NL2027311B1

NL2027311B1 - monitoring of an overhead power line of a traction unit

Info

Publication number: NL2027311B1
Application number: NL2027311A
Authority: NL
Inventors: Josephus Maria Van Der Poel Lex; Judith Marie Hendrikus Vrijman Franciscus
Original assignee: Dual Inventive Holding B V
Priority date: 2021-01-13
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2022-07-25

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het bewaken van een gesegmenteerde bovenleiding voor de elektrische voeding van krachtvoertuigen zoals treinen, waarbij de gesegmenteerde bovenleiding tussen twee masten met behulp van gewichten mechanisch op spanning worden gebracht, de inrichting omvattende: een behuizing welke een voeding omvat voor bekrachtiging van de inrichting en de daarin omvatte middelen, alsmede bevestigingsmiddelen voor bevestiging van de inrichting aan een van de masten van de gesegmenteerde bovenleiding; detectiemiddelen welke ingericht zijn het detecteren van de nabijheid van de gewichten; communicatiemiddelen omvattende een draadloze communicatie module welke ingericht is voor het verzenden van een alarmeringsmelding over een telecommunicatienetwerk naar een op afstand gelegen centrale verwerkingseenheid; besturingsmiddelen welke ingericht zijn om de communicatiemiddelen aan te sturen om de alarmeringsmelding te verzenden wanneer door de detectiemiddelen de nabijheid van de gewichten wordt waargenomen, en waarbij de detectiemiddelen ingericht zijn om twee toestanden vast te stellen, waarbij in de eerste toestand de gewichten zich op enige afstand van de detectiemiddelen bevinden, en in de tweede toestand de gewichten zich nabij de detectiemiddelen bevinden.The invention relates to a device for monitoring a segmented overhead line for the electrical supply of power vehicles such as trains, wherein the segmented overhead line between two masts is mechanically tensioned by means of weights, the device comprising: a housing comprising a power supply for energizing the device and the means contained therein, as well as fastening means for fastening the device to one of the masts of the segmented overhead line; detecting means adapted to detect the proximity of the weights; communication means comprising a wireless communication module which is adapted to transmit an alarm message over a telecommunications network to a remote central processing unit; control means which are arranged to control the communication means to send the alarm message when the proximity of the weights is detected by the detection means, and wherein the detection means are arranged to determine two states, wherein in the first state the weights are located at some distance from the detection means, and in the second situation the weights are located close to the detection means.

Description

Korte aanduiding: bewaking van een bovenleiding van een krachtvoertuig Beschrijving De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het bewaken van een bovenleiding.Brief description: overhead line monitoring of a traction vehicle Description The invention relates to a device for monitoring an overhead line.

Bovenleidingen zorgen ervoor dat zogenoemde elektrische aangedreven krachtvoertuigen bekrachtigd worden. Onder krachtvoertuigen wordt in het kader van de onderhavige beschrijving een voertuig bedoeld dat over een bepaald traject beweegt, bij voorkeur een spoor, en middels boven het traject aanwezige bovenleidingen elektrisch bekrachtigd wordt. Daaronder vallen zowel treinen als trams, maar ook trolleybussen en ander soortgelijke voertuigen. In de onderhavige beschrijving wordt als voorbeeld veelal een trein en een spoorwegnet genoemd, de vakman zal echter begrijpen dat de uitvinding daar niet toe beperkt is, maar ook betrekking heeft op andere krachtvoertuigen en de bijbehorende bovenleidingen, waaronder maar niet beperkt tot de bovengenoemde voorbeelden.Catenary wires ensure that so-called electrically powered traction vehicles are energized. In the context of the present description, traction vehicles are understood to mean a vehicle that moves over a specific route, preferably a track, and is electrically energized by means of overhead lines present above the route. This includes both trains and trams, but also trolleybuses and other similar vehicles. In the present description, a train and a railway network are often mentioned as an example, but the skilled person will understand that the invention is not limited thereto, but also relates to other power vehicles and the associated overhead lines, including but not limited to the above examples.

De bovenleiding vormt een belangrijk onderdeel van het spoorwegnet. Problemen met de bovenleiding hebben dan ook in grote mate invloed op de continuïteit van het transport van mensen en goederen over het spoor. Storingen aan de bovenleiding en daarmee aan het spoorwegnet kunnen voor ongewenste onderbreking en daarmee oponthoud zorgen. Er is daarom veel aan gelegen om het aantal en de impact van de storingen zo veel mogelijk tot een minimum te beperken enindien mogelijk vroegtijdig waar te nemen.The overhead wires are an important part of the rail network. Problems with the overhead wires therefore have a major impact on the continuity of the transport of people and goods by rail. Disruptions to the overhead wires and thus to the railway network can cause unwanted interruptions and delays. It is therefore very important to limit the number and impact of the disruptions to a minimum as much as possible and, if possible, to detect them at an early stage.

Bovenleidingen hebben tot functie dat de trein van stroom wordt voorzien. De trein is daartoe voorzien van een stroomafnemer op het dak van de trein welke tegen, op of langs de leiding sleept, zodat er een elektrische verbinding ontstaat en de motor van de trein bekrachtigd kan worden. Bij een defect aan de bovenleiding valt direct de stroom uit waardoor de trein op het spoor stil komt te staan en doordat dat deel van het spoor vervolgens geblokkeerd is, kunnen andere treinen dat segment niet binnenrijden.The overhead lines have the function of supplying the train with power. To this end, the train is provided with a pantograph on the roof of the train, which drags against, on or along the pipe, so that an electrical connection is created and the engine of the train can be energized. In the event of a defect in the overhead wires, the power immediately cuts out, causing the train to come to a standstill on the track and because that part of the track is subsequently blocked, other trains cannot enter that segment.

Schade aan bovenleidingen kunnen op vele manieren optreden. De stroomafnemer van een trein kan schade aanrichten en de bovenleiding doen laten breken. Omwaaiende bomen maar ook voertuigen zoals vrachtwagens of kranen die een spoor passeren bij een overgang of werkzaamheden verrichten in de nabijheid vaneen bovenleiding kunnen zorgen voor schade aan de bovenleiding of zelfs breken tot gevolg hebben. Ook sneeuw en ijzel hebben invloed op het correct functioneren van de bovenleiding. Zo kan bij veel sneeuw of ijzer de bovenleiding onder het gewicht daarvan gaan doorhangen waardoor er gevaarlijke situaties ontstaan waarbij de bovenleiding in het midden, tussen twee masten, te dicht in de buurt van de grond komt. Ook kan de stroomopnemer of de passerende trein of bij de overweg overstekend voertuig schade aanrichten aan de bovenleiding als deze onder invloed van sneeuw of ijzel te ver doorhangt.Damage to overhead lines can occur in many ways. The pantograph of a train can cause damage and cause the overhead wires to break. Falling trees, but also vehicles such as trucks or cranes that pass a track at a transition or perform work in the vicinity of an overhead line can cause damage to the overhead line or even cause breakage. Snow and sleet also affect the correct functioning of the overhead wires. For example, when there is a lot of snow or iron, the overhead wire can sag under its weight, creating dangerous situations where the overhead wire in the middle, between two masts, comes too close to the ground. The current sensor or the passing train or vehicle crossing the level crossing can also cause damage to the overhead wire if it sags too far under the influence of snow or ice.

De bovenleiding bestaat uit meerdere segmenten waarbij elk segment tussen twee masten in positie worden gebracht en gehouden. Het bovenleidingsegment wordt met behulp van een of meerdere gewichten, zoals betonblokken of metalenelementen, op mechanische spanning gebracht. De afstand tussen de segmenten is veelal dusdanig, dat de bovenleiding ook enige uitzetting op moet kunnen vangen die ontstaat door temperatuurswisselingen. Zo kan een bovenleidingsegment door opwarming op warme dagen vele centimeters tot meters langer zijn, dan op koude dagen. Om deze uitzettingscoëfficiënt op te vangen, worden de gewichten op een dergelijke hoogte van de grond bij de mast aan het bovenleidingsegment bevestigd, dan er voldoende ruimte zou moeten zijn om het bovenleidingsegment onder temperatuur invloeden te laten krimpen en uitzetten. Om er zeker van te zijn dat het bovenleidingsegment onder invloed van de temperatuur niet te veel uitzet worden de gewichten met enige regelmaat geschouwd. Dat wil zeggen dat onderhoudsmedewerkers op vaste momenten en vaak op extra momenten bij extreme temperaturen, het spoor in moeten om te zien of de bovenleidingsegmenten nog voldoende op spanning staan en de uitzetting voldoende opgevangen kan worden ten einde gevaarlijke situaties te voorkomen.The catenary consists of several segments, each segment being placed and held in position between two masts. The overhead line segment is put under mechanical tension by means of one or more weights, such as concrete blocks or metal elements. The distance between the segments is usually such that the overhead line must also be able to absorb some expansion caused by temperature changes. For example, due to heating on hot days, an overhead line segment can be many centimeters to meters longer than on cold days. To accommodate this expansion coefficient, the weights are attached to the overhead line segment at such a height from the ground at the mast that there should be sufficient space for the overhead line segment to shrink and expand under temperature influences. To ensure that the overhead line segment does not expand too much under the influence of the temperature, the weights are inspected at regular intervals. This means that maintenance employees have to enter the track at fixed times and often at extra times at extreme temperatures to see whether the catenary segments are still sufficiently tensioned and the expansion can be sufficiently absorbed in order to prevent dangerous situations.

De onderhoudsmedewerkers zullen echter soms een deel van het spoor betreden dat in bedrijf is gesteld, en daarmee een veiligheidsrisico lopen. Om dat risico te verminderen kan een deel van het spoor wel buiten bedrijf worden gesteld, maar dat zorgt weer voor ongewenste onderbreking en daarmee oponthoud voor transport van mensen en goederen over het spoor. Bovendien is het uitvoeren van dergelijke schouwen bijzonder arbeidsintensief. Een doel van de onderhavige uitvinding is derhalve om te voorzien in bewaking van de bovenleiding waarmee storingen aan de bovenleiding op een accurate wijze vroegtijdig kunnen worden waargenomen zodat problemen aan de bovenleiding kunnen worden verholpen voordat een gevaarlijke situaties zich voor kan doen.However, the maintenance workers will sometimes enter a part of the track that has been commissioned, and thus run a safety risk. To reduce that risk, part of the track can be taken out of service, but that in turn causes unwanted interruptions and thus delays for the transport of people and goods by rail. Moreover, carrying out such chimneys is particularly labour-intensive. It is therefore an object of the present invention to provide overhead line monitoring with which overhead line failures can be accurately detected early so that overhead line problems can be remedied before a dangerous situation can arise.

Een verder doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een verbeterde bewaking van de bovenleiding waarbij er minder tot geen risico is voor onderhoudsmedewerkers en waarbij de bovenleiding op een minder arbeidsintensieve wijze kan worden bewaakt.A further object of the present invention is to provide an improved overhead line monitoring where there is less or no risk to maintenance workers and where the overhead line can be monitored in a less labour-intensive manner.

In een eerste aspect van de onderhavige beschrijving wordt het bovengenoemde doel bereikt door een inrichting voor het bewaken van een gesegmenteerde bovenleiding voor de elektrische voeding van krachtvoertuigen zoals treinen, waarbij de gesegmenteerde bovenleiding tussen twee masten met behulp van gewichten mechanisch op spanning worden gebracht, de inrichting omvattende: - een behuizing welke een voeding omvat voor bekrachtiging van de inrichting en de daarin omvatte middelen, alsmede bevestigingsmiddelen voor bevestiging van de inrichting aan een van de masten van de gesegmenteerde bovenleiding; - detectiemiddelen welke ingericht zijn het detecteren van de nabijheid van de gewichten; - communicatiemiddelen omvattende een draadloze communicatie module welke ingericht is voor het verzenden van een alarmeringsmelding over een telecommunicatienetwerk naar een op afstand gelegen centrale verwerkingseenheid; - besturingsmiddelen welke ingericht zijn om de communicatiemiddelen aan te sturen om de alarmeringsmelding te verzenden wanneer door de detectiemiddelen de nabijheid van de gewichten wordt waargenomen, en waarbij de detectiemiddelen ingericht zijn om twee toestanden vast te stellen, waarbij in de eerste toestand de gewichten zich op enige afstand van de detectiemiddelen bevinden, en in de tweede toestand de gewichten zich nabij de detectiemiddelen bevinden.In a first aspect of the present description, the above object is achieved by a device for monitoring a segmented overhead line for the electrical supply of power vehicles such as trains, wherein the segmented overhead wire is mechanically tensioned between two masts by means of weights, the device comprising: - a housing which comprises a power supply for energizing the device and the means contained therein, as well as fastening means for fastening the device to one of the masts of the segmented overhead line; - detection means adapted to detect the proximity of the weights; - communication means comprising a wireless communication module which is adapted to transmit an alarm message over a telecommunications network to a remote central processing unit; - control means which are arranged to control the communication means to send the alarm message when the proximity of the weights is detected by the detection means, and wherein the detection means are arranged to determine two states, the weights being arranged in the first state are some distance from the detection means, and in the second situation the weights are located close to the detection means.

Met nabij moet in het kader van de onderhavige beschrijving een kleine afstand bedoeld tussen de gewichten en detectiemiddelen dat de detectiemiddelen een overschrijding van een drempelwaarde waarnemen en daaruit opmaken dat de gewichten niet meer bevinden in een vooraf bepaalde veilige zone op enige afstand van de detectiemiddelen. Meer in het bijzonder wordt onder nabij verstaan dat er tussen de detectiemiddelen en de gewichten geen afstand meer is en ze elkaar aanraken, welke aanraking door de detectiemiddelen kan worden waargenomen. Deze aanraking maakt waarneming eenvoudiger en daarmee kan het onderscheid tussen de twee toestanden eenvoudiger worden vastgesteld. Nog meer in het bijzonder wordt met nabij bedoeld, dat de gewichten enige kracht of druk uitoefenen op de detectiemiddelen, waardoor een drukcontact of een uitstekend drukelement zoals een uit de behuizing stekende pal, worden ingedrukt.In the context of the present description, a small distance between the weights and detection means means that the detection means detect a threshold value being exceeded and conclude therefrom that the weights are no longer in a predetermined safe zone at some distance from the detection means. More in particular, near is understood to mean that there is no longer any distance between the detection means and the weights and that they touch each other, which contact can be detected by the detection means. This touch makes perception easier and thus the distinction between the two states can be established more easily. Even more specifically, by close is meant that the weights exert some force or pressure on the detection means, whereby a pressure contact or a projecting pressure element such as a catch protruding from the housing is depressed.

Voor de bewaking van de bovenleiding wordt veelal vertrouwd op de kennis en inzet van onderhoudsmedewerkers die ter plaatse een schouw uitvoeren. Dat wil zeggen, dat de onderhoudsmedewerkers bij iedere mast van een bovenleidingsegment visuele inspectie uitvoert op de hoogte van de gewichten die aan de uiteinden van het bovenleidingsegment bevestigd zijn. De onderhoudsmedewerkers zullen dan ter plaatse een inschatting maken of gewichten, gelet op de temperatuur van de bovenleiding, zich al dan niet op een hoogte van de mast bevinden die zorgwekkend, gevaarlijk of alarmerend is. Indien dat het geval is, zullen ze contact opnemen met een controlecentrum, zoals bijvoorbeeld het Operational Control Center Infra, alwaar verdere actie kan worden ondernomen om treinen te waarschuwen of spoorbaanvakken buiten dienst te stellen.For the monitoring of the overhead wires, people often rely on the knowledge and efforts of maintenance employees who carry out an inspection on site. That is, the maintenance workers perform a visual inspection at each mast of an overhead line segment for the height of the weights attached to the ends of the overhead line segment. The maintenance staff will then make an estimate on site whether weights, in view of the temperature of the overhead wires, are located at a height of the mast that is worrisome, dangerous or alarming. If that is the case, they will contact a control center, such as the Operational Control Center Infra, where further action can be taken to warn trains or take railway sections out of service.

Deze vorm van bewaking is niet alleen arbeidsintensief, maar ook reactief, wat wil zeggen dat men van de interval van de schouw afhankelijk is of een probleem tijdig waargenomen kan worden en bovendien is komt het op de ervaring van de onderhoudsmedewerkers aan of deze juist in kunnen schatten dat de uitzetting van het bovenleidingsegment wel of niet binnen de gestelde marge valt die op dat moment bij de huidige omgevingstemperatuur van toepassing is.This form of monitoring is not only labour-intensive, but also reactive, which means that it depends on the interval of the chimney whether a problem can be detected in time and, moreover, it depends on the experience of the maintenance employees whether they can respond correctly. estimate that the expansion of the catenary segment may or may not fall within the stated margin that applies at that time at the current ambient temperature.

5 De inrichting volgens het eerste aspect kan echter stand-alone de gesegmenteerdebovenleiding bewaken waardoor arbeidsintensieve inzet van onderhoudsmedewerkers volledig overbodig wordt.However, the device according to the first aspect can monitor the segmented catenary on a stand-alone basis, making the labour-intensive deployment of maintenance personnel completely superfluous.

Daartoe is de inrichting voorzien van een behuizing die aan de mast kan worden bevestigd en een voeding omvat om de onderdelen van de inrichting te bekrachtigen. Deze onderdelen bestaan uit detectiemiddelen, communicatiemiddelen en besturingsmiddelen om de onderdelen aan te sturen. De communicatiemiddelen zijn ingericht voor draadloze communicatie over een telecommunicatienetwerk zoals een draadloos Internet of Things gebaseerd communicatieprotocol. Daarmee kan de inrichting een alarmeringsmelding maken richting een op afstand gelegen centrale verwerkingseenheid. Deze centrale verwerkingseenheid is bijvoorbeeld een server welke in een datacenter aanwezig is, en van waaruit een centrale railinfra beheer en bewakingsomgeving en applicatie gehost wordt. Vanuit deze omgeving kan bijvoorbeeld het Operational Control Center Infra van benodigde informatie worden voorzien om treinen te waarschuwen of spoorbaanvakken buiten dienst te stellen, maar kan ook direct op de treinbewakingsinfra worden ingegrepen waardoor bepaalde sectie van het spoor automatisch buiten bedrijf worden gesteld.To this end, the device is provided with a housing which can be attached to the mast and which comprises a power supply for energizing the components of the device. These parts consist of detection means, communication means and control means for controlling the parts. The communication means are arranged for wireless communication over a telecommunications network such as a wireless Internet of Things based communication protocol. The device can hereby make an alarm message to a remote central processing unit. This central processing unit is, for example, a server which is present in a data center and from which a central rail infrastructure management and monitoring environment and application is hosted. From this environment, for example, the Operational Control Center Infra can be provided with the necessary information to warn trains or to put railway sections out of service, but it is also possible to intervene directly on the train monitoring infrastructure, whereby certain sections of the track are automatically put out of operation.

Een dergelijke detectie dient niet alleen betrouwbaar en robuust te zijn, maar moet ook als zodanig zelfstandig operationeel kunnen zijn, zodat externe voeding niet nodig is. Aan de mast van de bovenleiding is namelijk geen voeding aanwezig met een zodanige spanning dat de inrichting daarmee bekrachtigd kan worden.Such a detection must not only be reliable and robust, but must also be able to operate independently as such, so that external power is not required. This is because there is no power supply at the mast of the overhead line with a voltage such that the device can be energized therewith.

Het was een inzicht van de uitvinder dat het feit dat de gewichten de grond raken en daarmee de bovenleiding niet meer mechanisch op spanning wordt gebracht een van de belangrijkste bronnen van storing aan de bovenleiding is en dat het daarmee wenselijk is om enkel voorafgaand aan die gebeurtenis te alarmeren. Daarmee vervalt de noodzaak om op vastgestelde regelmatige intervallen de afstand tot de gewichten vast te stellen. Dergelijke intervallen van metingen zorgen namelijk voor een hoger opgenomen vermogen, waardoor er meer batterijen noodzakelijk zijn wat de uitvinding minder duurzaam voor het milieu maakt.It was the inventor's insight that the fact that the weights touch the ground and thus the overhead line is no longer mechanically tensioned is one of the main sources of overhead line failure and that it is therefore desirable to to alarm. This eliminates the need to determine the distance to the weights at fixed regular intervals. Such intervals of measurements result in a higher power consumption, so that more batteries are required, which makes the invention less sustainable for the environment.

Doordat de detectiemiddelen ingericht zijn om de nabijheid van de gewichten vast te stellen in ofwel een eerste ofwel een tweede toestand, waarbij in de eerste toestand de gewichten zich op enige afstand van de detectiemiddelen bevinden, en in de tweede toestand de gewichten zich nabij de detectiemiddelen bevinden, zullen de detectiemiddelen enkel dan geactiveerd worden zodra de alarmerende gebeurtenis zich voordoet. Metingen waarbij er een alarmerende gebeurtenissen zijn, worden voorkomen, hetgeen een zodanige verminderd opgenomen energieverbruik realiseert, dat volstaan kan worden met een voeding in de vorm van een batterij, zonder dat deze regelmatig vervangen moet worden.Because the detection means are arranged to determine the proximity of the weights in either a first or a second state, wherein in the first state the weights are located at some distance from the detection means, and in the second state the weights are close to the detection means the detection means will only be activated as soon as the alarming event occurs. Measurements where there are alarming events are prevented, which realizes a reduced consumption of energy to such an extent that a power supply in the form of a battery can suffice, without having to replace it regularly.

Met behulp van de inrichting volgens de onderhavige beschrijving kan een voorman, of werkleider dan wel een medewerker van een besturingscentra zoals het operational control center infra op afstand de status van de mechanische spanning van de bovenleiding bewaken.Using the device according to the present description, a foreman, or work leader or an employee of a control center such as the operational control center infra can remotely monitor the status of the mechanical tension of the overhead line.

Volgens de beschrijving kan de op afstand gelegen centrale verwerkingseenheid, waar het alarmeringsbericht naartoe wordt verzonden, een fysieke centrale besturingscentrale zijn waarin bijvoorbeeld bovenleidingen geschakeld kunnen worden, storingen worden gemeld en opdrachten voor aannemers worden voorbereid. Dit kunnen in het bijzonder zogenaamde centrale of lokale Schakel- en Meldcentra (SMC) in Nederland zijn, of een centraal landelijk Operationeel Controlecentrum Infrastructuur (OBI). De inrichting volgens de beschrijving is echter niet tot deze opstelling beperkt. Volgens de onderhavige beschrijving onder een op afstand gelegen centrale verwerkingseenheid dus ook zo worden opgevat dat de communicatiemiddelen (via draad, maar bij voorkeur draadloos) communiceren met een communicatieapparaat van een op of nabij het spoor aanwezige persoon, of van een collega op een andere locatie, welke collega niet fysiek aanwezig is bij de centrale bediening of in de meldkamer.According to the description, the remote central processing unit to which the alarm message is sent may be a physical central control center in which, for example, overhead lines can be switched, faults reported and orders prepared for contractors. These can in particular be so-called central or local Switching and Reporting Centers (SMC) in the Netherlands, or a central national Operational Control Center Infrastructure (OBI). However, the device according to the description is not limited to this arrangement. According to the present description, a remote central processing unit is therefore also understood to mean that the communication means (via wire, but preferably wirelessly) communicate with a communication device of a person present on or near the track, or of a colleague at another location. , which colleague is not physically present at the central control or in the control room.

De communicatiemiddelen zijn geconfigureerd voor communicatie over een telecommunicatienetwerk dat in het bijzonder een openbaar of een dedicated private telecommunicatienetwerk betreft. Daarmee wordt goede dekking, stabiliteit en voldoende bandbreedte gegarandeerd, waarmee de robuustheid van het systeem ten goede komt.The communication means are configured for communication over a telecommunications network, in particular a public or a dedicated private telecommunications network. This guarantees good coverage, stability and sufficient bandwidth, which improves the robustness of the system.

Bovendien maakt een dergelijke communicatie via een telecommunicatienetwerk het mogelijk om vanaf elke locatie op afstand met de inrichting te communiceren, dat wil zeggen, niet alleen het ontvangen van een alarmeringsmelding dat een of meerdere bovenleidingsegmenten onvoldoende mechanisch op spanning staan of te ver uitzetten en doorbuigen, maar ook dat berichten richting de inrichting gestuurd kunnen worden vanaf iedere locatie. Met een dergelijk bericht kan de inrichting geactiveerd worden, wat wil zeggen dat deze uit een slaapmodus komt, om op dat moment de status af te geven.In addition, such communication via a telecommunications network makes it possible to communicate with the device from any remote location, i.e. not only receive an alarm message that one or more overhead line segments are under insufficient mechanical tension or expand too far and bend, but also that messages can be sent to the device from any location. With such a message, the device can be activated, i.e. it comes out of a sleep mode, to output the status at that moment.

In een voorbeeld zijn de detectiemiddelen ingericht om in de eerste toestand althans nagenoeg geen elektrisch vermogen op te nemen uit de voeding.In one example, the detection means are designed to absorb at least substantially no electrical power from the power supply in the first state.

In een voorbeeld zijn ten minste een of meer van de groep van de detectiemiddelen, besturingsmiddelen en communicatiemiddelen ingericht om gedurende de eerste toestand van de detectiemiddelen in een slaapmodus te gaan.In an example, at least one or more of the group of the detection means, control means and communication means are arranged to go into a sleep mode during the first state of the detection means.

In een voorbeeld omvatten de besturingsmiddelen een timer om van de slaapmodus over te gaan naar een actieve bedrijfstoestand waarin de detectiemiddelen de eerste of tweede toestand van de gewichten vaststellen.In one example, the control means comprises a timer for switching from the sleep mode to an active operating state in which the detection means determine the first or second state of the weights.

De detectiemiddelen volgens de onderhavige beschrijving kenmerken zich doordat ze twee toestanden hebben, waarbij in de eerste toestand er geen of nagenoeg geen elektrisch vermogen wordt opgenomen uit de voeding van de inrichting (de inrichting, of ten minste de onderdelen die het meeste vermogen opnemen, bevinden zich dan in een slaaptoestand). Enkel in de tweede toestand, waarbij de gewichten een alarmerende positie hebben, wordt de inrichting volgens het voorbeeld actief en zal meer vermogen opnemen. Omdat de detectiemiddelen zodanig uitgevoerd zijn, dat de gewichten de toestand van de detectiemiddelen bepalen, bijvoorbeeld omdat een contact of een relais door aanraking of indrukken verbroken of gemaakt wordt, is een tijdsintervalmeting niet nodig en zal er dus over langere tijd minder vermogen worden opgenomen uit de voeding van de inrichting.The detection means according to the present description are characterized in that they have two states, wherein in the first state no or almost no electrical power is absorbed from the power supply of the device (the device, or at least the parts that consume the most power, are then in a sleep state). Only in the second state, where the weights have an alarming position, does the device according to the example become active and will absorb more power. Because the detection means are designed in such a way that the weights determine the state of the detection means, for example because a contact or a relay is broken or made by touching or pressing, a time interval measurement is not necessary and less power will therefore be absorbed from it over a longer period of time. the power supply of the device.

In een voorbeeld omvatten de detectiemiddelen een drukcontact waarmee bij contact van de gewichten de eerste toestand kan worden vastgesteld.In one example, the detection means comprise a pressure contact with which the first state can be determined upon contact of the weights.

In een voorbeeld betreft het drukcontact een drukschakelaar.In one example, the pressure contact is a pressure switch.

Voorkeursuitvoeringen omvatten een drukcontact of een drukschakelaar als detectiemiddel omdat deze zich kenmerken doordat ze enkel de toestandsverandering van de gewichten waarnemen en daarop reageren, bijvoorbeeld doordat het contact gemaakt of verbroken wordt, of de drukschakelaar ingedrukt. Dat maakt dat het meten van een afstand op vaste momenten overbodig is. Dit bespaart niet alleen veel opgenomen vermogen en maakt standalone werken met een batterij mogelijk, het is bovendien uiterst betrouwbaar, accuraat, snel en goedkoop.Preferred embodiments comprise a pressure contact or a pressure switch as a detection means because they are characterized in that they only detect the change in state of the weights and react thereto, for example by making or breaking the contact, or by pressing the pressure switch. This makes measuring a distance at fixed moments unnecessary. This not only saves a lot of power consumption and allows standalone working with a battery, it is also extremely reliable, accurate, fast and cheap.

In een voorbeeld omvat de drukschakelaar een zich uit de behuizing van de inrichting onder de gewichten uitstrekkend element voor het vaststellen van contact van de gewichten tot de drukschakelaar.In one example, the pressure switch comprises an element extending from the housing of the device below the weights for establishing contact of the weights with the pressure switch.

In een voorbeeld kan de behuizing van de inrichting met behulp van de bevestigingsmiddelen onder de gewichten worden bevestigd en de drukschakelaar opgenomen is op de zijde van de behuizing welke naar de gewichten is gericht.In one example, the housing of the device can be secured under the weights by means of the fastening means and the pressure switch is received on the side of the housing facing the weights.

In een voorbeeld bestaat de behuizing uit ten minste een eerste en tweede onderling in communicatie verbinding staande behuizingsdeel, en waarbij de voeding, besturingsmiddelen en communicatiemiddelen in het eerste behuizingsdeel, en de detectiemiddelen in het tweede behuizingsdeel zijn opgenomen.In one example, the housing consists of at least a first and second housing part that is in communication with each other, and wherein the power supply, control means and communication means are accommodated in the first housing part, and the detection means are included in the second housing part.

In een voorbeeld omvat de voeding een batterijeenheid voor bekrachtiging van de inrichting en de daarin omvatte middelen.In one example, the power supply comprises a battery unit for powering the device and the means contained therein.

In een verder voorbeeld omvat de voeding verder een oplaadeenheid die is ingericht om de batterijeenheid op te laden.In a further example, the power supply further comprises a charging unit arranged to charge the battery unit.

In een voorbeeld is de oplaadeenheid ingericht om te worden aangesloten op een extern zonnepaneel om de batterijeenheid op te laden met zonlicht.In one example, the charging unit is arranged to be connected to an external solar panel for charging the battery unit with sunlight.

In een voorbeeld is de oplaadeenheid ingericht om elektrische energie te oogsten die onttrokken wordt uit de directe omgeving van de inrichting, en wordt omgezet voor opslag in de batterijeenheid, en waarbij de oplaadeenheid bij voorkeur ingericht is voor het oogsten van een of meer van de groep van stralingsenergie, thermische energie, mechanische energie, magnetische energie en biochemische energie.In one example, the charging unit is arranged to harvest electrical energy extracted from the immediate vicinity of the device, and converted for storage in the battery unit, and wherein the charging unit is preferably arranged to harvest one or more of the group of radiant energy, thermal energy, mechanical energy, magnetic energy and biochemical energy.

Omdat het benodigd opgenomen vermogen van de inrichting erg klein is, en er volstaan kan worden met een batterij, wordt het bovendien mogelijk om de batterijduur te verlengen door deze tussentijds op te laden met energie die uit de omgeving wordt geoogst (energie-harvesting). Dit maakt het mogelijk dat de inrichting, na installatie oneindig kan blijven werken en geen tussentijdse vervanging van de batterij nodig is.Since the required power consumption of the device is very small, and a battery can suffice, it is moreover possible to extend the battery life by charging it in the meantime with energy harvested from the environment (energy harvesting). This allows the device to continue to operate indefinitely after installation and no intermediate battery replacement is required.

In een voorbeeld zijn de communicatiemiddelen geconfigureerd voor draadloze cellulaire communicatie over een mobiel netwerk, in het bijzonder een 2G GSM, 2.5G GPRS of EDGE, 3G UMTS , HSDPA of LTE, 4G LTE Advanced, 5G, GSM- R of FRMCS-netwerk, en waarbij de communicatie bij voorkeur failsafe zijn geïmplementeerd en zijn geconfigureerd om ten minste een tweede draadloze verbindingen met de op afstand gelegen centrale verwerkingseenheid tot stand te brengen, en waarbij verder bij voorkeur de tenminste tweede failsafe draadloze verbindingen tot stand worden gebracht over verschillende telecommunicatienetwerken.In one example, the communication means are configured for wireless cellular communication over a mobile network, in particular a 2G GSM, 2.5G GPRS or EDGE, 3G UMTS, HSDPA or LTE, 4G LTE Advanced, 5G, GSM-R or FRMCS network, and wherein the communications are preferably failsafe implemented and configured to establish at least a second wireless link to the remote central processing unit, and further preferably the at least second failsafe wireless link is established over different telecommunications networks.

In een voorbeeld zijn de communicatiemiddelen geconfigureerd voor Low Power Wide Area Network, LPWAN, technologie en in het bijzonder voorIn one example, the means of communication are configured for Low Power Wide Area Network, LPWAN, technology and in particular for

Narrowband Internet of Things, NB-IoT, en/of Long Term Evolution for Machines, LTE- M technologie. De uitvinding zal nader toegelicht worden aan de hand van een figuur, figuur 1, waarin een inrichting volgens een aspect van de beschrijving wordt getoond.Narrowband Internet of Things, NB-IoT, and/or Long Term Evolution for Machines, LTE-M technology. The invention will be further elucidated with reference to a figure, figure 1, which shows a device according to an aspect of the description.

Figuur 1 toont een schematisch aanzicht van een uitvoeringsvorm van de inrichting 10 volgens de onderhavige beschrijving zoals deze gebruikt wordt toegepast binnen de railinfrastructuur.Figure 1 shows a schematic view of an embodiment of the device 10 according to the present description as it is used and applied within the rail infrastructure.

De in de figuren getoonde inrichting is toepasbaar op diverse soorten infrastructuur waarbij er sprake is van een bovenleiding die over enige afstand een krachtvoertuig zoals een trein, tram of trolleybus elektrisch bekrachtigd.The device shown in the figures can be used on various types of infrastructure involving an overhead line which electrically energizes a power vehicle such as a train, tram or trolleybus over some distance.

De bovenleiding is in segmenten ingedeeld en een van die segmenten 12 wordt getoond in figuur 1. Per segment wordt de bovenleiding in positie gehouden door een tweetal masten 11. Aan deze masten 11 zijn geleiders of rollen 13 bevestigd die de bovenleiding 12 tot langs de mast naar beneden leiden. Aan het laatste deel van de bovenleiding 15 is een verzameling of pakket gewichten 16 bevestigd die er voor zorgen dat de doorbuiging 14 van het segment bovenleiding 12 beperkt blijft.The overhead line is divided into segments and one of those segments 12 is shown in figure 1. The overhead wire is held in position per segment by two masts 11. Guides or rollers 13 are attached to these masts 11 that extend the overhead wire 12 along the mast. lead down. Attached to the last part of the overhead line 15 is a collection or package of weights 16, which ensure that the deflection 14 of the overhead line 12 segment remains limited.

De doorbuiging van het segment bovenleiding is echter grotendeels afhankelijk van de temperatuur. Doordat de bovenleiding van metal is vervaardigd is de uitzettingscoéfficiént zodanig dat een aanzienlijke uitzetting op kan treden. Deze uitzetting zorgt ervoor dat de gewichten 16 de grond raken waardoor de bovenleiding niet meer (voldoende) op mechanische spanning gehouden kan worden met alle gevaarlijke gevolgen van dien.However, the deflection of the catenary segment is largely dependent on the temperature. Because the overhead line is made of metal, the coefficient of expansion is such that considerable expansion can occur. This expansion ensures that the weights 16 touch the ground, so that the overhead wire can no longer be (sufficiently) held under mechanical tension, with all the associated dangerous consequences.

De inrichting 19, 21 maakt het mogelijk om een segment bovenleiding 12 te bewaken om te voorkomen dat de bovenleiding 12 niet zodanig ver uitrekt dat de gewichten de grond raken. Daartoe omvat de inrichting 19, 21 in de in figuur 1 getoonde uitvoering twee behuizingsdelen 19, 21.The device 19, 21 makes it possible to monitor a segment of overhead line 12 to prevent the overhead line 12 from stretching so far that the weights touch the ground. To this end, the device 19, 21 in the embodiment shown in figure 1 comprises two housing parts 19, 21.

In het eerste behuizingsdeel 19 zijn detectiemiddelen opgenomen welke ingericht zijn het detecteren van de nabijheid van de gewichten 16 doordat er een druksensor 17 in de vorm van een vinger of voelelement 17 uit het eerste behuizingsdeel 19 uitsteekt. Wanneer dat ingedrukt wordt, zal de sensor 18 waarnemen dat de gewichten nabij de inrichting zijn en daarmee te dicht in de buurt van de grond. In het tweede behuizingsdeel 21 zijn de andere onderdelen van de inrichting opgenomen. De eerste 19 en tweede behuizingsdelen 21 zijn in het getoonde voorbeeld onderling verbonden via bedrading 20. Dit kan echter ook in een behuizingsdeel opgenomen worden of via een draadloze verbinding, echter in een dergelijke uitvoeringsvorm zal het eerste behuizingsdeel 19 ook voorzien moeten zijn van een voeding. In het tweede behuizingsdeel 21 zijn de communicatiemiddelen 22, besturingsmiddelen 23 en voeding 24 opgenomen. De voeding 24 verschaft zowel de onderdelen 22, 23 van het tweede behuizingsdeel 21 als de sensor 18 van de detectiemiddelen van elektrische energie.Included in the first housing part 19 are detection means which are adapted to detect the proximity of the weights 16 in that a pressure sensor 17 in the form of a finger or feel element 17 protrudes from the first housing part 19 . When that is pressed, the sensor 18 will detect that the weights are close to the device and therefore too close to the ground. The other parts of the device are accommodated in the second housing part 21. In the example shown, the first 19 and second housing parts 21 are interconnected via wiring 20. However, this can also be included in a housing part or via a wireless connection, but in such an embodiment the first housing part 19 will also have to be provided with a power supply. . The communication means 22, control means 23 and power supply 24 are accommodated in the second housing part 21. The power supply 24 provides both the parts 22, 23 of the second housing part 21 and the sensor 18 of the electric energy detecting means.

De communicatiemiddelen 22 omvattende een draadloze communicatie module welke ingericht is voor het verzenden van een alarmeringsmelding over een telecommunicatienetwerk naar een op afstand gelegen centrale verwerkingseenheid 26. Deze verwerkingseenheid is een centrale server waarop de gegevens verwerkt, opgeslagen en verder gecommuniceerd of uitgelezen kunnen worden, bijvoorbeeld door een op afstand bevindende gebruiker met een handheld apparaat 25. Dit kan bijvoorbeeld een mobiele telefoon zijn van een onderhoudsmedewerker of een voorman die de alarmmeldingen van de inrichting 19, 21 direct op zijn telefoon ontvangt en daarop actie kan ondernemen om storing aan de bovenleiding te voorkomen. De voeding 24 voor de inrichting 19, 21 wordt bij voorkeur geleverd door een interne stroomvoorziening, zoals in de vorm van een batterij. Dit meerdere accucellen betreffen die afhankelijk van de gewenste levensduur of vervanginterval in capaciteit afgestemd zijn. De batterijen zijn bij voorkeur lithium-ion- of lithium-ion- polymeer-batterijen, vanwege hun gunstige gewicht / capaciteitsverhouding en hun vermogen om een hoge piekstroom te leveren. De batterij heeft zoals gezegd bij voorkeur de capaciteit om alle componenten van de inrichting van stroom te voorzien, zodat deze volledig autonoom is.The communication means 22 comprise a wireless communication module which is arranged for sending an alarm message over a telecommunications network to a remote central processing unit 26. This processing unit is a central server on which the data can be processed, stored and further communicated or read, for example by a remote user with a handheld device 25. This can be, for example, a mobile phone of a maintenance worker or a foreman who receives the alarm messages from the device 19, 21 directly on his telephone and can take action thereon to prevent malfunction of the overhead wire. to prevent. The power supply 24 for the device 19, 21 is preferably provided by an internal power supply, such as in the form of a battery. This concerns several battery cells that are matched in capacity depending on the desired service life or replacement interval. The batteries are preferably lithium-ion or lithium-ion polymer batteries because of their favorable weight/capacity ratio and their ability to provide a high peak current. As mentioned, the battery preferably has the capacity to supply all components of the device with power, so that it is completely autonomous.

De batterij of batterijen zijn bij voorkeur oplaadbaar door middel van verschillende connectoren, b.v. via een externe voedingsconnector, via welke de batterij kan worden gevoed vanuit het seinhuis of door middel van een zonnepaneel {niet getoond), of een andere externe voedingsbron zoals een energy harvesting module. Deze kunnen afzonderlijk of extern aangesloten zijn, maar ook geïntegreerd zijn in de behuizing, waarmee de kans op diefstal en beschadiging wordt verkleind.The battery or batteries are preferably rechargeable by means of various connectors, e.g. via an external power connector, through which the battery can be powered from the signal box or by means of a solar panel (not shown), or another external power source such as an energy harvesting module. These can be connected separately or externally, but also integrated into the housing, reducing the risk of theft and damage.

De communicatiemiddelen 22 in de inrichting 21 communiceren met de op afstand gelegen centrale verwerkingseenheid 26 en/of het handheld device 25 bij voorkeur via een draadloos cellulair mobiel netwerk, in het bijzonder kan dat een 2G GSM, 2.5G GPRS of EDGE, 3G UMTS, HSDPA of LTE, 4G LTE Advanced, 5G, GSM-R of FRMCS-netwerk betreffen. Deze communicatie is bij voorkeur failsafe uitgevoerd, om ten minste een tweede, bij voorkeur verschillende, draadloze verbinding met de op afstand gelegen centrale verwerkingseenheid 26 tot stand te brengen indien een eerste verbinding niet tot stand komt. In de getoonde uitvoering vindt de communicatie plaats over en derhalve zijn de communicatiemiddelen geconfigureerd voor, Low Power Wide Area Network, LPWAN, technologie en in het bijzonder voor Narrowband Internet of Things, NB-loT, en/of Long Term Evolution for Machines, LTE-M technologie.The communication means 22 in the device 21 communicate with the remote central processing unit 26 and/or the handheld device 25 preferably via a wireless cellular mobile network, in particular a 2G GSM, 2.5G GPRS or EDGE, 3G UMTS, HSDPA or LTE, 4G LTE Advanced, 5G, GSM-R or FRMCS network. This communication is preferably implemented in a fail-safe manner to establish at least a second, preferably different, wireless connection to the remote central processing unit 26 if a first connection is not established. In the embodiment shown, the communication takes place over and thus the communication means are configured for, Low Power Wide Area Network, LPWAN, technology and in particular for Narrowband Internet of Things, NB-loT, and/or Long Term Evolution for Machines, LTE -M technology.

Bij voorkeur zijn er zelfs meerdere verbindingen met de centrale server 26 tegelijkertijd en bij voorkeur via verschillende netwerken. Dit maakt de verbinding bijzonder robuust. Bovendien wordt het mogelijk om zowel op een betrouwbare manier de mechanische spanning van de bovenleiding te bewaken of indien gewenst op een ingegeven moment uit te lezen, bijvoorbeeld door een opdracht te autoriseren aan spoorwegpersoneel ter plaatse, veiligheidspersoneel of andere ter plaatse aanwezige en geautoriseerde personen. Deze opties kunnen echter ook beschikbaar worden gesteld aan personen die niet ter plaatse aanwezig zijn maar op afstand met daartoe geschikte devices 25 aanwezig zijn en de status bewaken of die instructies geven, autoriseren en / of vrijgeven om (on-site) de status uit te lezen.Preferably, there are even several connections to the central server 26 simultaneously and preferably via different networks. This makes the connection particularly robust. In addition, it becomes possible to reliably monitor the mechanical tension of the catenary or, if desired, to read it out at a specified time, for example by authorizing an order to railway personnel on site, security personnel or other locally present and authorized persons. However, these options can also be made available to persons who are not present on site but who are present remotely with suitable devices 25 and who monitor the status or who give instructions, authorize and / or release the status (on-site). read.

Claims

CONCLUSIONS

Device for monitoring a segmented overhead line for the electrical supply of power vehicles such as trains, wherein the segmented overhead wire between two masts is mechanically tensioned by means of weights, the device comprising: - a housing which comprises a power supply for energizing the device and the means contained therein, as well as fastening means for fastening the device to one of the masts of the segmented overhead line; - detection means adapted to detect the proximity of the weights; - communication means comprising a wireless communication module which is adapted to transmit an alarm message over a telecommunications network to a remote central processing unit; - control means which are arranged to control the communication means to send the alarm message when the proximity of the weights is detected by the detection means, and wherein the detection means are arranged to determine two states, the weights being arranged in the first state are some distance from the detection means, and in the second situation the weights are located close to the detection means.

Device for monitoring a segmented overhead line according to claim 1, wherein the detection means are designed to absorb at least substantially no electrical power from the power supply in the first state.

An apparatus for monitoring a segmented overhead line according to one or more of the preceding claims, wherein at least one or more of the group of the detection means, control means and communication means are arranged to go into a sleep mode during the first state of the detection means .

An apparatus for monitoring a segmented overhead line according to claim 3, wherein the control means comprises a timer for switching from the sleep mode to an active operating state in which the detection means determines the first or second state of the weights.

Device for monitoring a segmented overhead line according to one or more of the preceding claims, wherein the detection means comprise a pressure contact with which the first state can be determined upon contact of the weights.

An apparatus for monitoring a segmented overhead line according to claim 5, wherein the pressure contact is a pressure switch.

The segmented overhead line monitoring device of claim 6, wherein the pressure switch comprises an element extending from the housing of the device below the weights for establishing contact of the weights with the pressure switch.

An apparatus for monitoring a segmented overhead line according to claim 6, wherein the housing of the apparatus can be fixed under the weights by means of the fastening means and the pressure switch is received on the side of the housing facing the weights.

Device for monitoring a segmented overhead line according to one or more of the preceding claims, wherein the housing consists of at least a first and second housing part communicating with each other, and wherein the power supply, control means and communication means in the first housing part, and the detection means are accommodated in the second housing part.

An apparatus for monitoring a segmented overhead line according to one or more of the preceding claims, wherein the power supply comprises a battery unit for powering the apparatus and the means contained therein.

The segmented overhead line monitoring apparatus of claim 10, wherein the power supply further comprises a charging unit configured to charge the battery unit.

An apparatus for monitoring a segmented overhead line according to claim 11, wherein said charging unit is adapted to be connected to an external solar panel for charging the battery unit with sunlight.

An apparatus for monitoring a segmented overhead line according to claim 11, wherein said charging unit is adapted to harvest electrical energy extracted from the immediate vicinity of the apparatus and converted for storage in the battery unit, and wherein the charging unit is preferably arranged for harvesting one or more of the group of radiant energy, thermal energy, mechanical energy, magnetic energy and biochemical energy.

Device for monitoring a segmented overhead line according to one or more of the preceding claims, wherein the communication means are configured for wireless cellular communication over a mobile network, in particular a 2G GSM, 2.5G GPRS or EDGE, 3G UMTS, HSDPA or LTE, 4G LTE Advanced, 5G, GSM-R or FRMCS network, and wherein the communication is preferably implemented failsafe and configured to establish at least a second wireless connection to the remote central processing unit, and wherein further preferably the at least one second wireless connection is established over different telecommunications networks.

An apparatus for monitoring a segmented overhead line according to one or more of the preceding claims, wherein the communication means are configured for Low Power Wide Area Network, LPWAN, technology and in particular for Narrowband Internet of Things, NB-IoT, and/ or Long Term Evolution for Machines, LTE-M technology.