungsanlage

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Publication number
EP4143056A1
EP4143056A1 EP21731700.7A EP21731700A EP4143056A1 EP 4143056 A1 EP4143056 A1 EP 4143056A1 EP 21731700 A EP21731700 A EP 21731700A EP 4143056 A1 EP4143056 A1 EP 4143056A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
overhead line
line system
image data
determined
overhead
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.)
Withdrawn
Application number
EP21731700.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sascha Giebel
Helge Molthan
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.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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 Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP4143056A1 publication Critical patent/EP4143056A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M1/00—Power supply lines for contact with collector on vehicle
    • B60M1/12—Trolley lines; Accessories therefor
    • B60M1/28—Manufacturing or repairing trolley lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/041—Obstacle detection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/50—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades
    • B61L27/53—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for trackside elements or systems, e.g. trackside supervision of trackside control system conditions

Definitions

  • Overhead contact line systems have long been used to supply electrical energy to electrically powered rail vehicles in rail traffic, but recently they have also been tested for electrically or hybrid-electrically powered road vehicles for heavy haulage.
  • electrical energy is fed into the road vehicle while the road vehicle is in motion by means of a vehicle-mounted pantograph that contacts a two-pole overhead contact line of the overhead line system.
  • the overhead line has two contact wires, one of which is designed as a plus pole and the other as a minus pole.
  • the contact wires are each suspended from a suspension cable of the overhead contact line system via hangers and form two catenaries arranged in parallel over, for example, the right-hand lane of a carriageway.
  • the chain works are attached to transverse support devices, which in turn are attached to masts standing on the side of the roadway, and are braced by tensioning devices.
  • the overhead line system can be electrically divided into feed sections, each of which is supplied with electrical energy by one or more substations.
  • an overhead contact line system is subject to constant mechanical operating loads from dragging pantographs on the vehicles and from the guy forces.
  • it is subject to wear from pantographs that are not optimally guided or worn, arcs and discharges or mechanical wear.
  • changing dynamic loads occur in the catenary system.
  • the changing thermal loads caused by the operating currents in the overhead line and the ambient conditions have a considerable influence on the long-term operational stability and thus the service life. If the overhead line system is not available due to damage, wear and tear or other malfunctions, the infrastructure-side energy supply of the road vehicles is omitted, which forces them to obtain energy via a vehicle-side diesel generator or from an energy storage device or to interrupt the journey.
  • a system and a method for monitoring a contact wire are known from the laid-open specification DE 102007 015 576 A1, a monitoring line being stretched along a contact wire used for the electrical supply of a rail vehicle.
  • the monitoring line is mechanically coupled to the contact wire in such a way that if the contact wire breaks, the monitoring line breaks together with the contact wire.
  • An evaluation device is designed to detect the break in the monitoring line.
  • This monitoring system requires a considerable effort due to the laying of the monitoring line over the entire monitoring area. Although it can reliably detect a break in a contact wire, it will be destroyed in the event of damage and must then be replaced. In addition, the monitoring system cannot detect damaging events other than breaks.
  • an acoustic device known from the Offenlegungsschrift DE 102006 031 919 Al for examining a contact wire of an overhead line intended for the electrical DC voltage supply of a rail locomotive works non-destructively.
  • the device is equipped with at least one transmitting / receiving unit for ultrasonic radiation that has at least one ultrasonic transducer.
  • the Ultrasonic transducer sends at least one ultrasonic pulse into the contact wire and receives a portion of the ultrasonic pulse reflected from the contact wire.
  • a lubricant is provided with which the driving wire is provided to reduce wear when driving through a pantograph.
  • This investigation facility detects material damage such as cracks, flaws and other anomalies in the contact wire.
  • the inspection device By arranging the inspection device on a maintenance vehicle that applies the lubricant, the entire contact wire cannot be monitored in real time, since only the contact wire point just scanned by the ultrasonic transducer is checked. The examination device cannot be used to detect a contact wire break.
  • Another disadvantage is the need to operate a large number of maintenance vehicles equipped with the investigation facility.
  • the international publication WO 2008/095739 A1 discloses a device for detecting a mechanical defect in a wire of an overhead line.
  • a device for determining the tensile force of the wire is provided, which is connected to the wire and a support point.
  • the one direction can be designed as a load cell between the wire and a tensioning wheel, as a rotary angle meter of a rocker bearing the tensioning wheel, or as a position meter for a weight body hanging on the tensioning wheel.
  • a change in the tensile force of the contact wire can be caused by its temperature-related longitudinal migration, by its upward movement when driven on, by additional loads in the catenary system or by a ladder crack.
  • the device is connected to an evaluation device, which compares the tensile force with a target value and indicates a mechanical defect if the value falls below the target value, in particular before the contact wire is torn.
  • an evaluation device which compares the tensile force with a target value and indicates a mechanical defect if the value falls below the target value, in particular before the contact wire is torn.
  • progressive damage such as can arise from undulating unevenness in the contact wires, cannot be detected by this device either.
  • a monitoring device for a catenary of an overhead line system which has a contact wire held by a suspension cable for feeding energy into an electric traction vehicle.
  • the monitoring device comprises at least one sensor unit for detecting a signal triggered by a damaging event in the catenary, in particular in the contact wire.
  • the at least one sensor unit is connected in a stationary manner to the overhead line system in a monitoring area.
  • the monitoring device also includes an evaluation unit for analyzing the signal.
  • We at least one sensor unit is designed as an electroacoustic transducer which is acoustically coupled to the contact wire in order to convert an acoustic signal caused by a damaging event into an electrical signal.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method with which the state of an overhead contact line system arranged along a roadway can be monitored in real time with regard to a large number of possible damaging events.
  • the method is designed and provided to monitor the state of an overhead line system arranged along a roadway.
  • the overhead line system has an overhead line running above the roadway for supplying energy to an electrically or hybrid-electrically powered road vehicle using the roadway, which can be contacted for energy supply by a pantograph of the roadway vehicle.
  • video image data which at least partially represent the overhead line system, are recorded.
  • An actual state of the overhead contact line system is determined from the captured video image data.
  • the distribution, arrangement and alignment of the video cameras can be set up to monitor the overhead contact line system comprehensively or only partially, directed towards certain route components.
  • Focal lengths and opening angles of the camera fields of view are adapted to the respective sections of the overhead line system to be monitored. For example, the current state of rest, vibration behavior, presence, damage to the catenary systems or other line components of the overhead line system can be recorded.
  • the invention thus enables the condition of the overhead line to be monitored in real time. Possible faults in the overhead line system can also be localized much better and the potential danger to other road users can be checked more quickly.
  • thermal image data which at least partially represent the overhead line system, are recorded by means of at least one thermal imaging camera of the image recording system installed in the area of the roadway.
  • An actual state of the overhead line system is determined from the recorded thermal image data.
  • IR cameras can generate a thermal image that provides information about the temperature distribution on the recorded thermal image. This enables the image recording system to carry out an extended evaluation in order to draw conclusions about the condition of the overhead line system or the traffic situation via the temperatures of the overhead line, current collectors or road vehicles on the roadway.
  • the captured video image data and / or thermal image data are transmitted to an image reproduction system in a monitoring center.
  • the transmitted video image data and / or thermal image data for determining the actual state of the overhead line system are displayed on a screen of the image display system.
  • the monitoring by an operator in a monitoring center can be carried out by in- inspection of the displayed video image data can be made.
  • the monitoring center can, for example, be a car control center in which the video image data are also evaluated with regard to the traffic situations. The operator recognizes possible damage or malfunctions of the overhead contact line system on the screen and can initiate measures to eliminate them.
  • the captured video image data and / or thermal image data are transmitted to an image evaluation system for automated image analysis.
  • the transmitted video image data and / or thermal image data are analyzed by means of trained image evaluation algorithms to determine the actual status of the overhead line system.
  • the automated image analysis can support the operator in the monitoring center by recognizing certain actual states as possible damage or malfunction of components of the overhead line system and displaying them to the operator for evaluation. If the error rate is sufficiently low, the automated image analysis can completely replace the operator.
  • a deviation of the determined actual state of the overhead line system from the target states of the overhead line system stored in a database of the image evaluation system is calculated by means of the image evaluation algorithms.
  • image evaluation algorithms are trained in that a database of target states of the overhead line system is recorded. There are target states for each of the video and / or thermal imaging cameras, the projected nominal state of the overhead line system and operationally tolerable position, movement and temperature deviations.
  • the database also includes a large number of actual states of the overhead line system, which characterize a defect or a fault in the overhead line system, with this database can be continuously supplemented with new fault patterns during operation of the catenary system.
  • target states of the overhead line system for different operating parameters and / or for different environmental parameters are stored in the database.
  • the target states of the overhead line system used to determine the deviation are selected as a function of the measured operating and / or environmental parameters.
  • Different target states of the overhead line system can exist with operationally different currents, voltages or powers in the overhead line or in the substation of the overhead line system.
  • different target states of the overhead line system can exist with different ambient air temperatures, wind speeds, precipitation or the like that act on the overhead line system.
  • a position of rest and / or a vibration behavior of route components of the overhead line system are determined as the actual state.
  • a continuous geometrical detection of the rest position of catenaries and / or transverse support devices and / or hanging columns and / or Spannvor devices and / or line separators and / or masts of the overhead line system is compared with the rest position according to the target state to detect a misalignment, a defect or to find a complete absence. For example, a crack in a contact wire or support cable can be detected.
  • the contact wire can also be monitored by video and thermal image information with a continuous current flow.
  • the position of the contact wire its target state is known under all operating parameters due to the configuration data for the system design. If the situation changes outside of a permissible area, for example due to a contact wire crack or excessive ice, an alarm can be triggered. Alternatively, the hanging columns can also be monitored. If they vibrate too quickly or if they leave the specified work area in accordance with the target state, an error could be expected.
  • people and / or objects in the monitoring area of the overhead line system are determined as the actual state.
  • line components of the overhead line system can be monitored against vandalism.
  • An alarm can be triggered if a person recognizable on video and / or thermal image approaches the section boxes on the catenary masts.
  • Disturbing objects in the area of the overhead line such as trees that have grown in or fallen, parts of plants, tarpaulins, ice curtains and the like, can also be detected.
  • an alarm can automatically be triggered to verify the status and, if necessary, measures to remove the objects can be initiated.
  • a number of pantograph passages and / or a lift height of the contact wire in a pantograph pass are determined as the actual state. This allows conclusions to be drawn about the wear and tear on the contact wires.
  • the contact wire changes its static position of rest while it is being used with otherwise the same environmental parameters. The combination of these data allows a much more complex monitoring of the overhead contact line system, which enables a comprehensive evaluation, in particular with regard to wear behavior, maintenance and repair.
  • the actual state is an occurrence of an arc on the overhead contact line system.
  • Recurring short-term faults such as arcing can be compared with the operating data from the overhead line system, such as current, voltage, power and other sensor data. A more detailed evaluation of the severity of the malfunction and the possible effects on the system can be made from this data. From a defined frequency, an alarm can be generated and / or the system can be switched off.
  • a change in its heat distribution and / or its rest position caused by a specifically triggered current flow in the overhead line is determined as the actual state.
  • the actual change in the contact wire heat distribution and / or the contact wire position can be checked and compared with a target change, for example an initial measurement after construction plus wear and tear. If the actual change in the contact wire exceeds the specified limit values, the catenary system must be checked and, if necessary, readjusted or repaired.
  • a heat distribution in the overhead line is determined as the actual state. Based on the electrical consumption values in the substation, the expected heat build-up in the contact wire is calculated. If the thermal image data reveals a discernible deviation from the target state during monitoring, an alarm can be triggered for a possible malfunction.
  • An increased temperature can, for example, indicate an impairment of the electrical conductivity due to excessive abrasion of the contact wire. If the temperature is too low, this can indicate a defect in the power supply or an ice layer on the contact wire.
  • the determined actual State and / or based on the determined deviation of the actual state from one of the target states automatically triggered a status report about detected wear or a detected fault.
  • the automated output of the status report can contain the specific findings and possible remedial measures.
  • video image data which at least partially represent the roadway and road vehicles using it, are recorded by means of the at least one video camera.
  • a current traffic condition on the lane is determined from the captured video image data.
  • FIG. 1 shows a monitoring system for performing the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a flow chart of the method according to the invention is illustrated schematically.
  • a monitoring system is provided for carrying out the method according to the invention for monitoring the status of an overhead contact line system 4 arranged along a roadway 1.
  • the overhead line system 4 is used to supply energy to an electrically or hybrid-electrically driven road vehicle 2 using the lane 1, for example se of a truck or bus.
  • the overhead contact line system 4 has a two-pole overhead line running above the carriageway 1, which comprises two contact wires 5 arranged parallel to one another, at the same height above the carriageway 1 and symmetrically to the center of a lane.
  • Each contact wire 5 hangs over hangers 7 on a support cable 6 in the manner of a chain mechanism 8.
  • the contact wires 5 could also be attached without support ropes and hangers.
  • the two catenaries 8 are fastened to masts 10 via Quertragein directions 9, which are at the side of the lane 1.
  • the electrical energy is provided via a substation 11, in which measuring devices are provided for recording current operating data, in particular current, voltage and power to the overhead line.
  • the contact wires 5 of the catenaries 8, which are designed as positive and negative poles are contacted by a pantograph 3 of the road vehicle 2.
  • an environmental sensor system 12 for capturing environmental data, in particular air temperature and wind speed, is attached to the mast 10. The environmental data can also be obtained from other information sources.
  • the monitoring system comprises an image recording system 13 with video cameras 14 installed in the area of the roadway 1 for capturing video image data. It can additionally include thermal imaging cameras 15 for capturing thermal image data, which are installed, for example, with the video cameras 14 on a camera mast, an overhead line mast, a transverse support device, a sign gantry or some other bridge structure.
  • the video and thermal image data represent a certain section of the overhead line system 4, which is determined by the location, orientation, field of view and distance of the respective camera 14 and 15.
  • the monitoring system comprises an image reproduction system 17, which is used to display the captured video and thermal image data on a screen 18 is provided. It also includes an image evaluation system
  • the data processing means 20 are connected to a database 21 of the image evaluation system 19 in which the target states of the overhead line system 4 are stored.
  • target states of the overhead line system 4 for different operating parameters and for different environmental parameters can be stored in the database 21.
  • a position of rest and / or a vibration behavior of line components of the overhead line system 4 in particular of chain works 8 and / or cross support devices 9 and / or hanging pillars and / or tensioning devices and / or section separators and / or masts 10 of the overhead line system can be parameter-dependent target states 4 must be saved.
  • a monitoring area of the overhead line system 4 it can be stored as a target state that people and / or disturbing objects are not present therein.
  • a certain elevation height of the contact wire 5 in the case of a pantograph passage can also be stored as the desired state.
  • the absence of arcs on the overhead line system 4 can also be stored as a target state.
  • a change in its rest position caused by a specifically triggered current flow in the overhead line 5 can be stored as the target state.
  • a specific heat distribution in the overhead line 5 can be stored in the database 21 as the target state.
  • video image data are recorded in a step V by means of the video cameras 14 and thermal image data of sections of the overhead line system 4 are recorded in a step W by means of the thermal image cameras.
  • the captured video and thermal image data can be transmitted to the image display system 17, where they are displayed on the screen 18 in a step M in order to determine the actual state of the overhead contact line system 4.
  • the current status can be determined by observing the image display Gen detectable by an operator who knows the target state of the overhead line system 4 from expertise and experience.
  • the captured video and thermal image data can be transmitted additionally or exclusively to the image evaluation system 19 for automated image analysis, where they are analyzed in a step A using trained image evaluation algorithms to determine the actual state of the overhead line system 4.
  • a deviation of the determined actual state of the overhead line system 4 from the desired states of the overhead line system 4 stored in the database 21 is calculated.
  • current operating parameters such as electrical variables in the substation 11
  • U current environmental parameters such as weather data
  • the actual state can be a rest position and / or a vibration behavior of line components of the overhead line 4, in particular of catenaries 8 and / or transverse support devices 9 and / or hanging columns and / or tensioning devices and / or line separators and / or masts 10 and the like, are determined to determine whether and, if necessary, how much this deviates from the target state.
  • a presence of people in an access area of the overhead line system 4 that is to be monitored can be determined as the actual state in order to be able to counteract vandalism or dangerous situations.
  • a number of pantograph passages and / or a lift height of the contact wire 5 in the case of a pantograph pass can also be determined as the actual state, which draws conclusions about the state of wear of the contact wire 5 allows.
  • the occurrence of an arc on the overhead line system 4 can be determined as the actual state, from which the location of a possible fault point can be derived.
  • a change in its rest position brought about by a targeted current flow in the overhead line 5 can then also be determined as the actual state in order to infer the closure state from the behavior observed.
  • a heat distribution in the overhead line 5 can be determined as the actual state in order to draw conclusions about faults from possible overheating points.
  • video cameras 14 can also record video image data which represent at least some of the roadway 1 and road vehicles 2 using it. From the captured video image data, a current traffic condition on lane 1, such as a traffic jam or a burning vehicle, can be averaged in step A and output as a status report about the traffic situation in step Z.
  • a current traffic condition on lane 1 such as a traffic jam or a burning vehicle
  • step A can be averaged in step A and output as a status report about the traffic situation in step Z.
  • an already installed automatic fault detection system for highways or motorways can advantageously be used for the monitoring method according to the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandsüberwachung einer entlang einer Fahrbahn (1) angeordneten Oberleitungsanlage (4), welche zur Energieversorgung eines die Fahrbahn (1) benutzenden, elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugs (2) eine oberhalb der Fahrbahn (1) verlaufende Oberleitung (5) aufweist, die zur Energieeinspeisung durch einen Stromabnehmer (3) des Straßenfahrzeugs (2) kontaktierbar ist. Dabei werden mittels eines Bildaufnahmesystems (13) mit mindestens einer im Bereich der Fahrbahn (1) installierten Videokamera (14) Videobilddaten, welche die Oberleitungsanlage (4) wenigstens ausschnittsweise repräsentieren, erfasst (Schritt V). Aus den erfassten Videobilddaten wird ein Ist-Zustand der Oberleitungsanlage (4) ermittelt. Hierdurch kann in Echtzeit der Zustand der Oberleitungsanlage hinsichtlich einer Vielzahl möglicher schädigender Ereignisse überwacht werden.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Zustandsüberwachung einer entlang einer Fahr bahn angeordneten Oberleitungsanlage
Oberleitungsanlagen werden seit langem zur elektrischen Ener gieversorgung von elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugen im Eisenbahnverkehr eingesetzt, seit kurzem aber auch für elektrisch oder hybridelektrisch angetriebene Straßenfahrzeu gen des Schwerlastverkehrs erprobt. Dabei wird elektrische Energie während der Fahrt des Straßenfahrzeugs mittels eines fahrzeugseitigen Stromabnehmers, der eine zweipolige Oberlei tung der Oberleitungsanlage kontaktiert, in das Straßenfahr zeug eingespeist. Die Oberleitung weist zwei Fahrdrähte auf, von welchen einer als Plus- und der andere als Minuspol aus gebildet ist. Die Fahrdrähte sind über Hänger an je einem Tragseil der Oberleitungsanlage aufgehangen und bilden zwei parallel über beispielsweise dem rechten Fahrstreifen einer Fahrbahn angeordnete Kettenwerke. Die Kettenwerke sind an Quertrageinrichtungen befestigt, welche wiederum an seitlich der Fahrbahn stehende Masten angebracht sind, und werden durch Spanneinrichtungen abgespannt. Die Oberleitungsanlage kann elektrisch in Speiseabschnitte unterteilt sein, die je weils durch ein oder mehrere Unterwerke mit elektrischer Energie versorgt werden.
Eine Oberleitungsanlage unterliegt einerseits dauernden me chanischen Betriebslasten durch schleifende Stromabnehmer der Fahrzeuge und durch die Abspannkräfte. Andererseits unter liegt sie dem Verschleiß durch nicht optimal geführte oder abgenutzte Stromabnehmer, durch Lichtbögen und durch Entla dungen oder auch mechanischem Verschleiß. Während der Befah rung treten wechselnde dynamische Lasten in den Kettenwerken der Oberleitung auf. Zudem beeinflussen die wechselnden ther mischen Belastungen durch die Betriebsströme in der Oberlei tung und die Umgebungsbedingungen die Dauerbetriebsfestigkeit und damit die Lebensdauer erheblich. Steht die Oberleitungsanlage aufgrund von Beschädigungen, Verschleiß oder sonstigen Störungen nicht zur Verfügung, so entfällt die infrastrukturseitige Energieversorgung der Stra ßenfahrzeuge, was diese zum Energiebezug über einen fahrzeug seitigen Dieselgenerator oder aus einem Energiespeicher oder zu einer Fahrtunterbrechung zwingt. Darüber hinaus können Schäden oder Abnutzungen der Oberleitungsanlage zu gefährli chen Verkehrssituationen auf der Fahrbahn führen, die betrei berseitig schnell erkannt und durch geeignete Maßnahmen gesi chert und behoben werden müssen. Es sind daher unterschiedli che Vorrichtungen und Verfahren bekannt, das Kettenwerk einer Oberleitungsanlage, insbesondere dessen Fahrdraht, auf schä digende Ereignisse zu überwachen.
So ist aus der Offenlegungsschrift DE 102007 015 576 Al ein System und ein Verfahren zur Überwachung eines Fahrdrahtes bekannt, wobei eine Überwachungsleitung entlang eines zur elektrischen Versorgung eines Schienenfahrzeugs dienenden Fahrdrahtes aufgespannt ist. Die Überwachungsleitung ist der art mechanisch mit dem Fahrdraht gekoppelt, dass bei einem Bruch des Fahrdrahtes die Überwachungsleitung zusammen mit dem Fahrdraht bricht. Eine Auswerteeinrichtung ist ausgebil det, den Bruch der Überwachungsleitung zu erfassen. Dieses Überwachungssystem erfordert einen erheblichen Aufwand durch die Verlegung der Überwachungsleitung über den gesamten Über wachungsbereich. Es vermag zwar zuverlässig einen Bruch eines Fahrdrahtes erkennen, wird aber im Schadensfall zerstört und muss daraufhin erneuert werden. Außerdem kann das Überwa chungssystem andere schädigende Ereignisse als Brüche nicht erfassen.
Zerstörungsfrei arbeitet dagegen eine aus der Offenlegungs schrift DE 102006 031 919 Al bekannte akustische Einrichtung zur Untersuchung eines Fahrdrahtes einer zur elektrischen Gleichspannungsversorgung eines Schienentriebfahrzeugs be stimmten Oberleitung. Die Einrichtung ist mit mindestens ei ner Sende-/Empfangseinheit zur Ultraschallstrahlung ausge führt, die wenigstens einen Ultraschallwandler aufweist. Der Ultraschallwandler sendet mindestens einen Ultraschallpuls in den Fahrdraht aus und empfängt einen vom Fahrdraht reflek tierten Anteil des Ultraschallpulses. Als ultraschalldurch lässiges Kopplungsmittel zwischen Ultraschallwandler und Fahrdraht ist ein Schmiermittel vorgesehen, mit dem der Fahr draht zur Minderung des Verschleißes beim Befahren durch ei nen Stromabnehmer versehen ist. Diese Untersuchungseinrich tung erkennt Materialschäden, wie beispielsweise Risse, Fehl stellen und andere Anomalien im Fahrdraht. Durch die Anord nung der Untersuchungseinrichtung auf einem Wartungsfahrzeug, welches das Schmiermittel aufträgt, kann der komplette Fahr draht nicht in Echtzeit überwacht werden, da immer nur die gerade durch den Ultraschallwandler abgetastete Fahrdraht stelle geprüft wird. Zur Erkennung eines Fahrdrahtbruches ist die Untersuchungseinrichtung nicht einsetzbar. Nachteilig ist auch der erforderliche Betrieb einer Vielzahl an mit der Un tersuchungseinrichtung ausgestatteten Wartungsfahrzeugen.
Die internationale Veröffentlichung WO 2008/095739 Al offen bart eine Vorrichtung zum Erkennen eines mechanischen Defekts in einem Draht einer Oberleitung. Hierzu ist eine Einrichtung zur Bestimmung der Zugkraft des Drahtes vorgesehen, die mit dem Draht und einem Stützpunkt in Verbindung steht. Die Ein richtung kann als Kraftmessdose zwischen dem Draht und einem Spannrad, als Drehwinkelmesser einer das Spannrad tragenden Wippe oder als Positionsmesser eines am Spannrad hängenden Gewichtskörpers ausgebildet sein. Eine Änderung der Zugkraft des Fahrdrahtes kann durch dessen temperaturbedingte Längs wanderung, durch dessen Anhub bei Befahrungen, durch Zusatz lasten im Kettenwerk oder durch einen Leiterriss bedingt sein. Die Einrichtung ist mit einer Auswerteeinrichtung ver bunden, welche die Zugkraft mit einem Sollwert vergleicht und bei Unterschreiten des Sollwertes einen mechanischen Defekt anzeigt, insbesondere schon bevor der Fahrdraht gerissen ist. Allerdings sind auch durch diese Vorrichtung fortschreitende Schädigungen, wie sie etwa durch wellige Unebenheiten der Fahrdrähte entstehen können, nicht erfassbar. Aus der Offenlegungsschrift DE 102010 041 715 Al ist eine Überwachungseinrichtung für ein Kettenwerk einer Oberlei tungsanlage bekannt, welches einen von einem Tragseil gehal tenen Fahrdraht zur Energieeinspeisung in ein elektrisches Triebfahrzeug aufweist. Die Überwachungseinrichtung umfasst wenigstens eine Sensoreinheit zur Erfassung eines durch ein schädigendes Ereignis im Kettenwerk, insbesondere im Fahr draht, ausgelöstes Signal. Die wenigstens eine Sensoreinheit ist in einem Überwachungsbereich stationär mit der Oberlei tungsanlage verbunden. Die Überwachungseinrichtung umfasst auch eine Auswertungseinheit zur Analyse des Signals. Die we nigstens eine Sensoreinheit ist als elektroakustischer Wand ler ausgebildet, der akustisch mit dem Fahrdraht gekoppelt ist, um ein von einem schädigenden Ereignis verursachtes akustisches Signal in ein elektrisches Signalumzuwandeln.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit der in Echtzeit der Zustand einer ent lang einer Fahrbahn angeordneten Oberleitungsanlage hinsicht lich einer Vielzahl möglicher schädigender Ereignisse über wacht werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Pa tentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Demnach ist das Verfahren ausgebildet und dazu vorgesehen, den Zustand einer entlang einer Fahrbahn angeordneten Ober leitungsanlage zu überwachen. Die Oberleitungsanlage weist zur Energieversorgung eines die Fahrbahn benutzenden, elek trisch oder hybridelektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugs eine oberhalb der Fahrbahn verlaufende Oberleitung auf, die zur Energieeinspeisung durch einen Stromabnehmer des Straßen fahrzeugs kontaktierbar ist. Dabei werden mittels eines Bild aufnahmesystems mit mindestens einer im Bereich der Fahrbahn installierten Videokamera Videobilddaten, welche die Oberlei tungsanlage wenigstens ausschnittsweise repräsentieren, er fasst. Aus den erfassten Videobilddaten wird ein Ist-Zustand der Oberleitungsanlage ermittelt. Die Verteilung, Anordnung und Ausrichtung der Videokameras kann dazu eingerichtet sein, die Oberleitungsanlage flächendeckend oder auch nur teilwei se, auf bestimmte Streckenkomponenten gerichtet zu überwa chen. Brennweiten und Öffnungswinkel der Kamerasichtfelder sind an die jeweiligen zu überwachenden Ausschnitte der Ober leitungsanlage angepasst. Als Ist-Zustand können beispiels weise Ruhelage, Schwingungsverhalten, Vorhandensein, Beschä digungen der Kettenwerke oder anderer Streckenkomponenten der Oberleitungsanlage erfasst werden. Die Erfindung ermöglicht damit eine Überwachung des Oberleitungszustands in Echtzeit. Mögliche Störungen der Oberleitungsanlage können auch deut lich besser lokalisiert werden und die potenzielle Gefährdung für andere Verkehrsteilnehmer schneller geprüft werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mittels mindestens einer im Bereich der Fahrbahn installierten Wärmebildkamera des Bildaufnahmesys tems Wärmebilddaten, welche die Oberleitungsanlage wenigstens ausschnittsweise repräsentieren, erfasst. Dabei wird aus den erfassten Wärmebilddaten ein Ist-Zustand der Oberleitungsan lage ermittelt. Neben den oben genannten Videokameras, die ein RGB-Signal übertragen, können IR-Kameras ein Wärmebild erzeugen, das Informationen über die Temperaturverteilung auf dem aufgenommenen Wärmebild gibt. Dies ermöglicht dem Bild aufnahmesystem eine erweiterte Auswertung, um über Temperatu ren der Oberleitung, von durchlaufenden Stromabnehmern oder von Straßenfahrzeugen auf der Fahrbahn Rückschlüsse auf den Zustand der Oberleitungsanlage oder der Verkehrssituation zu treffen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens werden die erfassten Videobilddaten und/oder Wärmebilddaten an ein Bildwiedergabesystem in einer Überwachungszentrale übertragen. Dabei werden die übertrage nen Videobilddaten und/oder Wärmebilddaten zur Ermittlung des Ist-Zustands der Oberleitungsanlage auf einem Bildschirm des Bildwiedergabesystems dargestellt. Hier kann die Überwachung durch einen Operator in einer Überwachungszentrale durch In- augenscheinnahme der dargestellten Videobilddaten vorgenommen werden. Die Überwachungszentrale kann beispielsweise eine Au tobahnleitzentrale sein, in der auch die Videobilddaten hin sichtlich der Verkehrssituationen ausgewertet werden. Der Operator erkennt auf dem Bildschirm mögliche Beschädigungen oder Störungen der Oberleitungsanlage und kann Maßnahmen zu deren Beseitigung einleiten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens werden die erfassten Videobilddaten und/oder Wärmebilddaten an ein Bildauswertungssystem zur au tomatisierten Bildanalyse übertragen. Dabei werden die über tragenen Videobilddaten und/oder Wärmebilddaten zur Ermitt lung des Ist-Zustands der Oberleitungsanlage mittels trai nierter Bildauswertungsalgorithmen analysiert. Die automati sierte Bildanalyse kann den Operator in der Überwachungszent rale unterstützten, indem bestimmte Ist-Zustände als mögliche Beschädigung oder Störung von Komponenten der Oberleitungsan lage erkannt und dem Operator zur Evaluierung angezeigt wer den. Bei hinreichend niedriger Fehlerquote kann die automati sierte Bildanalyse den Operator auch ganz ersetzen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens wird mittels der Bildauswertungsalgo rithmen eine Abweichung des ermittelten Ist-Zustands der Oberleitungsanlage von in einer Datenbank des Bildauswer tungssystems gespeicherten Soll-Zuständen der Oberleitungsan lage berechnet. Vor Inbetriebnahme des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens werden Bildauswertungsalgorithmen trainiert, indem eine Datenbasis an Soll-Zuständen der Ober leitungsanlage aufgenommen werden. Dabei gibt es Soll- Zustände für jede der Video- und/oder Wärmebildkameras, die einen projektierten Nenn-Zustand der Oberleitungsanlage sowie betriebsbedingt tolerierbare Lage-, Bewegungs- und Tempera turabweichungen. Die Datenbasis umfasst auch eine Vielzahl an Ist-Zuständen der Oberleitungsanlage, die einen Defekt oder eine Störung der Oberleitungsanlage charakterisieren, wobei diese Datenbasis im Betrieb der Oberleitungsanlage laufend durch neue Störungsbilder ergänzt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens werden in der Datenbank Soll-Zustände der Oberleitungsanlage für unterschiedliche Betriebsparameter und/oder für unterschiedliche Umgebungsparameter gespeichert. Dabei werden die zur Ermittlung der Abweichung herangezogenen Soll-Zustände der Oberleitungsanlage in Abhängigkeit von ge messenen Betriebs- und/oder Umgebungsparametern ausgewählt. Unterschiedliche Soll-Zustände der Oberleitungsanlage können vorliegen bei betriebsbedingt unterschiedlichen Stromstärken, Spannungen oder Leistungen in der Oberleitung oder im Unter werk der Oberleitungsanlage. Ebenso können unterschiedliche Soll-Zustände der Oberleitungsanlage vorliegen bei umgebungs bedingt unterschiedlichen Lufttemperaturen, Windgeschwindig keiten, Niederschlägen oder dergleichen, die auf die Oberlei tungsanlage einwirken. Durch Kombination der betriebs und/oder umgebungsbedingt vorliegenden Felddaten mit den Vi deo- und/oder Wärmebilddaten können dann neue Informationen zum Zustand der Oberleitungsanlage generiert werden. Mit die sem Zustand können Aussagen zu aktuell auftretenden Schäden und Störungen, aber auch zu zukünftig entstehenden Störungen erzeugt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens werden als Ist-Zustand eine Ruhelage und/oder ein Schwingungsverhalten von Streckenkomponenten der Oberleitungsanlage ermittelt. Eine kontinuierliche geometri sche Erfassung der Ruhelage von Kettenwerken und/oder Quer trageinrichtungen und/oder Hängersäulen und/oder Spannvor richtungen und/oder Streckentrennern und/oder Masten der Oberleitungsanlage wird mit der Ruhelage gemäß Soll-Zustand verglichen, um eine Fehlstellung, einen Defekt oder ein kom plettes Fehlen festzustellen. So kann beispielsweise ein Riss eines Fahrdrahtes oder Tragseils erkannt werden. Es kann auch der Fahrdraht durch Video- und Wärmebildinformationen bei kontinuierlichem Stromfluss überwacht werden. Hinsichtlich der Lage des Fahrdrahtes ist dessen Soll-Zustand unter allen Betriebsparametern aufgrund der Projektierungsdaten beim An lagendesign bekannt. Ändert sich die Lage außerhalb eines zu lässigen Bereiches, zum Beispiel durch einen Fahrdrahtriss oder zu starken Eisbehang, kann ein Alarm ausgelöst werden. Alternativ können auch die Hängesäulen überwacht werden. Schwingen sie zu schnell oder verlassen sie den vorgegebenen Arbeitsbereich gemäß Soll-Zustand, könnte ein Fehler zu er warten sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens werden als Ist-Zustand Personen und/oder Gegenstände in Überwachungsbereich der Oberleitungs anlage ermittelt. Hierdurch können Streckenkomponenten der Oberleitungsanlage gegen Vandalismus überwacht werden. Nähert sich eine auf Video- und/oder Wärmebild erkennbare Person den Streckenkästen an den Fahrleitungsmasten kann ein Alarm aus gelöst werden. Ebenso können störende Gegenstände im Bereich der Oberleitung, wie einwachsende oder umgestürzte Bäume, Pflanzenteile, Planen, Eisbehang und dergleichen, erkannt werden. Auch hier kann automatisch ein Alarm ausgelöst wer den, um den Zustand zu verifizieren und erforderlichenfalls Maßnahmen zur Entfernung der Gegenstände eingeleitet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens werden als Ist-Zustand eine Anzahl an Stromabnehmerdurchgängen und/oder eine Anhubhöhe des Fahr drahtes bei einem Stromabnehmerdurchgang ermittelt. Hierdurch lassen sich Rückschlüsse auf die Abnutzung der Fahrdrähte ziehen. Zusätzlich verändert der Fahrdraht während seiner Ab nutzung bei ansonsten gleichen Umgebungsparametern seine sta tische Ruhelage. Die Kombination dieser Daten erlaubt eine deutlich komplexere Überwachung der Oberleitungsanlage, die eine umfangreiche Auswertung, insbesondere hinsichtlich Ver schleißverhalten, Wartung und Instandhaltung, ermöglicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens wird als Ist-Zustand ein Auftreten eines Lichtbogens an der Oberleitungsanlage ermittelt. Wie derkehrend auftretende kurzzeitige Störungen, zum Beispiel Lichtbögen, können mit den Betriebsdaten aus der Oberlei tungsanlage, etwa Strom, Spannung, Leistung und weiteren Sen sordaten abgeglichen werden. Aus diesen Daten kann eine de tailliertere Auswertung der Schwere der Störung und der mög lichen Auswirkungen auf die Anlage erfolgen. Ab einer defi nierten Häufigkeit kann dann ein Alarm generiert und/oder die Anlage abgeschaltet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens wird als Ist-Zustand eine durch einen gezielt ausgelösten Stromfluss in der Oberleitung bewirkte Veränderung ihrer Wärmeverteilung und/oder ihrer Ruhelage er mittelt. Durch einen definiert eingeprägten Stromfluss kann die Ist-Veränderung der Fahrdrahtwärmeverteilung und/oder der Fahrdrahtlage geprüft und mit einer Soll-Veränderung, zum Beispiel einer Initialmessung nach Errichtung zuzüglich Ab nutzung, abgeglichen werden. Überschreitet die Ist-Veränder ung des Fahrdrahts die vorgegebenen Grenzwerte, muss die Oberleitungsanlage überprüft und gegebenenfalls nachjustiert oder instandgesetzt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens wird als Ist-Zustand eine Wärmever teilung in der Oberleitung ermittelt. Aufgrund der elektri schen Verbrauchswerte im Unterwerk wird eine erwartete Wär meausbildung im Fahrdraht errechnet. Ergeben die Wärmebildda ten bei der Überwachung eine erkennbare Abweichung vom Soll- Zustand, kann ein Alarm für eine mögliche Störung ausgelöst werden. Eine erhöhte Temperatur kann zum Beispiel auf eine Beeinträchtigung der Stromleitfähigkeit durch zu starken Ab rieb des Fahrdrahts hinweisen. Eine zu niedrige Temperatur kann auf einen Defekt in der Spannungsversorgung oder auf ei nen Eisbelag auf dem Fahrdraht hindeuten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens wird anhand des ermittelten Ist- Zustandes und/oder anhand der ermittelten Abweichung des Ist- Zustandes von einem der Soll-Zustände automatisiert eine Zu standsmeldung über festgestellten Verschleiß oder eine fest gestellte Störung ausgelöst. Die automatisierte Ausgabe der Zustandsmeldung kann neben dem Ort des festgestellten Ereig nisses und dem Zeitpunkt der Feststellung den konkreten Be fund sowie mögliche Maßnahmen zu dessen Abhilfe enthalten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens werden mittels der mindestens einen Videokamera Videobilddaten, welche die Fahrbahn und diese be nutzende Straßenfahrzeuge wenigstens ausschnittsweise reprä sentieren, erfasst. Dabei wird aus den erfassten Videobildda ten ein aktueller Verkehrszustand auf der Fahrbahn ermittelt. Hierdurch das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung ei nes Oberleitungszustands kombiniert werden mit einer Ver- kehrsüberwachung . So können mittels Bildauswertungsalgorith men Vorfälle beziehungsweise Störfälle auf der Fahrbahn er kannt werden, beispielsweise Verkehrsstaus oder Unfälle oder durch zusätzliche Auswertung von Wärmebildern auch Fahrzeug brände.
Weitere Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Ver fahrens ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen, in deren
FIG 1 ein Überwachungssystem zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens und
FIG 2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch veranschaulicht sind.
Ein Überwachungssystem gemäß FIG 1 ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Zustandsüberwachung einer entlang einer Fahrbahn 1 angeordneten Oberleitungsanlage 4 vorgesehen. Die Oberleitungsanlage 4 dient der Energieversor gung eines die Fahrbahn 1 benutzenden, elektrisch oder hyb ridelektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugs 2, beispielswei- se eines Lastkraftwagens oder Busses. Die Oberleitungsanlage 4 weist eine oberhalb der Fahrbahn 1 verlaufende, zweipolige Oberleitung auf, die zwei parallel zueinander, auf gleicher Höhe über der Fahrbahn 1 und symmetrisch zu einer Fahrstrei fenmitte angeordnete Fahrdrähte 5 umfasst. Jeder Fahrdraht 5 hängt über Hänger 7 an einem Tragseil 6 nach Art eines Kettenwerks 8. Die Fahrdrähte 5 könnten aber auch ohne Trag seile und Hänger befestigt sein. Im dargestellten Ausfüh rungsbeispiel sind die beiden Kettenwerke 8 über Quertragein richtungen 9 an Masten 10 befestigt, die seitlich der Fahr bahn 1 stehen. Für einen Speiseabschnitt der Oberleitungsan lage 4 wird die elektrische Energie über ein Unterwerk 11 be reitgestellt, in dem Messgeräte zur Erfassung von aktuellen Betriebsdaten, insbesondere von Stromstärke, Spannung und Leistung zur Oberleitung, vorgesehen sind. Zur Energieein speisung werden die als Plus- und Minuspol ausgebildeten Fahrdrähte 5 der Kettenwerke 8 durch einen Stromabnehmer 3 des Straßenfahrzeugs 2 kontaktiert. Im dargestellten Ausfüh rungsbeispiel ist eine Umgebungssensorik 12 zur Erfassung von Umgebungsdaten, insbesondere von Lufttemperatur und Windge schwindigkeit, am Mast 10 angebracht. Die Umgebungsdaten kön nen auch aus anderen Informationsquellen beschafft werden.
Das Überwachungssystem umfasst streckenseitig ein Bildaufnah mesystems 13 mit im Bereich der Fahrbahn 1 installierten Vi deokameras 14 zur Erfassung von Videobilddaten. Es kann zu sätzlich Wärmebildkameras 15 zur Erfassung von Wärmebilddaten umfassen, die beispielsweise mit den Videokameras 14 an einem Kameramast, einem Oberleitungsmast, einer Quertrageinrich tung, einer Schilderbrücke oder einem sonstigen Brückenbau werk installiert sind. Die Video- und Wärmebilddaten reprä sentieren einen gewissen Ausschnitt der Oberleitungsanlage 4, der durch Standort, Ausrichtung, Sichtfeld und -weite der je weiligen Kamera 14 bzw. 15 festgelegt ist.
Das Überwachungssystem umfasst in einer Überwachungszentrale 16 ein Bildwiedergabesystem 17, welches zur Darstellung der erfassten Video- und Wärmebilddaten auf einem Bildschirm 18 vorgesehen ist. Es umfasst ferner ein Bildauswertungssystem
19 zur automatisierten Bildanalyse mittels trainierter Bild auswertungsalgorithmen, welche auf Datenverarbeitungsmittel
20 des Bildauswertungssystems 19 ausgeführt werden. Die Da tenverarbeitungsmittel 20 sind mit einer Datenbank 21 des Bildauswertungssystems 19 verbunden, in der Soll-Zustände der Oberleitungsanlage 4 gespeichert sind. Für jede Videokamera 14 und für jede Wärmebildkamera 15 können in der Datenbank 21 Soll-Zustände der Oberleitungsanlage 4 für unterschiedliche Betriebsparameter und für unterschiedliche Umgebungsparameter gespeichert sein. Als Soll-Zustände können parameterabhängig eine Ruhelage und/oder ein Schwingungsverhalten von Strecken komponenten der Oberleitungsanlage 4, insbesondere von Ket tenwerken 8 und/oder Quertrageinrichtungen 9 und/oder Hänger säulen und/oder Spannvorrichtungen und/oder Streckentrennern und/oder Masten 10 der Oberleitungsanlage 4 gespeichert sein. Ebenso kann für einen Überwachungsbereich der Oberleitungsan lage 4 als Soll-Zustand gespeichert sein, dass darin Personen und/oder störende Gegenstände nicht präsent sind. Als Soll- Zustand kann auch eine bestimmte Anhubhöhe des Fahrdrahtes 5 bei einem Stromabnehmerdurchgang gespeichert sein. Auch kann die Abwesenheit von Lichtbögen an der Oberleitungsanlage 4 als Soll-Zustand hinterlegt sein. Des Weiteren kann als Soll- Zustand eine durch einen gezielt ausgelösten Stromfluss in der Oberleitung 5 bewirkte Veränderung ihrer Ruhelage gespei chert sein. Schließlich kann als Soll-Zustand eine bestimmte Wärmeverteilung in der Oberleitung 5 in der Datenbank 21 ab gelegt sein.
Gemäß FIG 2 werden bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Schritt V mittels der Videokameras 14 Vi deobilddaten und in einem Schritt W mittels der Wärmebildka meras 15 Wärmebilddaten von Ausschnitten der Oberleitungsan lage 4 erfasst. Die erfassten Video- und Wärmebilddaten kön nen an das Bildwiedergabesystem 17 übertragen werden, wo sie zur Ermittlung des Ist-Zustandes der Oberleitungsanlage 4 in einem Schritt M auf dem Bildschirm 18 dargestellt werden. Der aktuelle Ist-Zustand ist durch Beobachten der Bilddarstellun- gen durch einen Operator erfassbar, der den Soll-Zustand der Oberleitungsanlage 4 aus Sachkenntnis und Erfahrung kennt.
Die erfassten Video- und Wärmebilddaten können gemäß FIG 2 zusätzlich oder ausschließlich an das Bildauswertungssystem 19 zur automatisierten Bildanalyse übertragen werden, wo sie zur Ermittlung des Ist-Zustandes der Oberleitungsanlage 4 in einem Schritt A mittels trainierter Bildauswertungsalgorith men analysiert werden. Mittels der Bildauswertungsalgorithmen wird dabei eine Abweichung des ermittelten Ist-Zustands der Oberleitungsanlage 4 von in der Datenbank 21 gespeicherten Soll-Zuständen der Oberleitungsanlage 4 berechnet. Um beim Vergleich die den vorliegenden Betriebs- und Umgebungsparame tern entsprechenden Soll-Zustände zugrunde zu legen, werden in einem Schritt B aktuelle Betriebsparameter, wie elektri sche Größen im Unterwerk 11, und in einem Schritt U aktuelle Umgebungsparameter, wie Wetterdaten, gemessen und an den Da tenverarbeitungsmitteln 20 zugeführt. Anhand des ermittelten Ist-Zustandes und/oder anhand der ermittelten Abweichung des Ist-Zustandes von einem der Soll-Zustände kann dann in einem Schritt Z automatisiert eine Zustandsmeldung über festge stellten Verschleiß oder eine festgestellte Störung ausgelöst werden.
So kann beispielsweise als Ist-Zustand eine Ruhelage und/oder ein Schwingungsverhalten von Streckenkomponenten der Oberlei tungsanlage 4, insbesondere von Kettenwerken 8 und/oder Quer trageinrichtungen 9 und/oder Hängersäulen und/oder Spannvor richtungen und/oder Streckentrennern und/oder Masten 10 und dergleichen, ermittelt werden, um festzustellen, ob und gege benenfalls wie stark dieser vom Soll-Zustand abweicht. Ebenso kann als Ist-Zustand eine Anwesenheit von Personen in einem zu überwachenden Zutrittsbereich der Oberleitungsanlage 4 er mittelt werden, um Vandalismus oder Gefahrensituationen ent gegenwirken zu können. Als Ist-Zustand kann auch eine Anzahl an Stromabnehmerdurchgängen und/oder eine Anhubhöhe des Fahr drahtes 5 bei einem Stromabnehmerdurchgang ermittelt werden, was Rückschlüsse auf den Verschleißzustand des Fahrdrahtes 5 zulässt. Des Weiteren kann als Ist-Zustand ein Auftreten ei nes Lichtbogens an der Oberleitungsanlage 4 ermittelt werden, woraus sich der Ort einer möglichen Störstelle ableiten lässt. Dann kann als Ist-Zustand auch eine durch einen ge- zielt ausgelösten Stromfluss in der Oberleitung 5 bewirkte Veränderung ihrer Ruhelage ermittelt werden, um aus dem beo bachteten Verhalten auf den Verschließzustand zu schließen. Schließlich kann als Ist-Zustand eine Wärmeverteilung in der Oberleitung 5 ermittelt werden, um aus möglichen Überhit- zungsstellen auf Störungen rückzuschließen.
In dem Schritt V können von Videokameras 14 auch Videobildda ten erfasst werden, welche die Fahrbahn 1 und diese benutzen de Straßenfahrzeuge 2 wenigstens ausschnittsweise repräsen- tieren. Aus den erfassten Videobilddaten kann im Schritt A ein aktueller Verkehrszustand auf der Fahrbahn 1, wie zum Beispiel ein Verkehrsstau oder ein brennendes Fahrzeug, er mittelt und im Schritt Z als Zustandsmeldung über die Ver kehrssituation ausgegeben werden. In diesem Fall kann für das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren in vorteilhafter Weise ein bereits installiertes Automatisches Störfallerkennungs- system für Fernstraßen oder Autobahnen eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Zustandsüberwachung einer entlang einer Fahrbahn (1) angeordneten Oberleitungsanlage (4), welche zur Energieversorgung eines die Fahrbahn (1) benutzenden, elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenen Straßenfahr zeugs (2) eine oberhalb der Fahrbahn (1) verlaufende Oberlei tung (5) aufweist, die zur Energieeinspeisung durch einen Stromabnehmer (3) des Straßenfahrzeugs (2) kontaktierbar ist,
- wobei mittels eines Bildaufnahmesystems (13) mit mindestens einer im Bereich der Fahrbahn (1) installierten Videokamera (14) Videobilddaten, welche die Oberleitungsanlage (4) we nigstens ausschnittsweise repräsentieren, erfasst werden (Schritt V), und
- wobei aus den erfassten Videobilddaten ein Ist-Zustand der Oberleitungsanlage (4) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
- wobei mittels mindestens einer im Bereich der Fahrbahn (1) installierten Wärmebildkamera (15) des Bildaufnahmesystems (13) Wärmebilddaten, welche die Oberleitungsanlage (4) we nigstens ausschnittsweise repräsentieren, erfasst werden (Schritt W), und
- wobei aus den erfassten Wärmebilddaten ein Ist-Zustand der Oberleitungsanlage (4) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
- wobei die erfassten Videobilddaten und/oder Wärmebilddaten an ein Bildwiedergabesystem (17) in einer Überwachungszentra le (16) übertragen werden, und
- wobei die übertragenen Videobilddaten und/oder Wärmebildda ten zur Ermittlung des Ist-Zustands der Oberleitungsanlage
(4) auf einem Bildschirm (18) des Bildwiedergabesystems (17) dargestellt werden (Schritt M).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, - wobei die erfassten Videobilddaten und/oder Wärmebilddaten an ein Bildauswertungssystem (19) zur automatisierten Bildan alyse übertragen werden, und
- wobei die übertragenen Videobilddaten und/oder Wärmebildda ten zur Ermittlung des Ist-Zustands der Oberleitungsanlage
(4) mittels trainierter Bildauswertungsalgorithmen analysiert werden (Schritt A).
5. Verfahren nach Anspruch 4,
- wobei mittels der Bildauswertungsalgorithmen eine Abwei chung des ermittelten Ist-Zustands der Oberleitungsanlage (4) von in einer Datenbank (20) des Bildauswertungssystems (19) gespeicherten Soll-Zuständen der Oberleitungsanlage (4) be rechnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
- wobei in der Datenbank (20) Soll-Zustände der Oberleitungs anlage (4) für unterschiedliche Betriebsparameter, wie Strom stärke, Spannung oder Leistung in der Oberleitung (5) oder in einem Unterwerk (11) der Oberleitungsanlage (4), und/oder für unterschiedliche Umgebungsparameter, wie Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit oder dergleichen, gespeichert sind,
- wobei die zur Ermittlung der Abweichung herangezogenen Soll-Zustände der Oberleitungsanlage (4) in Abhängigkeit von gemessenen Betriebs- und/oder Umgebungsparametern ausgewählt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
- wobei als Ist-Zustand eine Ruhelage und/oder ein Schwin gungsverhalten von Streckenkomponenten der Oberleitungsanlage (4), insbesondere von Kettenwerken (8) und/oder Quertragein richtungen (9) und/oder Hängersäulen und/oder Spannvorrich tungen und/oder Streckentrennern und/oder Masten (10) der Oberleitungsanlage (4), ermittelt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, - wobei als Ist-Zustand Personen und/oder Gegenstände in ei nem Überwachungsbereich der Oberleitungsanlage (4) ermittelt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
- wobei als Ist-Zustand eine Anzahl an Stromabnehmerdurchgän gen und/oder eine Anhubhöhe des Fahrdrahtes (5) bei einem Stromabnehmerdurchgang ermittelt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
- wobei als Ist-Zustand ein Auftreten eines Lichtbogens an der Oberleitungsanlage (4) ermittelt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
- wobei als Ist-Zustand eine durch einen gezielt ausgelösten Stromfluss in der Oberleitung (5) bewirkte Veränderung der Wärmeverteilung in der Oberleitung (5) ermittelt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11,
- wobei als Ist-Zustand eine Wärmeverteilung in der Oberlei tung (5) ermittelt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
- wobei anhand des ermittelten Ist-Zustandes und/oder anhand der ermittelten Abweichung des Ist-Zustandes von einem der Soll-Zustände automatisiert eine Zustandsmeldung über festge stellten Verschleiß oder eine festgestellte Störung ausgelöst wird (Schritt Z).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
- wobei mittels der mindestens einen Videokamera (14) Video bilddaten, welche die Fahrbahn (1) und diese benutzende Stra ßenfahrzeuge (2) wenigstens ausschnittsweise repräsentieren, erfasst werden, und
- wobei aus den erfassten Videobilddaten ein aktueller Ver kehrszustand auf der Fahrbahn (1) ermittelt wird.
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