FR2846415A1 - Method for measuring the force of contact on a pantograph, comprises element which lengthens with the pantograph contact force and a Bragg fibre optic sensor which measures the length increase - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE MESURE DE LA FORCE DE CONTACT D'UN PANTOGRAPHEMETHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE CONTACT FORCE OF A PANTOGRAPHER
L'invention concerne un procédé et un dispositif pour mesurer la force de contact entre une prise de courant et une ligne de courant. Un véhicule ferroviaire automoteur est alimenté en énergie électrique The invention relates to a method and a device for measuring the contact force between an outlet and a power line. A self-propelled rail vehicle is supplied with electrical energy
par l'intermédiaire d'une ligne de courant sous forme de ligne aérienne. via a power line in the form of an overhead line.
L'amenée de l'énergie s'effectue au moyen d'une prise de courant (= pantographe). Un contact suffisant entre la ligne de courant et le pantographe 10 est alors d'une importance décisive pour la capacité à fonctionner du véhicule ferroviaire automoteur. Mais la force de contact réellement présente détermine aussi l'usure et éventuellement l'endommagement de la ligne de courant et du pantographe. La force de contact est la force avec laquelle une bande de frottement du pantographe est poussée contre la ligne aérienne (= is fil de contact). Une force de contact trop élevée implique une usure accrue du fil de contact et de la bande de frottement, une force de contact trop faible implique un contact électrique insuffisant. Ce dernier cas est aussi la cause de la formation d'arcs électriques et donc à nouveau d'une usure accrue. Une force de contact correctement réglée a donc aussi une grande importance The energy is supplied by means of a power outlet (= pantograph). Sufficient contact between the current line and the pantograph 10 is therefore of decisive importance for the ability to function of the self-propelled railway vehicle. However, the actual contact force also determines the wear and possibly the damage to the power line and the pantograph. Contact force is the force with which a pantograph friction strip is pushed against the overhead line (= is contact wire). Too high a contact force implies an increased wear of the contact wire and of the friction strip, a too low contact force implies an insufficient electrical contact. This latter case is also the cause of the formation of electric arcs and therefore again of increased wear. A correctly adjusted contact force is therefore also of great importance.
2 0 économique.2 0 economical.
L'article "Aktiv geregelter, akustisch optimierter Einholmstromabnehmer" de W. Baldauf et al., eb - Elektrische Bahnen 100 (2002) 5, pages 182 à 188, décrit une régulation active pour le réglage de la force de contact. Une détection correcte de la valeur actuelle de la force de The article "Aktiv geregelter, akustisch optimierter Einholmstromabnehmer" by W. Baldauf et al., Eb - Elektrische Bahnen 100 (2002) 5, pages 182 to 188, describes active regulation for adjusting the contact force. Correct detection of the current value of the force
2 5 contact est aussi nécessaire à une régulation de ce type. Contact is also necessary for regulation of this type.
La force de contact est déterminée jusqu'à présent au moyen de boîtes dynamométriques. Celles-ci se trouvent sur des points de fixation entre la bande de frottement et l'archet de pantographe. Il y a d'habitude à chaque extrémité de la bande de roulement un capteur de force de sorte qu'on utilise 30 globalement quatre capteurs de force pour un archet ayant typiquement deux bandes de frottement. La somme des quatre forces mesurées donne la force The contact force has so far been determined using torque boxes. These are located on fixing points between the friction strip and the pantograph bow. There is usually at each end of the tread a force sensor so that generally four force sensors are used for a bow typically having two friction bands. The sum of the four measured forces gives the force
de contact.of contact.
Actuellement, on utilise comme capteurs de force presque exclusivement des jauges extensométriques électriques. La force à mesurer Currently, almost exclusively electrical strain gauges are used as force sensors. The force to be measured
est introduite dans un corps de déformation qui allonge la jauge extensométrique. Mais un inconvénient de cette méthode est que ce type de capteur de force nécessite une alimentation en énergie électrique. is introduced into a deformation body which lengthens the strain gauge. However, a drawback of this method is that this type of force sensor requires a supply of electrical energy.
L'ensemble du pantographe, y compris la bande de frottement, est sous haute 5 tension, typiquement entre 1,5 kV et 25 kV, en particulier 15 kV pour la Deutsche Bahn. Le système avec jauge extensométrique est mis à un potentiel de haute tension et est alimenté par exemple par une batterie. Lors de l'utilisation de deux batteries de moto, on peut atteindre une durée de fonctionnement du système de 24 heures environ. Il existe aussi des essais 10 pour obtenir l'alimentation en énergie directement de la ligne aérienne. Mais The entire pantograph, including the friction strip, is under high voltage, typically between 1.5 kV and 25 kV, in particular 15 kV for Deutsche Bahn. The extensometric gauge system is set to a high voltage potential and is supplied, for example, by a battery. When using two motorcycle batteries, the system can last for approximately 24 hours. There are also 10 trials for obtaining power supply directly from the overhead line. But
ces solutions sont très coteuses et fragiles. these solutions are very expensive and fragile.
DE 197 25 906 CI révèle un dispositif à fibre optique pour déterminer la force de contact. Ce dispositif fonctionne avec un capteur dit à sonde de fibre. La force à mesurer est introduite sur un élément à ressort qui se 15 déforme. Le fléchissement est mesuré comme une variation de course. Pour avoir une précision suffisante, il faut des variations de course assez grandes c'est-à-dire des éléments à ressort relativement grands et volumineux pour une pression typique de 70 N à 100 N entre la bande de frottement et la ligne aérienne. Le volume de construction nécessaire est toutefois en contradiction 20 avec les conditions aérodynamiques recherchées pour un pantographe, en particulier dans le cas des trains à grande vitesse. La norme pertinente exige en effet que la résistance à l'air n'augmente pas de plus de 5 % à cause de DE 197 25 906 CI discloses a fiber optic device for determining the contact force. This device works with a so-called fiber probe sensor. The force to be measured is introduced onto a spring element which deforms. The deflection is measured as a stroke variation. To have sufficient accuracy, fairly large stroke variations are required, that is to say relatively large and bulky spring elements for a typical pressure of 70 N to 100 N between the friction strip and the overhead line. The volume of construction required is however in contradiction with the aerodynamic conditions sought for a pantograph, in particular in the case of high-speed trains. The relevant standard requires that the air resistance does not increase by more than 5% because of
l'installation du dispositif sensoriel. the installation of the sensory device.
L'invention vise donc un procédé et un dispositif qui permettent une 25 meilleure détection de la force de contact en comparaison de l'état de la technique. Pour résoudre ce problème en ce qui concerne le procédé, on a le The invention therefore relates to a method and a device which allow better detection of the contact force compared to the state of the art. To solve this problem with regard to the process, we have the
procédé selon l'invention.process according to the invention.
Le procédé selon l'invention est un procédé de mesure de la force de 3 0 contact entre un pantographe et une ligne de courant dans lequel a) au moins un capteur à réseau de Bragg à fibre optique est monté sur le pantographe, b) le capteur à réseau de Bragg à fibre optique est allongé mécaniquement sous l'action de la force de contact, C) un signal lumineux introduit dans le capteur à réseau de Bragg à fibre optique est modifié dans au moins une longueur d'onde en raison de l'allongement mécanique, et The method according to the invention is a method of measuring the contact force between a pantograph and a current line in which a) at least one fiber optic Bragg grating sensor is mounted on the pantograph, b) the fiber optic Bragg grating sensor is mechanically elongated under the action of contact force, C) a light signal introduced into the fiber optic Bragg grating sensor is changed in at least one wavelength due to mechanical elongation, and
d) on évalue la variation de longueur d'onde due à la force de contact. d) the variation in wavelength due to the contact force is evaluated.
Pour résoudre le problème en ce qui concerne le dispositif, on a le To solve the problem with regard to the device, we have the
dispositif selon l'invention.device according to the invention.
Le dispositif selon l'invention est un dispositif de mesure de la force de contact entre un pantographe et une ligne de courant qui comprend au moins a) un capteur de force qui est conçu comme un capteur à réseau de Bragg à fibre optique et qui est monté sur le pantographe de telle sorte que le capteur à réseau de Bragg à fibre optique s'allonge 10 mécaniquement sous l'action de la force de contact, b) des moyens d'introduction pour introduire un signal lumineux ayant une teneur prédéterminée en longueur d'onde dans le capteur à réseau de Bragg à fibre optique, l'allongement mécanique provoquant une variation d'au moins une longueur d'onde, et c) des moyens d'évaluation pour évaluer la variation de longueur d'onde The device according to the invention is a device for measuring the contact force between a pantograph and a current line which comprises at least a) a force sensor which is designed as a fiber optic Bragg grating sensor and which is mounted on the pantograph so that the fiber optic Bragg grating sensor is mechanically elongated under the action of the contact force, b) introduction means for introducing a light signal having a predetermined length content wavelength in the fiber optic Bragg grating sensor, the mechanical elongation causing a variation of at least one wavelength, and c) evaluation means for evaluating the variation in wavelength
due à la force de contact.due to contact force.
L'invention repose sur le fait qu'un capteur à fibre optique sous la forme d'un capteur à réseau de Bragg à fibre optique permet une bien meilleure détection de la force de contact. En tant que capteur optique, un capteur à 20 réseau de Bragg à fibre optique n'a pas besoin d'alimentation en énergie électrique sur un potentiel à haute tension. Au contraire, l'alimentation en énergie et la lecture de signal s'effectuent à l'intérieur du véhicule ferroviaire automoteur et donc au potentiel terrestre. Comme un capteur à réseau de Bragg à fibre optique peut être compris quant à son principe de 25 fonctionnement comme une jauge extensométrique optique, il est possible d'avoir des constructions fondamentalement identiques à celles connues pour l'utilisation d'une jauge extensométrique électrique classique mais avec l'avantage d'une séparation de potentiel intrinsèque en raison du principe de fonctionnement basé sur l'optique. Le pantographe sur lequel le capteur à 3 o réseau de Bragg à fibre optique est monté peut donc se trouver sans problème sous (haute) tension pendant l'opération de mesure. Par ailleurs, un capteur à réseau de Bragg à fibre optique a une sensibilité aussi élevée qu'une jauge extensométrique électrique et il n'a donc pas besoin d'un élément à ressort très volumineux contrairement au capteur à sonde de fibre. 35 Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent de construire un système de contrôle en ligne économique qui peut être monté sur n'importe The invention is based on the fact that a fiber optic sensor in the form of a fiber optic Bragg grating sensor allows much better detection of the contact force. As an optical sensor, a fiber optic Bragg grating sensor does not require an electrical power supply on a high voltage potential. On the contrary, the power supply and signal reading take place inside the self-propelled rail vehicle and therefore at ground potential. As a fiber optic Bragg grating sensor can be understood as to its operating principle as an optical strain gauge, it is possible to have constructions basically identical to those known for the use of a conventional electrical strain gauge but with the advantage of intrinsic potential separation due to the optical-based operating principle. The pantograph on which the fiber optic Bragg grating sensor is mounted can therefore be under (high) voltage without problem during the measurement operation. In addition, a fiber optic Bragg grating sensor has as high a sensitivity as an electrical strain gauge and therefore does not need a very large spring element unlike the fiber sensor. The method and the device according to the invention make it possible to construct an economical online control system which can be mounted on any
quel véhicule ferroviaire automoteur. Avec ce système, il n'y a pas de restriction au niveau de la disponibilité à cause de la charge d'une batterie. which self-propelled rail vehicle. With this system, there is no restriction on availability due to the charge of a battery.
Les directives européennes pour l'interopérabilité de systèmes ferroviaires European directives for the interoperability of railway systems
peuvent donc être facilement satisfaites. can therefore be easily satisfied.
Des variantes avantageuses du procédé consistent en ce que: - on détecte en plus la température, notamment aux environs du point de mesure de la force de contact; - on détecte la température par des moyens optiques, notamment au moyen d'un autre capteur à réseau de Bragg à fibre optique; on évalue la variation de longueur d'onde due à la force de contact en tenant compte de la température détectée; - on détecte au moyen du capteur à réseau de Bragg à fibre optique un allongement mécanique d'un élément de construction proprement dit du pantographe; - on détecte au moyen du capteur à réseau de Bragg à fibre optique un allongement mécanique d'un élément d'allongement supplémentaire monté sur le pantographe; - on monte plusieurs capteurs à réseau de Bragg à fibre optique pour la mesure de la force de contact; 2 0 - on détecte la force de contact dans au moins deux directions d'action Advantageous variants of the method consist in that: the temperature is additionally detected, in particular around the point of measurement of the contact force; - the temperature is detected by optical means, in particular by means of another Bragg grating sensor with optical fiber; the variation in wavelength due to the contact force is evaluated, taking into account the detected temperature; - Detecting by means of the Bragg grating sensor with optical fiber a mechanical elongation of a construction element proper of the pantograph; - Detecting by means of the Bragg grating sensor with optical fiber a mechanical elongation of an additional elongation element mounted on the pantograph; - several Bragg grating sensors with optical fiber are mounted for measuring the contact force; 2 0 - the contact force is detected in at least two directions of action
différentes l'une de l'autre.different from each other.
Le dispositif suivant l'invention est perfectionné en ce que: - il est prévu un capteur de température supplémentaire, notamment aux environs du point de mesure de la force de contact; - le capteur de température est conçu comme un capteur optique, notamment comme un autre capteur à réseau de Bragg à fibre optique; - le capteur à réseau de Bragg à fibre optique conçu comme capteur de force est monté directement sur un élément de construction proprement dit du pantographe. On détaille maintenant à l'aide des figures annexées des exemples de réalisation préférés, mais d'aucune manière restrictifs, de l'invention. Pour plus de clarté, les figures ne sont pas à l'échelle et certains caractéristiques sont représentées schématiquement. Les figures annexées montrent donc: Figure 1: un dispositif de mesure de la force de contact d'un 3 5 pantographe; Figure 2: un pantographe avec un élément d'allongement supplémentaire pour un capteur à réseau de Bragg à fibre optique; Figure 3: une bande de frottement d'un pantographe avec montage direct des capteurs à réseau de Bragg à fibre optique; et Figure 4: un pantographe avec élément à ressort pour un capteur à réseau de Bragg à fibre optique. Aux figures 1 à 4, des parties correspondantes sont munies de The device according to the invention is improved in that: - an additional temperature sensor is provided, in particular around the point of measurement of the contact force; - the temperature sensor is designed as an optical sensor, in particular as another Bragg grating sensor with optical fiber; - the fiber optic Bragg grating sensor designed as a force sensor is mounted directly on a building element proper of the pantograph. The preferred figures, but in no way restrictive, of the invention are now described with the aid of the appended figures. For clarity, the figures are not to scale and certain characteristics are shown diagrammatically. The attached figures therefore show: Figure 1: a device for measuring the contact force of a pantograph; Figure 2: a pantograph with an additional elongation element for a fiber optic Bragg grating sensor; Figure 3: a friction strip of a pantograph with direct mounting of fiber optic Bragg grating sensors; and Figure 4: a pantograph with spring element for a fiber optic Bragg grating sensor. In Figures 1 to 4, corresponding parts are provided with
références identiques.identical references.
La figure 1 montre un dispositif de mesure de la force de contact entre un pantographe 3 d'un véhicule ferroviaire automoteur 5 et une ligne de 10 courant 2. Lors du fonctionnement, le véhicule ferroviaire automoteur 5 se déplace dans la direction x. L'énergie nécessaire à cet effet est envoyée au FIG. 1 shows a device for measuring the contact force between a pantograph 3 of a self-propelled rail vehicle 5 and a current line 2. During operation, the self-propelled rail vehicle 5 moves in the direction x. The energy required for this purpose is sent to the
véhicule ferroviaire par l'intermédiaire de la ligne de courant 2. railway vehicle via the current line 2.
La structure du pantographe connu en soi 3 comprend globalement une bande de frottement 310, un dispositif de retenue 36 pour la bande de 15 frottement 310, un archet 33 ainsi que des isolateurs électriques 34 qui réalisent l'isolation électrique entre les éléments précités du pantographe 3 et le véhicule ferroviaire automoteur 5. La bande de frottement 310 contient un The structure of the pantograph known per se 3 generally comprises a friction strip 310, a retaining device 36 for the friction strip 310, a bow 33 as well as electrical insulators 34 which provide electrical insulation between the aforementioned elements of the pantograph. 3 and the self-propelled rail vehicle 5. The friction strip 310 contains a
corps de base 32 et un élément de frottement 31. base body 32 and a friction element 31.
Pour détecter la force de contact entre le pantographe 3 et la ligne de 20 courant 2, il est prévu des capteurs à réseau de Bragg à fibre optique 41 qui peuvent être interrogés par des moyens optiques. Ils sont montés sur un élément d'allongement 42 supplémentaire placé entre la bande de frottement 310 et le dispositif de retenue 36 de telle sorte qu'eux aussi subissent l'allongement, proportionnel à la force de contact, de l'élément d'allongement 25 42. L'allongement mécanique provoque un décalage de la longueur d'onde de Bragg du capteur à réseau de Bragg à fibre optique 41 associé. Ceci signifie qu'un signal lumineux LS qui a une teneur prédéterminée en longueur d'onde et qui est envoyé au capteur à réseau de Bragg à fibre optique 41 par l'intermédiaire d'une fibre optique 47 est modifié quant à sa teneur en 30 longueur d'onde ou au moins quant à une longueur d'onde en présence d'une variation correspondante de la force de contact. Le signal lumineux modifié quant à sa teneur en longueur d'onde dans le capteur à réseau de Bragg à fibre optique 41 est désigné par LS'. La variation de longueur d'onde est une mesure pour l'information à mesurer c'est-à-dire pour la force de contact. Le 35 signal lumineux LS' influencé dans le capteur à réseau de Bragg à fibre optique 41 revient dans la fibre optique 47 à une unité d'émission / réception 46 et il est détecté là au moyen d'une unité d'évaluation 45. Dans l'unité d'évaluation 45, on utilise un détecteur classique pour la technique du capteur de Bragg à fibre, de préférence un polychromateur avec ligne de CCD ou de photodiodes. A partir du signal détecté, on détermine dans l'unité d'évaluation 45 une valeur mesurée pour la force de contact cherchée. L'unité d'émission / réception 46 contient aussi une source lumineuse 44 qui produit le signal lumineux 42 qui est nécessaire à l'interrogation et qui a la teneur prédéterminée en longueur d'onde. Un coupleur 43 sépare l'un de l'autre le signal lumineux LS entrant et le signal lumineux LS' sortant. Tous les 10 composants de l'unité d'émission / réception 46 se trouvent au potentiel du In order to detect the contact force between the pantograph 3 and the current line 2, fiber optic Bragg grating sensors 41 are provided which can be interrogated by optical means. They are mounted on an additional elongation element 42 placed between the friction strip 310 and the retaining device 36 so that they too undergo the elongation, proportional to the contact force, of the elongation element 42. Mechanical extension causes a shift in the Bragg wavelength of the associated fiber optic Bragg grating sensor 41. This means that a light signal LS which has a predetermined wavelength content and which is sent to the fiber optic Bragg grating sensor 41 via an optical fiber 47 is modified as regards its content in 30 wavelength or at least as regards a wavelength in the presence of a corresponding variation in the contact force. The light signal modified as to its wavelength content in the Bragg grating with optical fiber 41 is designated by LS '. The variation in wavelength is a measure for the information to be measured, that is to say for the contact force. The light signal LS 'influenced in the fiber optic Bragg grating sensor 41 returns in the optical fiber 47 to a transmission / reception unit 46 and is detected there by means of an evaluation unit 45. In the evaluation unit 45, a conventional detector is used for the fiber Bragg sensor technique, preferably a polychromator with line of CCDs or photodiodes. From the detected signal, a measurement value for the sought contact force is determined in the evaluation unit 45. The transmission / reception unit 46 also contains a light source 44 which produces the light signal 42 which is necessary for interrogation and which has the predetermined wavelength content. A coupler 43 separates the incoming light signal LS and the outgoing light signal LS 'from each other. All 10 components of the transmit / receive unit 46 are at the potential of the
véhicule ferroviaire automoteur 5, c'est-à-dire au potentiel terrestre. Par contre, les capteurs à réseau de Bragg à fibre optique 41 sont au potentiel de haute tension, à savoir globalement au potentiel de la ligne de courant 2. Le pontage de potentiel nécessaire est toutefois réalisé sans problème au 15 moyen de la voie de transmission optique via la fibre optique 47. self-propelled rail vehicle 5, that is to say at ground potential. In contrast, the fiber optic Bragg grating sensors 41 are at the high voltage potential, that is to say globally at the potential of the current line 2. However, the necessary potential bridging is achieved without problem by means of the transmission path. optical via optical fiber 47.
L'exemple de la figure 1 montre une structure réflective. Une autre structure optique, par exemple transmissive, est aussi fondamentalement possible. Un capteur à réseau de Bragg à fibre optique 41 est très compact. Il a 20 typiquement un diamètre de 200 pm environ et une longueur de 10 mm The example in Figure 1 shows a reflective structure. Another optical structure, for example transmissive, is also basically possible. A fiber optic Bragg grating sensor 41 is very compact. It typically has a diameter of about 200 µm and a length of 10 mm
environ. Il peut donc être monté presque en n'importe quel endroit. about. It can therefore be mounted almost anywhere.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, un élément d'allongement 42 (ou aussi élément de déformation) supplémentaire est placé entre la bande de frottement 310 et l'archet 33. Cet élément d'allongement 42 est si 2 5 élastique qu'une force de contact de 100 N environ peut produire un allongement de préférence de quelques 100 pstrain. Cet allongement peut donc être facilement mesuré par un capteur à réseau de Bragg à fibre optique In the embodiment of FIG. 1, an additional elongation element 42 (or also deformation element) is placed between the friction strip 310 and the bow 33. This elongation element 42 is so elastic that a contact force of about 100 N can produce an elongation preferably of some 100 pstrain. This elongation can therefore be easily measured by a fiber optic Bragg grating sensor.
41 par exemple simplement collé et sous forme de jauge extensométrique. 41 for example simply glued and in the form of a strain gauge.
Un capteur à réseau de Bragg à fibre optique 41 de ce type a une 3o direction préférée c'est-à-dire qu'il est surtout sensible à un allongement dans une certaine direction d'action. Selon l'orientation, on peut donc détecter à chaque fois une autre composante de direction de la force de contact. En installant un capteur à réseau de Bragg à fibre optique 41 avec direction d'action dans la direction y (c'est-à-dire ici transversalement (horizontalement) 35 à la direction du déplacement), un avec direction d'action dans la direction z (c'est-à-dire ici transversalement (verticalement) à la direction du A fiber optic Bragg grating sensor 41 of this type has a preferred direction, that is, it is above all sensitive to elongation in a certain direction of action. Depending on the orientation, it is therefore possible to detect each time another direction component of the contact force. By installing a fiber optic Bragg grating sensor 41 with direction of action in the y direction (i.e. here transversely (horizontally) 35 to the direction of movement), one with direction of action in the z direction (i.e. here transversely (vertically) to the direction of
déplacement) et un avec direction d'action dans la direction x (c'est-àdire dans la direction du déplacement), on peut déterminer différentes forces. displacement) and one with direction of action in direction x (i.e. in direction of displacement), different forces can be determined.
Outre la force de contact on peut aussi détecter par exemple des forces de cisaillement et de frottement. En outre, on peut détecter une direction de force quelconque. La figure 2 montre l'emplacement de montage d'un corps de déformation 42 qui est équipé d'un capteur à réseau de Bragg à fibre optique 41 qui n'est pas plus détaillé mais qui correspond à une "jauge In addition to the contact force, shear and friction forces can also be detected, for example. In addition, any direction of force can be detected. Figure 2 shows the mounting location of a deformation body 42 which is equipped with a fiber optic Bragg grating sensor 41 which is not more detailed but which corresponds to a "gauge
extensométrique optique".optical strain gauge ".
Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, il n'est pas prévu d'élément d'allongement 42. Au contraire, les capteurs à réseau de Bragg à fibre optique 41 sont placés directement sur la bande de frottement 310 dont la déformation / allongement est détectée comme mesure pour la force de contact. Dans l'exemple, les capteurs à réseau de Bragg à fibre optique 41 15 sont montés sur le corps de base 32, ici conçu comme un profilé d'aluminium, de la bande de frottement 310. Sur ce profilé d'aluminium se trouve l'élément de frottement 31 proprement dit qui est ici une bande de carbone. La figure 3 montre la vue en coupe transversale d'une bande de frottement 310 de ce type. Les traverses dessinées du profilé d'aluminium conviennent à la mesure 20 des allongements / forces dans la direction y et, de manière couplée, dans les directions y et x. On prévoit à cet effet les quatre capteurs à réseau de Bragg à fibre optique 41 indiqués schématiquement. Des valeurs typiques pour les dimensions dans la direction y sont 22 mm environ pour la bande de carbone In the embodiment of FIG. 3, no elongation element 42 is provided. On the contrary, the Bragg grating sensors with optical fiber 41 are placed directly on the friction strip 310, the deformation of which / elongation is detected as a measure for the contact force. In the example, the Bragg grating sensors with optical fiber 41 15 are mounted on the base body 32, here designed as an aluminum profile, of the friction strip 310. On this aluminum profile is l 'friction element 31 itself which is here a carbon strip. Figure 3 shows the cross-sectional view of a friction strip 310 of this type. The drawn cross members of the aluminum profile are suitable for measuring elongations / forces in the y direction and, in a coupled manner, in the y and x directions. The four fiber optic Bragg grating sensors 41 provided for this purpose are provided diagrammatically. Typical values for dimensions in the y direction are approximately 22 mm for the carbon strip
31 et 17 mm environ pour le profilé d'aluminium 32. 31 and 17 mm approximately for aluminum profile 32.
La figure 4 montre un exemple de réalisation d'un pantographe 3 qui comporte une fixation à ressorts de la bande de frottement 310. Il est prévu notamment un élément à ressort 35 sous la forme d'un ressort à lames. Le capteur à réseau de Bragg à fibre optique 41 non détaillé à la figure 4 peut être collé directement sur ce ressort à lames 35. Il n'est donc pas nécessaire 30 d'avoir en plus un élément d'allongement 42. Malgré tout, on peut accéder pour la mesure de la force de contact à un allongement / déviation relativement grand de l'élément à ressort 35. Cette structure convient particulièrement bien à la détection d'une force de contact dans la direction verticale. En option, outre les capteurs à réseau de Bragg à fibre optique 41 destinés à mesurer la force, on peut aussi monter à proximité immédiate un autre capteur, par exemple un capteur de température. De préférence, cet autre capteur est également conçu sous forme optique. En particulier, l'un des quatre capteurs 41 représentés à la figure 3 peut aussi être conçu comme capteur de température. A l'aide de la température ainsi également détectée 5 par exemple à l'endroit de la mesure de force, une compensation peut être effectuée lors de l'évaluation pour corriger l'effet de la température de manière à déterminer plus précisément la force de contact cherchée. De préférence, les capteurs de température utilisés sont aussi conçus comme FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a pantograph 3 which includes a spring attachment of the friction strip 310. There is in particular a spring element 35 in the form of a leaf spring. The fiber optic Bragg grating sensor 41 not detailed in FIG. 4 can be bonded directly to this leaf spring 35. It is therefore not necessary to have an additional elongation element 42. Nevertheless, for measuring the contact force, a relatively large elongation / deflection of the spring element 35 can be accessed. This structure is particularly suitable for detecting a contact force in the vertical direction. As an option, in addition to the fiber optic Bragg grating sensors 41 intended for measuring the force, another sensor can also be mounted in the immediate vicinity, for example a temperature sensor. Preferably, this other sensor is also designed in optical form. In particular, one of the four sensors 41 shown in FIG. 3 can also be designed as a temperature sensor. With the aid of the temperature thus also detected, for example at the place of the force measurement, compensation can be made during the evaluation to correct the effect of the temperature so as to more precisely determine the force of contact sought. Preferably, the temperature sensors used are also designed as
des capteurs à réseau de Bragg à fibre optique. fiber optic Bragg grating sensors.
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