WO2019092247A1 - Modul und inspektionssystem zur inspektion von fahrenden gegenständen - Google Patents

Modul und inspektionssystem zur inspektion von fahrenden gegenständen Download PDF

Info

Publication number
WO2019092247A1
WO2019092247A1 PCT/EP2018/080948 EP2018080948W WO2019092247A1 WO 2019092247 A1 WO2019092247 A1 WO 2019092247A1 EP 2018080948 W EP2018080948 W EP 2018080948W WO 2019092247 A1 WO2019092247 A1 WO 2019092247A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
module
inspection
vehicle
outer housing
inspection system
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/080948
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan SCHÖLLMANN
Karl-Heinz Förderer
Ronny SÖLLNER
Original Assignee
Db Fernverkehr Ag
Psi Technics 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
Priority claimed from PCT/EP2017/078963 external-priority patent/WO2018087337A1/de
Application filed by Db Fernverkehr Ag, Psi Technics Gmbh filed Critical Db Fernverkehr Ag
Publication of WO2019092247A1 publication Critical patent/WO2019092247A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance
    • 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
    • B61L27/40—Handling position reports or trackside vehicle data
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/50—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades
    • B61L27/57—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for vehicles or trains, e.g. trackside supervision of train conditions

Definitions

  • the invention relates to a module for close inspection of a technical functional state of a vehicle passing by the module in a high-voltage environment, which comprises at least one inspection device arranged in the module for at least visually inspecting at least one inspection section of the vehicle, for example at least one optical sensor arranged in the module, includes.
  • the invention further relates to a modular inspection system comprising at least one such module and at least one module carrier to which the at least one module is connected.
  • Vehicles in particular rail vehicles, which are supplied with power via a high-voltage line (usually a catenary) are difficult to inspect and service.
  • a high-voltage line usually a catenary
  • Such high voltage lines regularly carry voltages in the range of 1.5 to 25 kV, which is why even in normal atmospheric conditions there is a risk of flashover on objects approaching the high voltage line to less than about 1-3 meters (depending on the voltage).
  • a close inspection and maintenance of vehicles, which are operated over a high voltage line therefore requires in
  • the prior art regularly a separation of the vehicle from the power line and a transport of the vehicle, for example, in an inspection and maintenance facility. Since, except in the event of a system failure, it is only possible to determine a need for maintenance of such a vehicle in advance, such vehicles must be subjected to a large number of regular inspections for safety reasons. A large part As a result, these inspections show no or only minimal need for maintenance. At the same time, however, a failure of the vehicle during operation occurs, which leads to additional costs for the operator of the vehicle (for example a rail transport company) in addition to the costs of the actually unnecessary inspection, since he needs more vehicles for a desired driving operation to maintain.
  • a failure of the vehicle during operation occurs, which leads to additional costs for the operator of the vehicle (for example a rail transport company) in addition to the costs of the actually unnecessary inspection, since he needs more vehicles for a desired driving operation to maintain.
  • an object of the invention to provide time-efficient and cost-effective devices for inspection and maintenance of vehicles operated via power transmission lines, in particular rail vehicles.
  • an object of the invention is to reduce the amount of necessary inspections and maintenance outside the operation of the vehicle.
  • the above objects are achieved in a module of the type mentioned above in that the at least one inspection device is at least partially surrounded by a grounding housing for overvoltage protection, preferably encapsulated in a grounding housing.
  • a grounding housing for overvoltage protection, preferably encapsulated in a grounding housing.
  • An inspection device can be, for example, a sensor, such as an optical, acoustic, ultrasonic or chemical sensor, an optical element, such as a mirror or a mirror arrangement, an illumination, a laser or an acoustic signal generator or an ultrasonic signal generator. It is also possible to arrange a plurality of inspection devices in a module, such as a laser and a sensor, which collects a reflection of the laser light from the vehicle.
  • the module according to the invention thus enables an automated inspection of a vehicle in a high-voltage environment and makes it possible to determine whether maintenance is necessary or not. This can avoid unnecessary maintenance and at the same time detect early maintenance (eg unexpected damage to the vehicle that has not been noticed).
  • the modules according to the invention are thus also particularly suitable for use in a system for "predictive maintenance” and / or condition-oriented maintenance and / or servicing, which collects and analyzes data on individual vehicles and vehicle fleets in order to enable more reliable predictions about a maintenance requirement
  • Embodiments of the module specifically described with respect to a sensor are also generally claimed for any inspection device.
  • the inspection section has an inspection object, also called an inspection element or inspection object.
  • the inspection object is a specific component to be inspected in the inspection section.
  • the inspection section can also have a plurality of individual inspection objects which are to be inspected together.
  • the inspection portion may thus include a portion of the vehicle or an item of the vehicle.
  • An inspection section is preferably an element selected from the group consisting of so-called roof garden of the vehicle, undercarriage of the vehicle, air conditioning of the vehicle, individual car of the vehicle, several cars of the vehicle, pantograph of the vehicle, pantograph of the pantograph, wheel of the vehicle, Tire of the vehicle, axle of the vehicle, air deflector of the vehicle or a combination of these objects with each other and also other objects.
  • Such objects often have to be inspected for their technical functional state and an inspection in the operating state of the vehicle can be more efficient than at standstill when it is performed by an inspection system according to the invention.
  • the modules are closed or encapsulated.
  • devices within a module housing for example, against contamination, high voltage flashovers, spray or cleaning fluid can be protected.
  • the apparatuses to be understood here include, on the one hand, inspection devices, but also control electronics, data memories, power supply cables, data transmission devices or control data transmission devices.
  • an upper side of a grounding housing may be at least partially and / or partially permeable to the apparatus arranged in the module. If the module housing contains, for example, a robot arm equipped, in particular, with a sensor or optical element, a closable passage for the robot arm can be attached to the top side of the module housing.
  • the upper side of the module housing can be partially transparent, in particular as a transparent optical element, designed.
  • the top of the module housing can be made substantially sound permeable.
  • the top of the module housing here the page is referred to, which is usually directed to the object to be inspected.
  • the upper side of the module housing can thus also be directed downwards in the case of a module that inspects from above.
  • a module may comprise at least one concave optical element to which a plurality of cameras are directed.
  • the concave optical element may be a specular hemisphere, which is arranged on an underfloor of the module housing and on which the same angle-distributed three, four or more horizontally oriented cameras are directed. Due to the concave shape, the cameras of the module can image a large area that extends over the entire arc of a circle. Since the concave shape is known, it can be taken into account in a later image analysis in order to compensate for the optical distortion of raw inspection data caused by it. It is also conceivable to design the concave optical element as a reflective half cylinder surface. Furthermore, it is conceivable to couple the cameras and / or the concave optical element to a movement device in order to change the receiving area of the module.
  • This object of the invention thus relates, for example, to a sensor with a protective housing against high voltage, which can be used in the vicinity of a high-voltage-carrying object.
  • a sensor with protective housing is also suitable to be mounted below a distance of 10-15 cm multiplied by the value of the high voltage in kilovolts of the high-voltage-carrying object.
  • the grounding housing preferably comprises at least one electrically conductive outer housing and an electrically insulating inner housing arranged in the outer housing, wherein the outer housing is preferably designed to keep the inspection device at a distance of 50 cm to 100 cm, for example 60 cm to 80 cm, in particular 70 cm to operate from a high voltage of 15 kV or carrying high voltage power line.
  • the optical inspection for example with at least one sensor configured as a camera, advantageously no telephoto lenses or wide-angle lenses are used, since the optical aberrations caused thereby make a reliable automated evaluation of recorded images considerably more difficult or even impossible. Consequently, the closer the camera is brought to the inspection object, the higher the lateral resolution of the inspection section.
  • a distance from the inspection section should be at least so large that a lateral extent of an inspection object to be inspected in the inspection section can be completely detected.
  • Typical inspection objects of a rail vehicle have a lateral extent of 0.1 m to 2 m.
  • the lateral resolution should be in the range of 0.01 mm to 10 mm, preferably 0.1 mm to 1 mm.
  • a distance from the inspection section of 50 cm to 100 cm, for example 60 cm to 80 cm, in particular 70 cm is necessary for taking an image with a lateral size and a lateral resolution in said areas.
  • some inspection objects such as pantographs of a pantograph, are high voltage cables that typically carry a high voltage of 15 kV or 25 kV.
  • the outer housing is preferably designed to support the inspection device at a distance of 50 cm to 100 cm, for example 60 cm to 80 cm, in particular 70 cm, from a high voltage of 15 kV or 25 kV To operate high voltage line.
  • the outer casing preferably has an electrical surface conductivity of at least 1000 Sm, for example at least 2000 Sm, preferably at least 4000 Sm.
  • the term "surface conductivity” is understood to mean the product of a conductivity of the outer casing having a cross-sectional area of the outer casing for dissipating an electrical current electrical conductivity of 5.8-10 8 S / m and a cross-sectional area of 70 mm 2 has, for example, an electrical area conductivity of 4.1 -10 3 Sm.
  • a sufficiently high surface conductivity of the outer housing occurring high currents can be reliably dissipated even in high-voltage flashover without damaging an inspection device inside the outer housing.
  • a sufficiently high surface conductivity to operate the inspection device at a distance from a high voltage line of 50 cm to 100 cm, for example 60 cm to 80 cm, in particular about 70 cm, at 15 kV high voltage or at 25 kV high voltage.
  • Voltage flashovers are to be expected at least occasionally at the stated voltage values and distances (depending on the prevailing atmospheric conditions such as, for example, atmospheric humidity).
  • a protection for a module according to the invention can be ensured even in high voltage flashovers.
  • many major European rail networks use high voltages of 15 kV or 25 kV. Therefore, such a module can be installed on a variety of existing rail networks and used in operation for inspecting rail vehicles.
  • the outer housing comprises at least one, preferably exactly one, recess, wherein the recess is arranged in an optical path from the inspection section to the, for example, designed as a camera, inspection device. Through the recess an unobstructed inspection of the inspection section is possible. If the outer housing comprises only one recess, entry of foreign bodies such as dust, for example by convection, into the outer housing is thereby minimized.
  • the recess may comprise a, in particular transparent, cover.
  • the outer housing may consist of a plurality of detachably interconnected, for example, screwed together, outer housing sections and / or comprise a reversibly closable maintenance opening. This provides easy access to one in the outer housing arranged inspection device possible, for example, to service or replace.
  • the inner housing is preferably mechanically decoupled from the outer housing, so that an inspection device arranged in the inner housing is protected against mechanical loads, in particular shocks.
  • the module preferably comprises a movement device for moving the inner housing relative to the outer housing. By means of a movement device, an inspection device contained in the inner housing can be aligned with the inspection section without moving the outer housing. This avoids collisions of the outer housing with other components of an inspection system or persons and allows a particularly stable and secure attachment of the outer housing, for example to a module carrier.
  • An outer housing may contain a plurality of inspection devices, in particular in a plurality of inner housings, for example one inspection device each in an inner housing.
  • the outer housing comprises at least one connecting device for a discharge to the electrically conductive connection of the outer housing with a Bruerde or other ground, wherein the derivative preferably a copper line, more preferably a 0.5 cm to 5 cm thick copper line, in particular with a cross-sectional area of 70 mm 2 includes.
  • the magnitude of the derivative shall be chosen according to the current and voltage carried in the high voltage line.
  • connection device may comprise, for example, at least one screw connector for secure attachment of the discharge.
  • connection device can be integrated in the connector in order to allow the fastest and simplest possible connection of the module to a further module or a module carrier for mechanical support, power supply, data supply and discharge of currents due to voltage flashovers.
  • the connector is disconnected from the connector to prevent influences of flashovers on data transmission that could lead to artifacts in the measurement data.
  • the safety-technically less critical connection of the connector for mechanical support, power supply and data transmission can be performed by an untrained person and separated from the safety-critical connection of the derivative to the connection device by a trained electrician force.
  • the electrician can enable operation of the module after connecting the drain.
  • connection device may comprise a test means for checking a proper connection of the lead to the outer housing, wherein the module preferably comprises a communication means for communication between the test means and an external monitoring device.
  • the connection state can be monitored in a simple manner.
  • the locked state can be remotely monitored by a monitoring device, such as a computer, remote from the module.
  • a monitoring device such as a computer
  • the test means is designed to enable the transfer of data and energy through the connector when the drain is properly connected to the outer housing.
  • the test means is preferably electrically non-conductive, for example, capacitive or inductive, coupled to the connector to exclude an influence of derived via the derivative currents on the Inspektionseinrich- device and / or data measured therefrom.
  • the overvoltage protection module comprises at least one of the following components:
  • a sensor chip which is set up to detect an exceeding of a maximum dissipatable current.
  • the components mentioned increase the overvoltage protection and can be used individually or in any combination.
  • the negative effects of flashovers can thus be reduced or kept away from the module arranged in the inspection device and possibly other equipment.
  • the drain may be connected to the grounding housing with a hornabieiter or a gas-filled surge arrester.
  • the derivative can also be easily connected to a conductive part of the grounding housing, so that voltage flashovers may first hit the grounding housing.
  • a sensor chip can measure the current flowing through the drain and, if necessary, trigger an alarm if a flashover transmits too high a current or lasts too long.
  • the module can be brought in this case, for example, automatically to a greater distance from the power line.
  • the earthing housing for overvoltage protection comprises at least one of the following components:
  • the outer housing may for example comprise a metal, preferably aluminum.
  • Aluminum is relatively cheap, light, weather-resistant and has a sufficiently high electrical conductivity.
  • the outer housing may comprise an electrically conductive plastic. With an electrically conductive plastic can be still clotting lower weight and even lower production costs in high volumes than with aluminum.
  • the inner housing is preferably arranged completely in the outer housing.
  • the inner housing is rod-tight and / or waterproof, preferably in accordance with the immission protection class IP64, particularly preferably IP67.
  • IP64 the immission protection class
  • the inner housing may, for example, be an original housing of an inspection device, for example a camera housing.
  • the module preferably comprises at least one electrically conductive outer housing, an electrically insulating inner housing arranged in the outer housing and a lead connected to the outer housing.
  • sensors for automated inspection, sensors, in particular camera systems, are provided.
  • Digital camera systems have the advantage that they generate digital data records quickly and without consumables directly, which are accessible to the data analysis.
  • a minimum safety distance from an object such as a sensor to a high voltage carrying component is prescribed. This is in particular laid down in the standard DIN EN 1501 19 (VDE 01 15601).
  • the minimum safety distance depends on individual parameters and is different, for example, for AC voltage and DC voltage.
  • electrical sensors below the typical safety distance are also used. For this, the sensor is protected with a device for rollover protection.
  • Such a device may for example be a Faraday cage around the sensor.
  • a Faraday cage dissipates electrical current across its outer surface, so that an object inside it is not current-carrying and thus protected.
  • a device designed as a Faraday cage may in particular have apertures through which a free optical path can be directed from an optical sensor to the high-voltage-carrying component.
  • a module incorporating a Faraday cage as a component thus allows improved protection of inspection equipment within the Faraday cage from overvoltage damage and electromagnetic interference.
  • a problem with the use of electrified sensors in the vicinity of high-voltage lines and high-voltage-carrying components is the signal interference of an electrified sensor by electromagnetic radiation. This problem is also solved by a housing equipped as a Faraday cage for the electrified sensor.
  • the spatial resolution and the optical quality of the recorded images increases with the proximity of the optical sensor and / or its objective to the object to be inspected. If the object is a train supplied from a high-voltage electrical line, there is the risk of a high-voltage flashover from a high-voltage-carrying component, such as a high-voltage line or a current collector of the train.
  • a sensor may be at least partially surrounded by a grounding housing which is electrically connected to a high-capacity ground via a drain capable of carrying a high electric current (such as 0.5 cm to 5 cm thick copper wire) preferably also the high voltage network is electrically connected.
  • a recess may be formed on the optical path from the sensor to an object to be inspected be provided in the grounding housing. This recess may be free or covered with an at least partially transparent optical element, such as a glass pane.
  • the grounding case is made of a material of high conductivity, such as copper or a suitable steel, and has a thickness designed to support a maximum expected current that can result from a high voltage carrying component rollover. The maximum expected current depends, among other things, on the level of high voltage.
  • the grounding housing may be designed as a Faraday cage around the sensor or its housing.
  • At least one inspection device is selected from the group consisting of a camera, a lighting, a laser, an optical sensor, an optical element, an infrared sensor, an X-ray sensor, an ultrasonic sensor, a vibration sensor , a microphone and a chemical sensor.
  • a module may also include a plurality of inspection devices, such as a laser and an optical sensor that detects the reflected laser light. If the module comprises a directional microphone, preferably an inside of the grounding housing is lined with a sound damper. An acoustic inspection can also provide valuable information on a condition of the vehicle. For example, certain sounds may indicate a defect or need for service in a particular vehicle component.
  • a chemical sensor in a module may detect, for example, oil leakage from the vehicle or leakage of coolant from a vehicle air conditioner.
  • Possible devices included in modules according to the invention can be:
  • optical inspection systems such as cameras, laser barriers, infrared thermal imaging cameras,
  • the module comprises a data transmission device connected to the inspection device, the data transmission device preferably comprising an optical data transmission device, particularly preferably an optical cable, and / or a data transmission cable with electrical shielding and / or a wireless data transmission device,
  • the module comprises a power supply line connected to the inspection device, preferably a shielded power cable, more preferably a shielded combined power and data transmission cable,
  • the module comprises a control data transmission device connected to the inspection device, preferably a shielded control data transmission cable, particularly preferably an optical control data transmission cable, the control data transmission device preferably being electrically connected to the grounding housing by a data transmission device and / or a power supply line.
  • a control data transmission device connected to the inspection device, preferably a shielded control data transmission cable, particularly preferably an optical control data transmission cable, the control data transmission device preferably being electrically connected to the grounding housing by a data transmission device and / or a power supply line.
  • the data transmission device serves primarily or exclusively for the transmission of data recorded by the at least one inspection device to an external database.
  • control commands can include control commands for operating the at least one inspection device, for example control commands for recording images to a camera, and / or control commands for a movement device of the module.
  • the module comprises an optical communication cable, a power supply cable and a control optical communication cable.
  • the optical data transmission cable and the power supply cable can be combined in one cable.
  • the module comprises at least one opto-electrical converter, preferably within the grounding housing.
  • the data transmission device has a data transmission rate of at least 125 Mbit / s, preferably at least 1 Gbit / s. Such a data transmission rate makes it possible, for example, to transmit a large amount of data to image recordings, for example from several cameras, simultaneously without delay to an external database. This makes it possible, for example, to dispense with a time stamp of the respective recording and to sort the data simply according to the time of arrival in the database.
  • the use of electrified sensors in the vicinity of high-voltage components or high-voltage lines not only the function of the electrification sensors by electromagnetic radiation and / or charge effects is compromised.
  • Another problem is the trouble-free data transmission of sensor data to a computing unit.
  • the data transmission can be carried by an electrical cable which is provided with an electrical shield, which is usually designed for parameters of a relevant high voltage.
  • wireless data transmission for example via WLAN standards.
  • a disadvantage of a wireless data transmission is the susceptibility to electromagnetic noise, for example, and the limitation of the data rate through the frequency range.
  • the limitation of the data rate is particularly problematical in inspections of a moving object under a stationary sensor system, for example, in which a data volume that is as high as possible is detected and transmitted to a computing unit in a relatively short time interval in which an inspecting section of the moving object passes through a detection area of the sensor system to be transferred.
  • the data transmission does not take place electrically, but by optical data transmission.
  • the optical data transmission can be wired, for example via a number of fiber optic cables or plastic fibers (with data rates of up to 40 Gbit / s), or non-wired, for example via a free jet, which is converted back into an electrical signal by an optoelectrical converter will be.
  • the wireless optical transmission makes it possible to dispense with an expensive, fault-prone and potentially difficult to retrofit cable system in existing systems, such as factory halls.
  • a number of optoelectrical converters must be arranged in or on the sensor, preferably within a Faraday cage, which, for example, convert the electrical signals of a camera sensor into optical signals.
  • a first advantage of the optical data transmission is the susceptibility to interference from the influence of high voltage, for example by electromagnetic interference.
  • a second advantage of optical data transmission is that the propagation time differences of different data routed through different optical paths are much less due to the higher transmission rate than for electrical lines. This is particularly important when inspection data from several sensors should be compared and evaluated.
  • the most accurate possible synchronization with respect to the detection time of the inspection signals is desirable. Although larger differences in transit time of inspection signals can be compensated algorithmically. However, this entails an accuracy penalty compared to synchronized raw data and a greater amount of computational hardware and / or computing software.
  • An optical data transmission is also simpler and more flexible in existing environments, such as a factory, integrated, because different lengths of optical paths for data transmission comparatively little influence the synchronization of measurement data from different sensors. In addition, less provision must be made for guiding optical cables for shielding electromagnetic waves or interference than electrical cables.
  • the module comprises at least one fast intermediate data memory, which is set up to buffer recorded raw data during an inspection and preferably makes it possible to forward the raw data to a local or external database after completion of the inspection.
  • This embodiment makes it possible to store the data recorded during an inspection until the end of the inspection, then remove the modules from the high voltage line and then transmit the data with less interference.
  • This solution thus makes it possible, at least in part, to dispense with expensive optical data transmission devices such as optical cables and optoelectrical converters.
  • the cache may also increase the cost of the module.
  • This embodiment may also be advantageous, for example, if there is no high-speed data transmission device via which the data could be transmitted to the external database immediately after it has been collected.
  • the module comprises at least one passive and / or active protection device, preferably against environmental influences such as weather influences or animals, for the protection of recorded raw data and / or for the protection of the at least one inspection device.
  • Such a protective device may, for example, be a part of the earthing housing, such as a Faraday cage or an insulating inner housing.
  • the protective device can also be arranged externally on the grounding housing or around the grounding housing. Two other important examples of a protective device in the form of animal repellents and an enclosure will be discussed below.
  • an inspection system can be at least partially surrounded by an envelope such as a tent, a hall, a bridge or a tunnel.
  • the enclosure may have a number of, for example one or two, openings so that an object to be inspected can enter and / or exit through the openings in the enclosure.
  • the openings are arranged on a north and / or south side of the enclosure, so that when the sun is low on an east or west side of the enclosure no incident to the inspection sunlight falls into the enclosure.
  • the openings may be provided with at least one canopy.
  • the tent may consist of a scaffold and a tent surface.
  • the tent surface may be dust-resistant or dust-repellent, fire-resistant, conductive designed to dissipate electrical charge or flashovers and / or translucent.
  • a translucent tent surface which is illuminated from the outside by a light source, acts as a means for the diffuse and homogeneous illumination of an inner region of the tent.
  • an envelope can at least partially shade direct light sources which are disturbing during the inspection.
  • Disturbing light sources may be, for example, light sources which do not belong to the inspection system or variable sunlight through the day cycle or clouds, which is not designed for optimal resolution of the inspection purpose and limits the comparability of measurements at different points in time.
  • a further advantageous effect of an enclosure according to the invention is that it serves as a privacy screen for persons who work on the inspection system.
  • an envelope thus protects the module itself against environmental influences, for example to prevent premature corrosion.
  • wrapping also helps to better standardize the conditions for data acquisition in order to improve the comparability of the data.
  • the outer housing may have at least one connector for the detachable mechanical connection of the outer housing to a module carrier of an inspection system, with a further module and / or with the inner housing, wherein the connector is designed for data and / or energy transmission.
  • the connector may be designed as a bus connector for connection to a data and / or power bus.
  • the module is mechanically supported by the at least one connector on the module carrier or further module, or the inner housing is mechanically supported by the at least one connector on the outer housing, so that only a few, in particular no, additional mechanical fasteners are necessary.
  • the module and / or the inner housing with the inspection device contained therein can be connected and disconnected in a particularly simple and fast manner, for example by a defective one Module or a defective inspection device or replace the inspection system for changing inspection tasks convert.
  • the connector is designed for data and energy transmission, the module and / or the inner housing can be connected and disconnected particularly quickly, since not separate connectors for data and energy transmission must be connected or disconnected individually.
  • the connector may comprise at least one mechanical or electromechanical locking element for the mechanically stable locking of the outer housing on the module carrier, on the further module and / or on the inner housing.
  • the locking element may for example comprise a latching element and / or a locking element.
  • the locking element may comprise at least one mechanical or electromechanical release means for releasing the lock and / or a test means for checking an orderly lock, the module preferably comprising a communication means for communication between the release means and / or the test means and an external control and / or or monitoring device.
  • the test means which may include, for example, a contact sensor and / or a display means, for example, at least one indicator light, to indicate a ArretleitersShes
  • the Arret istsschreib can be monitored in a simple manner.
  • the locked state can be remotely monitored by a monitoring device, such as a computer, remote from the module.
  • the triggering means for example, an electric motor and / or a piezoelectric actuator
  • the lock can be solved if necessary.
  • a remote from the module control device such as a computer to be remotely controlled.
  • the connector may include corrosion protected contacts for connection to a data and / or power supply line.
  • the corrosion-protected contacts may comprise a corrosion-resistant material, for example gold, and / or be moisture-proof, in particular according to the immission protection class IP65.
  • the connector is electrically insulated from the outer housing, so that, in particular in the case of voltage flashovers, currents flowing via the outer housing do not occur the module carrier, the further module and / or a power supply and / or data line connected to the connector are transmitted.
  • the outer housing has Preferably, an electrical legislativenleitrichdate of at least 1000 Sm and more preferably comprises a connection device for a derivative for electrically conductive connection of the outer housing with a Bruerde or other grounding.
  • One embodiment relates to a modular inspection system comprising at least one module according to one of the preceding embodiments and at least one module carrier to which the at least one module is mechanically connected, in particular via at least one connector described above.
  • a module carrier may, for example, comprise a framework. Furthermore, any movement devices, such as module rails and / or robot arms, of the modules can be fastened to the module carrier.
  • the lead (s) and / or power supply cable (s) and / or data transfer cable (s) and / or control data transfer cable (s) may be routed by the module (s) along the module carrier (s).
  • a module carrier may also be an underbody inspection carrier which may be disposed at least partially below the tracks to permit underbody inspection of the vehicle by module (s) according to the invention.
  • the inspection system may include a transparent protective panel between the tracks and the underbody inspection carrier to protect the modules from any falling debris.
  • inspection systems according to the invention can thus have a modular design.
  • Such an inspection system can thus comprise one or more modules and / or one or more module carriers.
  • the modules and module carriers can be connected in groups, so that, for example, several module carriers with each connected modules are arranged one behind the other along the high voltage line in the direction of travel of the vehicle.
  • An inventive inspection system is designed for preferably autonomous, for example, only human-assisted, inspection of a technical functional state of inspection sections of a vehicle.
  • Particularly advantageous is the invention to apply to vehicles with external power transmission connection. This is especially true for powered with electrical high voltage vehicles, such as trains. On the one hand, high voltage poses a safety risk, especially for human inhalers. At the same time an inspection and even more meaningful, if it can be carried out under operating conditions, so for example under high voltage and in motion of a train.
  • the inspection system may comprise a plurality of modules and a bus for data and / or energy transfer, wherein the modules are connected via the bus to a data processing device and / or a power supply device.
  • the advantage of a bus for data and / or energy transmission, in particular for data and energy transmission, is that in a simple way, in particular without changing wiring, additional modules, for example via their connector, connect to it or remove existing modules thereof to let. Therefore, the inspection system with a bus is particularly easy to maintain, for example, by a defective module is replaced, and be adapted to changing requirements, for example, to inspect different types of vehicles.
  • each module can be connected via its own cable for data and / or energy transmission to a data processing device and / or a power supply device.
  • a particularly high reliability of the inspection system is achieved because only one module is affected in case of failure of a cable.
  • the bus comprises a common cable for data and energy transmission.
  • a common cable further reduces the installation effort of the inspection system.
  • a high data transmission rate and the possibility of power supply for example, provide common Ethernet cables, such as Cat 6 Ethernet cables. With twisted wire pairs and an electrically conductive sheath, Ethernet cables also offer high protection against electrical and magnetic interference fields.
  • the inspection system may comprise a plurality of modules, wherein at least two, in particular similar, modules are arranged symmetrically on both sides of a travel path of the vehicle.
  • the modules contain cameras as sensors, it is advantageous to arrange them on both sides of the travel path in order to allow comprehensive inspection of the vehicle, in particular also of inspection sections or inspection objects which are not visible from one side, for example because of other parts of the vehicle Vehicle are covered.
  • a plurality, for example, two, three, or four, pairs of similar modules are each arranged symmetrically on both sides of a track of the vehicle.
  • Two modules are arranged symmetrically on both sides of the guideway in the sense of the invention, if they are arranged along the guideway and vertically at the same height and with the same distance to the right and left of the guideway.
  • the inspection system may comprise at least one lead connected to the outer housing of at least one of the modules for electrically conductive connection of the outer housing to a ground or other ground, the lead preferably comprising a copper lead, particularly preferably a 0.5 cm to 5 cm thick copper lead.
  • the derivative can be connected for example via a corresponding connection device with the outer housing. The discharge ensures that currents occurring in the event of potential flashovers are reliably dissipated without damaging the inspection system or endangering persons.
  • the inspection system may comprise at least one dummy module that differs from a module according to the invention in that it contains no inspection device. If necessary, the dummy module can be equipped with an inspection device easily and quickly, for example via at least one connector of the module, in particular without interfering with the inspection system outside the dummy module, for example by laying additional cables, in order to upgrade the inspection system for additional inspection tasks.
  • an interface for communicative connection and / or power supply is provided.
  • mechanical connecting elements such as, for example, click connections, grooves for connecting pins, plug connections or screw connections for the mechanical connection of the modules to one another or to a frame of an inspection system.
  • an electrical connector can also be the mechanical connection between the modules and / or act as a data bus between the modules.
  • the modules can also be set up for wireless communication.
  • modules In order to be able to combine the modules with one another in the most freely possible geometric arrangement, they can, for example, have a triangular, rectangular, in particular square, or hexagonal cross-section.
  • the cross section is preferably equilateral for better configurability.
  • bridging modules of different sizes and possibly without inspection devices can be provided.
  • the inspection system comprises at least two modules, wherein the at least two modules preferably include:
  • - Are attached to a common movement device, preferably fastened to a common robot arm, and / or
  • connection sensors that indicate a correct connection of the modules with each other and / or with your module carrier and / or on your movement device.
  • the modules can complement each other, such as a pair of modules in which one module emits a signal whose reflection intercepts and stores the other module.
  • a module may be arranged with a laser adjacent to a module with a matching optical sensor.
  • a first module may comprise an optical element such as a mirror, while a second module may include an optical sensor or a camera which may inspect through the mirror of the first module an otherwise difficult to examine part of the vehicle.
  • a connection sensor makes it easier to install the modules as the installer receives direct feedback as to whether a module is correctly connected or not. This prevents overvoltage damage to modules after an incorrect installation.
  • At least two modules are connected to a common power supply line and / or are connected to a common drain. closed and / or connected to a common data transmission device and / or connected to a common control data transmission device.
  • This embodiment also makes it possible to make the inspection system "slimmer" by avoiding unnecessary multiple cable routing, In addition, it may be useful to arrange several modules next to each other when they interact, ie a module emits a signal whose reflection from an adjacent module In addition, a combined cable management also makes it easier to shield the individual modules against environmental influences, since only one module of a module group must be connected to a drain and / or a data transmission cable and / or a power cable and / or a control data transmission cable and the other unused connections in the module group (unless they connect the modules with each other) can be sealed.
  • the inspection system and / or the module carrier is formed at least in sections as: I-beam, L-beam, U-beam, O-beam, C-beam, N-beam, ⁇ -beam, M-beam, W-beam Carrier, T-beam or OO carrier, wherein preferably at least one module on a lateral portion of such a carrier for inspecting at least one side surface of the vehicle, at least one module on an upper portion of such a carrier for inspection of a roof of the vehicle and / or at least a module is arranged on a lower portion of such a carrier for inspection of a subfloor of the vehicle.
  • the inspection system comprises a plurality of module carriers arranged behind one another along the high-voltage line, for example N-beams and / or O-beams, in order to allow inspection of the vehicle from the sides, from above and preferably also from below.
  • the inspection system it is also possible to restrict the inspection system to one part of the vehicle (for example the roof) and to inspect the rest of the vehicle in another inspection system.
  • An overhead line can then be at least partially surrounded by the at least one module carrier.
  • the overhead line and the rails can pass through the carrier.
  • W-beams, M-beams or OO-beams can be installed, for example, on two or more tracks.
  • these are often heavily frequented by vehicles, making it difficult to pass through an inspection system at low speeds.
  • passing another vehicle on a parallel track can interfere with the inspection.
  • such a dual system allows for easier inspection of many vehicles in operation, as the vehicle does not have to be driven extra to a more remote track.
  • At least one module carrier is fastened to at least one external route structure, preferably via a device for vibration decoupling, releasably and / or with a securing mechanism, wherein the route structure in particular a tunnel, a bridge, a high-voltage mast, a carrier of route signal systems, a Crane plant or a hall is.
  • this embodiment has the advantage that the inspection system is better protected against environmental influences (such as rain) and the module carrier fastened to a route structure, for example in relation to a storm, is more stable.
  • a track structure, in particular a tunnel allows more constant inspection conditions, for example because no or less sunlight disturbs the inspection.
  • the inspection system preferably includes at least one module with illumination to provide standardized illumination for one or more cameras of the inspection system.
  • the environment of certain track structures can also be problematic. For example, in a tunnel during a fast passage of a vehicle, strong pressure fluctuations and gusts of wind can occur, which can negatively influence or damage the modules.
  • the inspection system may also comprise a short tunnel and / or a sheath in which one or more module carriers are arranged.
  • This embodiment also enables better standardized inspection conditions, but is more cost-intensive.
  • the inspection system may surround a lane of the vehicle from a number of sides. In the following, this is explained using the example of a train on a train. For example, the inspection system may monitor a top, sides and / or bottom of the train.
  • the inspection system may be formed as an inspection gate over the rails. In particular, the inspection gate can have a sufficient depth in the rail direction to arrange several sensor systems in the rail direction one behind the other.
  • the inspection system consists of several support elements, wherein on each support element inspection sensors are arranged, which can inspect one or more sides of the train.
  • Carrier elements may be in particular U-shaped, L-shaped, substantially straight, semicircular or like an arc formed an ellipse.
  • a carrier element may be at least partially adapted to the cross-sectional shape of the train.
  • the modules according to the invention can be interconnected in any 2-dimensional or 3-dimensional configuration.
  • An inspection system of modules may also comprise a plurality of at least mechanically non-interconnected groups of modules.
  • the modules can be mounted lying, standing or hanging.
  • a support frame can be provided for the modules.
  • the modules can be fixed to an environment or loosely arranged in an environment.
  • a group of modules with cameras can be placed loosely on a trackbed.
  • the orientation of the group of modules relative to a train to be inspected can be clearly determined by way of image recognition. This facilitates the placement and alignment of such an inspection system and allows for quick installation even by non-professionals.
  • each module or each inspection device in a module can be provided with a unique identification, such as a MAC address, which can be assigned to a data record.
  • the inspection system can in particular be a sensor system with a number of inspection devices configured as sensors for acquiring actual raw data of inspection sections of the vehicle to be inspected, a carrier system for the sensor system for aligning the sensor system with the moving vehicle, a data processing system for controlling and preferably regulating the Sensor system and / or a protection system for the inspection system, the vehicle and / or user of the inspection system or vehicle.
  • the sensor system may comprise at least one camera system for recording area images.
  • the inspection system for inspecting the vehicle in an operating state, preferably without intervention in the operating state, in particular in a driving operation of the vehicle, designed because it can be tested and inspected under characteristic and technically meaningful conditions.
  • trains are usually tested at standstill and for safety reasons without high voltage application that the inspection conditions with respect to the electrical conditions and induced by the ride of the vehicle vibrations do not meet the technically relevant conditions in the operating condition, so that the inspection results so far systematically falsified and the expressiveness are reduced.
  • the sensor system, the data processing system and the protection system are advantageously operatively connected to the automated inspection of the technical functional state.
  • This not only brings cost and efficiency advantages and allows a faster inspection virtually in real time, while, for example, a train passes through an inspection system designed around a track and / or a high-voltage line as an inspection gate.
  • the automation allows only an inspection in the operating state, because in the case of an electrically operated and also moving train such an inspection would be dangerous and cumbersome for a human inspector.
  • the invention is based in particular on the recognition that the sensor system and the inspection method downstream data processing system must be able to detect and predict effects and damages so precisely that the standards of safety and liability for safety can be adhered to in a highly safety-relevant technical system such as a railway. It will be explained below with which technical means this can be achieved according to the invention.
  • a sensor system according to the invention may comprise at least one of the following components:
  • a camera system for capturing area images and inspection sections, comprising continuously and / or triggered cameras;
  • a vibration measurement system for measuring vibrations, vibrations and / or noises of inspection sections of the vehicle and / or a travel path for the vehicle;
  • an acoustic measuring system preferably comprising directional directional microphones which can be aligned with inspection sections;
  • a chemical detector for detecting chemical substances exiting the vehicle or an inspection section of the vehicle; and / or e. a system for detecting electromagnetic radiation from an inspection section of the vehicle.
  • a camera system according to the invention can comprise a lighting system for the defined illumination of inspection sections with an illumination light.
  • the camera system and the illumination system can be aligned with, in particular light-reflecting, inspection sections and designed to perform deflectometric measurements. More preferably, the camera system and the illumination system may be designed to perform photometry, radiometry, photogrammetry, laser scanning, or laser ranging that are particular to the inspection purpose and inspection section. This has the advantage that contours and forms, such as pulpits or outlines with indirect lighting, are easier to see than with direct lighting.
  • the cameras are digital monochrome cameras, since with monochrome cameras the resolution of the images is significantly better and the noise behavior less critical (no color filters on the sensor) than with color cameras.
  • Black and white images take up less space and can be processed faster and easier, eliminating the need for frequent conversion between color spaces (RGB, HSV, intensity, etc.).
  • the cameras are, for example, chosen from the Allied Vision Prosilica GT2000 camera series, in particular with a resolution of 2048 x 1088 pixels.
  • the cameras can be designed as a monochrome, color or near-infrared variant.
  • the cameras are preferably arranged so that they record an inspection section of the vehicle to be inspected, in particular a train roof and its superstructures as detailed as possible and complete.
  • An insulator is a component of electrical engineering, which has a high mechanical strength, but only a very low electrical conductivity. Insulators are used everywhere where bare electrical conductors must be fastened, held or guided, without causing a significant flow of current through the fastener.
  • the illumination system may be designed to shield glare from persons in and / or at the vehicle, preferably gradually and / or in sections, in sections projecting from the illumination system, and / or to be designed to be superimposed. Without such glare protection, the inspection system would not be possible in an environment used by humans or environments in which the presence of humans can at least not be ruled out. More preferably, the lighting system may be automatically controlled by an ambient light sensor and / or sensor designed to detect people and / or vehicles.
  • the inspection system advantageously comprises a lighting system, since the ambient brightness, in particular if the inspection system is installed in a workshop, is not necessarily sufficient for the cameras used.
  • the inspection system can be used by the lighting system when the ambient lighting on a vehicle to be examined, especially its roof, primarily by fluorescent tubes on a hall ceiling (ie from above or at an angle of 90 ° to the roof), without the To influence inspection.
  • dimmable Osram LED floodlights of various performance classes are used as the light source, in particular Siteco Floodlight FL20 Midi, 238W and Siteco Flodlight FL20 Mini, 107W. Both types can be equipped with Osram RS17 spot optics.
  • the LED modules installed in all lamps advantageously have a light temperature of 4000 K (neutral white).
  • the optical element may in particular be a bandpass filter for light, in whose bandpass interval an illumination light of the illumination system is located.
  • the 8mm lenses are located on the left and right sides of the vehicle (cameras 1-4 and 12-15) and the two 45 ° tilt cameras to the vehicle roof to analyze the pantographs (camera 7 and 8).
  • 16 mm For example, lenses are located above the vehicle (camera 5, 6, 9, 10 and 11).
  • the 8 mm lenses used are Tamron
  • the 16 mm lenses can use two different types.
  • cameras 6,9 and 10 are equipped with Qioptiq Linos MeVis-C 16mm f / 1.6 lenses and cameras 5 and 1 1 with Tamron 17HF. All lenses are advantageously C-mount standard lenses.
  • the sensor system preferably comprises a 3D measuring bridge.
  • the 3D measuring bridge serves in particular for an optimal analysis of the grinding bars. It is preferably arranged above a catenary and in a direction of travel of the vehicle behind the camera bridge.
  • the SD measuring bridge can include 2 SICK Ruler E1221 3D cameras, which record a height profile using the laser line and process it graphically.
  • a pair of Ruler E1221 and Ranger E for the left and the right side can be used next to the catenary in order to obtain an optimal resolution of the image data.
  • the 3D measuring bridge is in particular arranged so that the inspection system does not interfere with the clearance gauge of the vehicle, in particular the clearance gauge of train sets according to EBO (Railway Construction and Operating Regulations).
  • the clearance gauge specifies the "clear space" to be kept clear of objects on a driveway.
  • the cameras such as Ranger 3D cameras, have an orientation of 45 ° to a roof surface of a vehicle to be inspected. Opposite these two cameras are, for example, two SICK Ruler 3D cameras with integrated line laser.
  • the line laser is fanned parallel to an abrasive strip of the vehicle.
  • an entire width of the sanding strip can be grasped at once transversely to the direction of travel of the vehicle, and an assembly of a plurality of individual shots of the sanding belt, which is laborious and error-prone, especially in the case of a moving vehicle. te deleted.
  • the inspection system may include the following protective devices:
  • both laser lines are switched off in the normal operating state of the inspection system and are switched on only fractions of a second after detection of a vehicle by a light sensor on the 3D measuring bridge. That is, the vehicle is for example already retracted to the first pantograph in a hall containing the inspection system, since the light sensor measures the linkage of the pantograph. If the vehicle drives under the 3D measuring bridge, advantageously all areas in which persons can be stopped are shaded, in particular by the vehicle itself.
  • the inspection system does not create any obstructions or influences affecting the rest of the operation. Examples include: vibration, noise or glare from light, especially laser light.
  • bandpass filters for the spectral range of the laser used in particular a Ruler E1221 line laser installed.
  • the camera captures only the reflections of the laser line.
  • the bandpass filters are, for example, optical filter disks from MI DOPT type FIL BP660 / 34 No. 22956.
  • the laser measurement of sanding strips described in the previous section poses the problem that only one upper side of the sanding strip can be measured.
  • the shape of a bottom of the sanding bar is not known exactly, the thickness of the sanding strip between the top and bottom, which is relevant for determining a wear of the sanding bar, can only be measured with insufficient accuracy.
  • at least one camera, in particular two cameras can be arranged such that they are located at an inspection time obliquely above in the direction of travel of the train in front of and behind the sanding strip.
  • lighting elements are arranged so that at Inspekti- onszeittician ever a lighting element is located obliquely above in the direction of travel of the train in front of and behind the grinding bar and vertically above the grinding bar.
  • the cameras and the lighting elements arranged in front of and behind the sanding strip can be directed at an angle of 30 ° to 60 °, in particular about 45 °, with respect to a horizontal plane on the sanding strip.
  • the sanding strip stands out well against a background and can thus be precisely measured. Furthermore, defects of the sanding strip, in particular breaks at an upper edge of the sanding strip are clearly visible and can be reliably detected.
  • the images or composite images of the front side and the back side of the sanding strip can each be added to a summation image of the front side and a summation image of the back side of the sanding strip.
  • a summation image defects that are generally associated with reflections in both types of illumination emerge particularly clearly and can therefore be detected particularly quickly and reliably.
  • transparent optical elements can be provided with active cleaning means.
  • An active cleaning device is, for example, a number of windshield wipers, blowers, nozzles for spraying cleaning liquid acting on a surface of the optical element, or combinations thereof. These active cleaning devices can be designed in particular controllable and controllable. It is conceivable that an optical sensor of an inspection system itself is used to determine a degree of contamination with a test image. If a contamination level that is too large for the purpose of the inspection is determined, the active cleaning device is automatically activated.
  • active cleaning devices that require a consumable material such as a cleaning fluid such as water or hot water in particular, be permanently connected to a supply system for cleaning fluid to keep the maintenance as low as possible.
  • an active cleaning device can also be a device for electrical charge compensation, which prevents electrostatic charging of a surface of optical elements.
  • this can be realized by a thin, optically substantially transparent, but electrically conductive coating of a dirt-prone surface of an optical element.
  • This conductive coating may, for example, be in electrical contact with an electrical ground.
  • a thin, substantially transparent and yet conductive coating can be, for example, a transparent medium in which an electrically conductive network of carbon nanotubes or a conductive polymer is formed. Also conceivable is an antistatic coating known to the person skilled in the art.
  • the conductive layer may be a metal layer, in particular the metal layer, which also produces the playing effect.
  • cleaning devices or active cleaning devices can be used for each dirt-prone element mentioned here, in particular also for selected sections or devices on the moving vehicle itself.
  • the identification and localization of such devices on a moving vehicle can be carried out by an inspection system according to the invention. It is advantageous that artefacts caused by contamination in the raw inspection data are avoided, which would make image recognition more complex and error-prone.
  • specular or transparent surfaces of optical elements may be heated to prevent their condensation or icing.
  • cleaning devices can also fulfill this function, such as, for example, a blower or a conductive coating with a suitably high electrical resistance, through which an electrical heating current is conducted.
  • a blower or a conductive coating with a suitably high electrical resistance through which an electrical heating current is conducted.
  • the inspection system is in an existing environment, e.g.
  • the inspection system uses existing infrastructure, such as electricity, weather protection, etc.
  • a pre-inspection with the inspection system instead of a hall, e.g. a maintenance hall or storage hall for the vehicle, such as a loco shed or a garage, a pre-inspection with the inspection system instead.
  • the inspection system preferably diagnoses whether a human-bound or a large inspection on an expensive maintenance track is actually necessary. If not, the inspection procedure will follow
  • Preferred locations to place the inspection system are tunnels in general,
  • Spur tunnels vertex tunnels, base tunnels, in particular tunnel entrances and / or exits, bridges, underpasses, halls, car washes, station exits,
  • Base tunnels are often tubular in cross-section, so that the inspection system can be installed around the route.
  • the inspection system may be mounted on a single track, a double track, or a more than double track, such as a three, four, five, or six track.
  • station exits, tunnels and parking facilities can have the advantage that there Vehicles, preferably trains, drive slowly anyway, thus enabling accurate inspection at a reduced data rate through the inspection system.
  • the inspection gate is installed in an interior, such as preferably a tunnel
  • the sensor arrangement can be mounted in a wall of the housing
  • Multi-track routes often have a high frequency and are frequent
  • vibration dampers for the inspection system are preferably provided at the installation site of the inspection system. So can the
  • Measurement accuracy can be increased.
  • the modules and inspection systems according to the invention enable automated inspection of a moving vehicle in a high-voltage environment without endangering a person or the inspection system.
  • rail vehicles that are connected to a catenary can also be inspected while they are driving without having to separate the rail vehicle from the overhead line. It can thus avoid unnecessary maintenance, which are time, personnel and cost intensive.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a module according to the invention
  • Fig. 4 to 9 a fourth to ninth embodiment of an inventive
  • the module 1 shows a first embodiment of a module 1 according to the invention for close inspection of vehicles in a high voltage environment.
  • the module 1 comprises a grounding housing 2, as well as at least one inspection device arranged in the module 1, for example at least one sensor arranged in the module 1.
  • the inspection device could, for example, be a camera.
  • the grounding housing 2 comprises for overvoltage protection a conductive outer housing 3 and an electrically insulating inner housing 4.
  • the inner housing 4 here has a transparent section through which the inspection device can inspect the vehicle.
  • the outer housing 3 is made substantially of aluminum.
  • the inner housing 4 fulfills the protection type IP64, particularly preferably IP67.
  • the grounding housing 2 also has a connecting element 5 with which the module 1 can be fastened, for example, to a module carrier or a movement device.
  • 2 shows a second embodiment of a module 1 according to the invention for close inspection of vehicles in a high voltage environment. Corresponding features are denoted by the same reference numerals as in Fig. 1.
  • FIG. 2 also shows a connection 6 via which, for example, an optical data transmission cable and / or a power supply cable and / or an optical control data transmission cable can be connected.
  • data transmission cables and power supply cables are preferably combined in one cable.
  • a control data transmission cable (eg for an input of control data) is preferably galvanically isolated from the data transmission cable (eg for an output of inspection data) and the power supply cable.
  • a derivative is preferably spatially separated from the data transmission cable connected to the grounding housing 1 in order to reduce interference, especially for data transmission.
  • the inspection system 7 comprises a plurality of modules 1A, 1B, 1C, 1D which are connected to a module carrier 8.
  • the module carrier 8 is in this embodiment, an O-carrier, which surrounds the vehicle to be inspected 9 in the illustrated sectional plane from all sides.
  • the vehicle 9 is powered by a pantograph 10, which grinds on a high voltage line 1 1, with electricity.
  • the vehicle preferably travels through the inspection system 7 at a low speed (for example in the single-digit km / h range).
  • the modules 1 A, 1 B, 1 C, 1 D are modularly arranged in different ways in the inspection system 7.
  • the module 1A is arranged on a movement device 12, here a vertical module rail 12, with which the module 1 A can be displaced in the vertical direction relative to the vehicle 9.
  • the module 1B is arranged on a combined movement device 12, 13, here a vertical module rail 12 and a robot arm 13 connected to the module rail 12.
  • the module 1 B can thus be moved on the one hand by the module rail 12 in the vertical direction. With the help of the robot arm 13, the module 1 B can be brought in any way closer to the vehicle 9 to take an ideal inspection position.
  • the robot arm 13 may comprise a hinge and / or a telescopic rod.
  • the movement devices 12, 13 may, for example, comprise an electric motor and / or a piezoelement in order to move the respective module 1, 1A, 1B, 1C, 1D.
  • Three modules 1 C are arranged in a module group on a common movement device 12, here a horizontal module rail 12.
  • the modules 1 C can be moved together in relation to the vehicle 9 in the horizontal direction.
  • the modules 1 C For example, the roof of the vehicle 9 and / or the pantograph 10 may be inspected.
  • Three modules 1 D are arranged in a module group on a common movement device 12, here a horizontal module rail 12, below the rails of the vehicle 9.
  • the modules 1 D can be moved together relative to the vehicle 9 in the horizontal direction.
  • the modules 1 D can, for example, inspect the underbody of the vehicle 9.
  • a module 1, 1A, 1 B, 1 C, 1 D may comprise any combination of movement devices 12, 13, for example also only one robot arm 13 and no module rail 12 or any comparable movement device. It is also possible to fasten a plurality of modules 1, 1A, 1 B, 1 C, 1 D to a robot arm 13.
  • the inspection system 7 is shown here as an O-carrier with 9 modules, but any number of modules 1, 1A, 1B, 1C, 1D and module carriers 8 are conceivable.
  • a plurality of module carriers 8 with modules 1, 1A, 1 B, 1 C, 1 D can be arranged one behind the other along the travel path of the vehicle 8.
  • the inspection system 7 is indicated as a free-standing inspection system, but it is also possible that individual or all module carriers are attached to existing route structures, such as tunnels, bridges or (inspection) halls.
  • FIGS. 4, 5, 6, 7, 8, 9 show in sequence alternative forms of the module carriers 8.
  • module carriers 8 are shown with the following shapes: n-carrier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Modul (1, 1A, 1B, 1C, 1D) zur Nahinspektion von Fahrzeugen in einer Hochspannungsumgebung, bevorzugt von fahrenden Fahrzeugen, besonders bevorzugt von Schienenfahrzeugen, das mindestens eine in dem Modul (1, 1A, 1B, 1C, 1D) angeordnete Inspektionseinrichtung, beispielsweise mindestens einen in dem Modul (1, 1A, 1B, 1C, 1D) angeordneten Sensor, umfasst. Die Erfindung betrifft weiterhin ein modulares Inspektionssystem umfassend mindestens ein solches Modul (1, 1A, 1B, 1C, 1D) und mindestens einen Modulträger (8) mit dem das mindestens eine Modul (1, 1A, 1B, 1C, 1D) verbunden ist. Eine Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung von zeiteffizienten und kosteneffizienten Vorrichtungen für Inspektion und Wartung von über Hochspannungsleitungen betriebenen Fahrzeugen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Modul (1, 1A, 1B, 1C, 1D) der eingangs genannte Art dadurch gelöst, dass die mindestens eine Inspektionseinrichtung zumindest abschnittsweise mit einem Erdungsgehäuse (8) zum Überspannungsschutz umgeben ist, vorzugsweise in einem Erdungsgehäuse (8) eingekapselt ist.

Description

MODUL UND INSPEKTIONSSYSTEM ZUR INSPEKTION VON FAHRENDEN GEGENSTÄNDEN
BESCHREIBUNG
1 Technischer Hintergrund
Die Erfindung betrifft ein Modul zur Nahinspektion eines technischen Funktionszustandes eines an dem Modul vorbeifahrenden Fahrzeuges in einer Hochspannungsumgebung, das mindestens eine in dem Modul angeordnete Inspektionseinrichtung zur zumindest optischen Inspektion mindestens eines Inspektionsabschnitts des Fahrzeugs, beispielsweise mindes- tens einen in dem Modul angeordneten optischen Sensor, umfasst. Die Erfindung betrifft weiterhin ein modulares Inspektionssystem umfassend mindestens ein solches Modul und mindestens einen Modulträger, mit dem das mindestens eine Modul verbunden ist.
Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, die über eine Hochspannungsleitung (in der Regel eine Oberleitung) mit Strom versorgt werden, sind schwierig zu inspizieren und zu warten. Derartige Hochspannungsleitungen führen regelmäßig Spannungen im Bereich von 1 ,5-25 kV, weshalb auch bei normalen atmosphärischen Bedingungen die Gefahr eines Spannungsüberschlages auf Objekte besteht, die sich der Hochspannungsleitung auf weniger als etwa 1 -3 Meter (je nach Spannung) nähern. Eine Nahinspektion und Wartung von Fahrzeugen, die über eine Hochspannungsleitung betrieben werden, erfordert daher im
Stand der Technik regelmäßig eine Trennung des Fahrzeugs von der Hochspannungsleitung und einen Transport des Fahrzeugs beispielsweise in eine Inspektions- und Wartungseinrichtung. Da es, außer bei einem Systemausfall, nur begrenzt möglich ist, einen Wartungsbedarf eines solchen Fahrzeugs in Vorfeld zu bestimmen, müssen derartige Fahrzeuge aus Sicherheitsgründen einer Vielzahl an regelmäßigen Inspektionen unterzogen werden. Ein großer Teil dieser Inspektionen zeigt aber im Ergebnis keinen oder nur minimalen Wartungsbedarf. Gleichzeitig kommt es aber zu einem Ausfall des Fahrzeugs im Betrieb, was für den Betreiber des Fahrzeuges (bspw. ein Schienenverkehrsunternehmen) zusätzlich zu den Kosten der, eigentlich unnötigen Inspektion, zu weiteren Kosten führt, da er mehr Fahrzeuge benö- tigt um einen gewünschten Fahrbetrieb aufrecht zu erhalten.
2 Technische Aufgabe
Eine Aufgabe der Erfindung liegt also in der Bereitstellung von zeiteffizienten und kosteneffizienten Vorrichtungen für Inspektion und Wartung von über Hochspannungsleitungen betrie- benen Fahrzeugen, insbesondere von Schienenfahrzeugen. Insbesondere liegt eine Aufgabe der Erfindung darin, die Menge an nötigen Inspektionen und Wartungen außerhalb des Betriebes des Fahrzeuges zu verringern.
3 Erfindungsgemäße Lösung Erfindungsgemäß werden die oben genannten Aufgaben bei einem Modul der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die mindestens eine Inspektionseinrichtung zumindest abschnittsweise mit einem Erdungsgehäuse zum Überspannungsschutz umgeben ist, vorzugsweise in einem Erdungsgehäuse eingekapselt ist. Ein derartiges Modul ermöglich eine Nahinspektion eines Fahrzeuges in einer Hochspannungsumgebung ohne das eine Gefahr für eine Person besteht. Es ist auch nicht nötig, das Fahrzeug von der Hochspannung zu trennen, um die Nahinspektion durchzuführen. Sollte es zu einem Spannungsüberschlag kommen, so verhindert das Erdungsgehäuse einen Überspannungsschaden an der Inspektionseinrichtung im Inneren des Erdungsgehäuses.
Eine Inspektionseinrichtung kann erfindungsgemäß zum Beispiel ein Sensor, wie ein optischer, akustischer, Ultraschall- oder chemischer Sensor, ein optisches Element, wie ein Spiegel oder eine Spiegelanordnung, eine Beleuchtung, ein Laser oder ein akustischer Signalgeber oder ein Ultraschall-Signalgeber sein. Es können auch mehrere Inspektionseinrich- tungen in einem Modul angeordnet sein, wie Beispielsweise ein Laser und ein Sensor, der eine Reflektion des Laserlichts vom Fahrzeug auffängt.
Das erfindungsgemäße Modul ermöglich somit eine automatisierte Inspektion eines Fahrzeugs in einer Hochspannungsumgebung und erlaubt es festzustellen, ob eine Wartung nötig ist oder nicht. Damit lassen sich unnötige Wartungen vermeiden und gleichzeitig ein vorzeitiger Wartungsbedarf erkennen (bspw. bei einem unerwarteten Schaden am Fahrzeug, der noch nicht bemerkt wurde).
Die erfindungsgemäßen Module sind somit auch besonders geeignet in einem System für „predictive maintenance" und/oder zustandsorientierte Wartung und/oder Instandhaltung verwendet zu werden, welches Daten über einzelne Fahrzeuge und Fahrzeugflotten sammelt und auswertet um zuverlässigere Vorhersagen über einen Wartungsbedarf zu ermöglichen. Im Folgenden mit Bezug auf einen Sensor im speziellen beschriebene Ausführungsformen des Moduls werden auch allgemein für eine beliebige Inspektionseinrichtung beansprucht.
Der Inspektionsabschnitt weist ein Inspektionsobjekt, auch Inspektionselement oder Inspektionsgegenstand genannt, auf. Das Inspektionsobjekt ist ein spezifisches Bauteil, das in dem Inspektionsabschnitt zu inspizieren ist. Der Inspektionsabschnitt kann aber auch mehrere einzelne Inspektionsobjekte aufweisen, die gemeinsam zu inspizieren sind. Der Inspektionsabschnitt kann somit einen Abschnitt des Fahrzeugs oder ein Einzelteil des Fahrzeugs einschließen. Ein Inspektionsabschnitt ist vorzugsweise ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus sogenanntem Dachgarten des Fahrzeugs, Unterboden des Fahrzeugs, Klimaanlage des Fahrzeugs, einzelner Waggon des Fahrzeugs, mehrere Waggons des Fahrzeugs, Stromabnehmer des Fahrzeugs, Schleifleiste des Stromabnehmers, Rad des Fahrzeugs, Reifen des Fahrzeugs, Achse des Fahrzeugs, Luftleitlamelle des Fahrzeugs oder eine Kombination dieser Gegenstände untereinander und auch weiterer Gegenstände. Derartige Gegenstände müssen häufig auf ihren technischen Funktionszustand in- spiziert werden und eine Inspektion im Betriebszustand des Fahrzeugs kann effizienter sein als im Stillstand, wenn sie durch ein erfindungsgemäßes Inspektionssystem durchgeführt wird.
3.1 MODUL Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Module abgeschlossen bzw. verkapselt. So können Apparaturen innerhalb eines Modulgehäuses beispielsweise vor Verschmutzungen, Hochspannungsüberschlägen, Spritzwasser oder Reinigungsflüssigkeit geschützt werden. Als Apparaturen sind hier einerseits Inspektionseinrichtungen, aber auch Steuerelektronik, Datenspeicher, Stromversorgungskabel, Datenübertragungseinrichtungen oder Kontrollda- tenübertragungseinrichtungen zu verstehen. Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann eine Oberseite eines Erdungsgehäuses zumindest abschnittsweise und/oder teilweise durchlässig bezüglich der im Modul angeordneten Apparatur sein. Enthält das Modulgehäuse beispielsweise einen insbesondere mit einem Sensor oder optischen Element bestückten Roboterarm, so kann an der Oberseite des Modulgehäuses eine verschließbare Durchführung für den Roboterarm angebracht sein. Für optische Sensoren kann die Oberseite des Modulgehäuses abschnittsweise transparent, insbesondere als transparentes optisches Element, ausgestaltet sein. Für akustische Sensoren kann die Oberseite des Modulgehäuses im Wesentlichen schalldurchlässig ausgestaltet sein. Als Oberseite des Modulgehäuses wird hier diejenige Seite bezeichnet, die in der Regel auf das zu inspizierende Objekt gerichtet wird. Die Oberseite des Modulgehäuses kann also bei einem von oben inspizierenden Modul auch nach unten gerichtet sein.
In einer besonderen Ausführungsform kann ein Modul zumindest ein konkaves optisches Element umfassen, auf das eine Mehrzahl von Kameras gerichtet ist. Beispielsweise kann das konkave optische Element eine spiegelnde Halbsphäre sein, die auf einem Unterboden des Modulgehäuses angeordnet ist und auf die gleichwinkelverteilt drei, vier oder mehr horizontal ausgerichtete Kameras gerichtet sind. Durch die konkave Ausformung können die Kameras des Moduls einen großen und sich über den ganzen Kreisbogen erstreckenden Bereich das Bildsegment abbilden. Da die konkave Ausformung bekannt ist, kann sie bei einer späteren Bildauswertung berücksichtigt werden, um die durch sie verursachte optische Verzerrung von Inspektionsrohdaten auszugleichen. Denkbar ist auch, das konkave optische Element als spiegelnde Halbzylinderfläche auszugestalten. Ferner ist es denkbar, die Kameras und oder das konkave optische Element an eine Bewegungseinrichtung zu koppeln, um den Aufnahmebereich des Moduls zu verändern.
Dieser Gegenstand der Erfindung betrifft also beispielsweise einen Sensor mit einem Schutzgehäuse vor Hochspannung, der in der Nähe eines hochspannungsführenden Objekts einsetzbar ist. Beispielsweise ist ein solcher Sensor mit Schutzgehäuse geeignet, auch unterhalb eines Abstandes von 10-15 cm multipliziert mit dem Wert der Hochspannung in Kilovolt von dem hochspannungsführenden Objekt angebracht zu werden. 3.1.1 HOCHSPANNUNGSSCHUTZ FÜR INSPEKTIONSSENSOREN
Vorzugsweise umfasst das Erdungsgehäuse zumindest ein elektrisch leitfähiges Außengehäuse und ein in dem Außengehäuse angeordnetes und elektrisch isolierendes Innen- gehäuse, wobei das Außengehäuse vorzugsweise dazu ausgelegt ist, die Inspektionseinrichtung in einem Abstand von 50 cm bis 100 cm, beispielsweise 60 cm bis 80 cm, insbesondere 70 cm, von einer eine Hochspannung von 15 kV oder tragenden Hochspannungsleitung zu betreiben. Bei der optischen Inspektion, beispielsweise mit zumindest einem als Kamera ausgestalteten Sensor, werden vorteilhafterweise keine Teleobjektive oder Weitwinkelobjektive verwendet, da die davon verursachten optischen Aberrationen eine zuverlässige automatisierte Auswertung aufgenommener Bilder erheblich erschweren oder gar unmöglich machen. Folglich ist die laterale Auflösung des Inspektionsabschnitts umso höher, je näher die Ka- mera an das Inspektionsobjekt gebracht wird. Andererseits sinkt mit dem Abstand zum Inspektionsabschnitt auch die laterale Größe des von dem Inspektionsabschnitt aufgenommenen Bereichs. Daher sollte ein Abstand von dem Inspektionsabschnitt zumindest so groß sein, dass eine laterale Ausdehnung eines zu inspizierenden Inspektionsobjektes in dem Inspektionsabschnitt vollständig erfasst werden kann.
Typische Inspektionsobjekte eines Schienenfahrzeugs haben eine laterale Ausdehnung von 0,1 m bis 2 m. Für eine zuverlässige automatisierte Auswertung eines technischen Funktionszustandes eines Schienenfahrzeugs sollte die laterale Auflösung im Bereich von 0,01 mm bis 10 mm, bevorzugt von 0,1 mm bis 1 mm liegen. Mit üblichen Kameras ohne Tele- oder Weitwinkelobjektiv ist zur Aufnahme eines Bildes mit einer lateralen Größe und einer lateralen Auflösung in den genannten Bereichen ein Abstand von dem Inspektionsabschnitt von 50 cm bis 100 cm, beispielsweise 60 cm bis 80 cm, insbesondere 70 cm, notwendig. Bei der Inspektion von Schienenfahrzeugen sind manche Inspektionsobjekte, beispielsweise Schleifleisten eines Stromabnehmers, Hochspannungsleitungen, die typischerweise eine Hochspannung von 15 kV oder 25 kV tragen. Um auch diese Inspektionsobjekte gefahrlos inspizieren zu können, ist das Außengehäuse vorzugsweise dazu ausgelegt, die Inspektionseinrichtung in einem Abstand von 50 cm bis 100 cm, beispielsweise 60 cm bis 80 cm, insbesondere 70 cm, von einer eine Hochspannung von 15 kV oder 25 kV tragenden Hochspannungsleitung zu betreiben. Das Außengehäuse hat vorzugsweise eine elektrische Flächenleitfähigkeit von zumindest 1000 Sm, beispielsweise zumindest 2000 Sm, vorzugsweise zumindest 4000 Sm. Unter „Flächenleitfähigkeit" wird erfindungsgemäß das Produkt einer Leitfähigkeit des Außengehäuses mit einer Querschnittsfläche des Außengehäuses zur Ableitung eines elektrischen Stroms verstanden. Ein Kupferkabel mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 5,8-108 S/m und einer Querschnittsfläche von 70 mm2 hat zum Beispiel eine elektrische Flächenleitfähigkeit von 4,1 -103 Sm.
Durch eine ausreichend hohe Flächenleitfähigkeit des Außengehäuses können auch bei Hochspannungsüberschlägen auftretende hohe Ströme zuverlässig abgeleitet werden, ohne eine Inspektionseinrichtung im Inneren des Außengehäuses zu beschädigen. Insbesondere ist es durch eine ausreichend hohe Flächenleitfähigkeit möglich, die Inspektionseinrichtung in einen Abstand von einer Hochspannungsleitung von 50 cm bis 100 cm, beispielsweise 60 cm bis 80 cm, insbesondere etwa 70 cm, bei 15 kV Hochspannung oder bei 25 kV Hochspannung zu betreiben.
Bei den genannten Spannungswerten und Abständen sind zumindest gelegentlich Spannungsüberschläge zu erwarten (je nach den vorliegenden atmosphärischen Bedingungen wie beispielsweise Luftfeuchtigkeit). Durch das Außengehäuse lässt sich ein Schutz für ein erfindungsgemäßes Modul auch bei Hochspannungsüberschlägen sicherstellen. Viele wichtige europäische Schienenverkehrsnetze benutzen beispielsweise Hochspannungen von 15 kV oder 25 kV. Daher kann ein solches Modul an einer Vielzahl von bestehenden Schienenverkehrsnetzen installiert und im Betrieb zur Inspektion von Schienenfahrzeugen verwendet werden.
Vorzugsweise umfasst das Außengehäuse zumindest eine, bevorzugt genau eine, Aussparung, wobei die Aussparung in einem optischen Weg von dem Inspektionsabschnitt zu der, beispielsweise als Kamera ausgestalteten, Inspektionseinrichtung angeordnet ist. Durch die Aussparung ist eine ungehinderte Inspektion des Inspektionsabschnitts möglich. Umfasst das Außengehäuse nur genau eine Aussparung wird dadurch ein Eintrag von Fremdkörpern wie Staub, beispielsweise durch Konvektion, in das Außengehäuse minimiert. Als zusätzlichen Schutz kann die Aussparung eine, insbesondere transparente, Abdeckung umfassen.
Das Außengehäuse kann aus mehreren, lösbar miteinander verbundenen, beispielsweise miteinander verschraubten, Außengehäuseabschnitten bestehen und/oder eine reversibel verschließbare Wartungsöffnung umfassen. Dadurch ist ein einfacher Zugang zu einer in dem Außengehäuse angeordneten Inspektionseinrichtung möglich, beispielsweise um diese zu warten oder auszutauschen.
Das Innengehäuse ist vorzugsweise von dem Außengehäuse mechanisch entkoppelt, so- dass eine in dem Innengehäuse angeordnete Inspektionseinrichtung vor mechanischen Belastungen, insbesondere Erschütterungen, geschützt ist. Das Modul umfasst bevorzugt eine Bewegungseinrichtung zur Bewegung des Innengehäuses gegenüber dem Außengehäuse. Durch eine Bewegungseinrichtung kann eine in dem Innengehäuse enthaltene Inspektionseinrichtung auf den Inspektionsabschnitt ausgerichtet werden, ohne das Außengehäuse zu bewegen. Dadurch werden Kollisionen des Außengehäuses mit anderen Komponenten eines Inspektionssystems oder Personen vermieden und eine besonders stabile und sichere Befestigung des Außengehäuses, beispielsweise an einem Modulträger, ermöglicht.
Ein Außengehäuse kann mehrere Inspektionseinrichtungen, insbesondere in mehreren In- nengehäusen, beispielsweise je eine Inspektionseinrichtung in einem Innengehäuse, enthalten. Dadurch lässt sich ein besonders material- und platzsparender Aufbau eines Inspektionssystems erreichen.
Vorzugsweise umfasst das Außengehäuse zumindest eine Anschlussvorrichtung für eine Ableitung zur elektrisch leitenden Verbindung des Außengehäuses mit einer Bahnerde oder sonstigen Erdung, wobei die Ableitung bevorzugt eine Kupferleitung, besonders bevorzugt eine 0,5 cm bis 5 cm starke Kupferleitung, insbesondere mit einer Querschnittsfläche von 70 mm2, umfasst. Die Stärke der Ableitung ist entsprechend der in der Hochspannungsleitung geführten Stromstärke und Spannung zu wählen.
Durch die Ableitung können bei einem Spannungsüberschlag auftretende Ströme sicher und zuverlässig abgeleitet werden. Insbesondere eine ausreichend starke Kupferleitung weist eine ausreichend hohe Flächenleitfähigkeit auf, um auch in einer Hochspannungsumgebung auftretende Ströme zuverlässig und ohne Gefährdung für Komponenten eines Inspektionssystems oder daran arbeitende Menschen ableiten zu können. Die Anschlussvorrichtung kann beispielsweise zumindest einen Schraubverbinder zur sicheren Befestigung der Ableitung umfassen.
Die Anschlussvorrichtung kann in den Verbinder integriert sein, um eine möglichst schnelle und einfache Verbindung des Moduls mit einem weiteren Modul oder einem Modulträger zur mechanischen Halterung, Energieversorgung, Datenversorgung und Ableitung von Strömen durch Spannungsüberschläge zu ermöglichen. Vorzugsweise ist die Anschlussvorrichtung von dem Verbinder getrennt, um Einflüsse von durch Spannungsüberschläge verursachten Strömen auf eine Datenübertragung, die zu Artefakten in den Messdaten führen könnten, zu vermeiden. Ferner kann so die sicher- heitstechnisch weniger kritische Verbindung des Verbinders zur mechanischen Halterung, Energieversorgung und Datenübertragung von einer ungeschulten Person durchgeführt werden und getrennt davon der sicherheitstechnisch kritische Anschluss der Ableitung an die Anschlussvorrichtung durch eine geschulte Elektrofach kraft. Ferner kann die Elektro- fachkraft einen Betrieb des Moduls nach dem Anschluss der Ableitung freigeben. Durch eine solche Arbeitsteilung kann ein Modul kostengünstig angebracht oder ausgetauscht werden, wobei gleichzeitig ein optimaler Hochspannungsschutz gewährleistet ist.
Die Anschlussvorrichtung kann ein Prüfmittel zum Prüfen eines ordnungsgemäßen Anschlusses der Ableitung an dem Außengehäuse umfassen, wobei das Modul bevorzugt ein Kommunikationsmittel zur Kommunikation zwischen dem Prüfmittel und einer externen Überwachungsvorrichtung umfasst.
Durch das Prüfmittel, das beispielsweise einen Kontaktsensor und/oder ein Anzeigemittel, beispielsweise zumindest eine Leuchtanzeige, zur Anzeige eines Anschlusszustandes umfassen kann, kann der Anschlusszustand auf einfache Weise, überwacht werden. Insbesondere kann der Arretierungszustand durch eine von dem Modul entfernte Überwachungsvorrichtung, beispielsweise einen Computer, fernüberwacht werden. Als Folge der Anzeige oder Überwachung kann ein Betrieb des Moduls erst bei ordnungsgemäßem Anschluss der Ableitung freigegeben werden, sodass ein sicherer Betrieb in einer Hochspan- nungsumgebung erreicht wird.
Vorzugsweise ist das Prüfmittel zur Freigabe der Daten- und Energieübertragung durch den Verbinder bei ordnungsgemäßem Anschluss der Ableitung an dem Außengehäuse ausgelegt. Indem die Daten- und Energieübertragung und somit der Betrieb des Moduls von dem Prüfmittel automatisch nur bei ordnungsgemäßem Anschluss der Ableitung freigegeben werden, ist ein besonders sicherer Betrieb in einer Hochspannungsumgebung möglich. Zur Freigabe der Daten- und Energieübertragung ist das Prüfmittel vorzugsweise elektrisch nichtleitend, beispielsweise kapazitiv oder induktiv, an den Verbinder gekoppelt, um einen Einfluss von über die Ableitung abgeleiteten Strömen auf die Inspektionseinrich- tung und/oder davon gemessene Daten auszuschließen. ln einer Ausführungsform umfasst das Modul zum Überspannungsschutz mindestens eine der folgenden Komponenten:
- einen Hornabieiter,
- einen gasgefüllten Überspannungsabieiter,
- eine Verbindung zu einer Bahnerde oder zu einer sonstigen Erdung,
- einen Sensorchip, der eingerichtet ist, eine Überschreitung eines maximal ableitbaren Stroms zu detektieren.
Die genannten Komponenten erhöhen den Überspannungsschutz und können einzeln oder in jeder beliebigen Kombination Verwendung finden. Die negativen Auswirkungen von Spannungsüberschlägen können damit reduziert bzw. von der im Modul angeordnete Inspektionseinrichtung und ggf. weiteren Apparaturen ferngehalten werden.
Die Ableitung kann mit einem Hornabieiter oder einen gasgefüllten Überspannungsabieiter mit dem Erdungsgehäuse verbunden sein. Die Ableitung kann aber auch einfach an einen leitfähigen Teil des Erdungsgehäuses angeschlossen sein, sodass Spannungsüberschläge gegebenenfalls zuerst das Erdungsgehäuse treffen.
Ein Sensorchip kann den durch die Ableitung fließenden Strom messen und gegebenenfalls einen Alarm auslösen, falls ein Spannungsüberschlag einen zu hohen Strom überträgt bzw. zu lange andauert. Das Modul kann in diesem Fall beispielsweise automatisch auf einen größeren Abstand zur Hochspannungsleitung gebracht werden.
3.1.2 MASSNAHMEN ZUR EFFIZIENTEN INSPEKTION VON HOCHSPANNUNGSFÜHRENDEN BAUTEILEN
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Erdungsgehäuse zum Überspannungsschutz mindestens eine der folgenden Komponenten:
- einen Faraday'schen Käfig,
- mindestens einen isolierten Anschluss für eine Datenverbindung und / oder einen Stroman- schluss und / oder eine Ableitung.
Das Außengehäuse kann beispielsweise ein Metall, vorzugsweise Aluminium, umfassen. Aluminium ist relativ günstig, leicht, witterungsbeständig und hat eine ausreichend hohe elektrische Leitfähigkeit. Alternativ kann das Außengehäuse einen elektrisch leitfähigen Kunststoff umfassen. Mit einem elektrisch leitfähigen Kunststoff lassen sich ein noch gerin geres Gewicht und bei hohen Stückzahlen noch geringere Produktionskosten als mit Aluminium erreichen.
Das Innengehäuse ist vorzugsweise vollständig im Außengehäuse angeordnet. Bevorzugt ist das Innengehäuse stabdicht und/oder wasserdicht, vorzugsweise gemäß der Immissions- Schutzklasse IP64, besonders bevorzugt IP67. Durch ein entsprechend ausgestaltetes Innengehäuse wird die darin enthaltene Inspektionseinrichtung vor Staub und/oder Wasser geschützt, sodass das Modul vorteilhafterweise auch zu einer Inspektion im Freien eingesetzt werden kann. Bei dem Innengehäuse kann es sich beispielsweise um ein originäres Gehäuse einer Inspektionseinrichtung, zum Beispiel ein Kameragehäuse, handeln.
Vorzugsweise umfasst das Modul zumindest ein elektrisch leitfähiges Außengehäuse, ein im Außengehäuse angeordnetes elektrisch isolierendes Innengehäuse und eine mit dem Außengehäuse verbundene Ableitung.
Eine erfolgreiche Nahinspektion erfordert in der Regel, dass sich Sensoren dem Inspektionsabschnitt auf deutlich unter einen Meter nähern können. Andernfalls lassen sich bspw. Oberflächendefekte nur deutlich schwerer optisch erkennen. Gemäß der Erfindung sollen hochspannungsführende Bauteile, wie beispielsweise die
Stromabnehmer eines mit Hochspannungsleitungen elektrisch verbunden Zuges, auf effiziente, einfache und präzise Weise inspiziert werden.
Zur automatisierten Inspektion sind Sensoren, wie insbesondere Kamerasysteme, vorgese- hen. Digitalkamerasysteme haben den Vorteil, dass sie schnell und ohne Verbrauchsmaterialien direkt digitale Datensätze erzeugen, die der datentechnischen Auswertung zugänglich sind. Um die Inspektion von hochspannungsführenden Bauteilen eines Zuges effizienter und präziser zu machen, ist es wünschenswert, die Sensoren in einem möglichst geringen Abstand zum hochspannungsführenden Bauteilen anzuordnen.
Gerade bei elektrifizierten Sensoren wie Digitalkamerasystemen erhöht sich jedoch mit geringer werdendem Abstand die Gefahr eines Spannungsüberschlages. Daher ist ein minimaler Sicherheitsabstand von einem Objekt wie beispielsweise einem Sensor zu einem hochspannungsführenden Bauteil vorgeschrieben bzw. empfohlen. Dies ist insbeson- dere in der Norm DIN EN 1501 19 (VDE 01 15601 ) niedergelegt. Der minimale Sicherheitsabstand hängt von einzelnen Parametern ab und ist beispielsweise unterschiedlich für Wechselspannung und Gleichspannung. Als Faustregel gilt dem Fachmann, dass ein Si- cherheitsabstand von 10 cm mal dem Wert der Hochspannung in Kilovolt nicht unterschritten werden darf. Erfindungsgemäß werden auch elektrische Sensoren unterhalb des typischen Sicherheitsabstandes verwendet. Dafür wird der Sensor mit einer Einrichtung zum Überschlagschutz geschützt.
Eine solche Einrichtung kann beispielsweise ein Faraday'scher Käfig um den Sensor sein. Ein Faraday'scher Käfig leitet elektrischen Strom über seine Außenfläche ab, sodass ein Objekt in seinem Inneren nicht stromdurchflossen und mithin geschützt ist. Eine als Faraday'scher Käfig ausgestaltete Einrichtung kann insbesondere Durchbrechungen haben, durch die ein freier optischer Weg von einem optischen Sensor auf das hochspannungsführende Bauteil gerichtet werden kann.
Ein Modul, das als Komponente einen Faraday'schen Käfig umfasst, ermöglich daher einen verbesserten Schutz von Inspektionseinrichtungen innerhalb des Faraday'schen Käfigs vor Überspannungsschäden und vor elektromagnetischen Störungen.
Ein Problem beim Einsatz von elektrifizierten Sensoren in der Nähe von Hochspannungsleitungen und hochspannungsführenden Bauteilen ist die Signalstörung eines elektrifizierten Sensors durch elektromagnetische Abstrahlung. Auch dieses Problem wird durch ein als Faraday'scher Käfig ausgestattetes Gehäuse für den elektrifizierten Sensor ausgeräumt.
3.1.3 HOCHSPANNUNGSSCHUTZ DES SENSORS
Bei vielen bildgebenden Inspektionsschritten steigt die räumliche Auflösung und die opti- sehe Qualität der aufgenommenen Bilder mit der Nähe von dem optischen Sensor und/oder seinem Objektiv zum zu inspizierenden Gegenstand. Ist der Gegenstand ein aus einer elektrischen Hochspannungsleitung versorgter Zug, so besteht die Gefahr eines Hochspannungsüberschlags von einem hochspannungsführenden Bauteil, wie beispielsweise eine Hochspannungsleitung oder einem Stromabnehmer des Zuges.
Erfindungsgemäß kann ein Sensor daher zumindest abschnittsweise mit einem Erdungsgehäuse umgeben sein, welches über eine Ableitung, die einen hohen elektrischen Strom tragen kann (wie zum Beispiel 0,5 cm bis 5 cm starke Kupferleitung) mit einer Masse hoher Kapazität elektrisch verbunden ist, mit der vorzugsweise auch das Hochspannungsnetz elektrisch verbunden ist. Für einen bildgebenden Sensor in dem Erdungsgehäuse kann auf dem optischen Weg von Sensor zu einem zu inspizierenden Gegenstand eine Aussparung im Erdungsgehäuse vorgesehen sein. Diese Aussparung kann frei sein oder mit einem zumindest teilweise durchsichtigen optischen Element, wie beispielsweise einer Glasscheibe, verdeckt sein. Das Erdungsgehäuse ist aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit, wie zum Beispiel Kupfer oder einem geeigneten Stahl und hat eine Dicke, die auf das Tragen eines maximal zu erwartenden Stroms ausgelegt ist, der bei einem Überschlag von einem hochspannungsführenden Bauteil entstehen kann. Die maximal zu erwartende Stromstärke hängt unter anderem von der Höhe der Hochspannung ab. Beispielsweise kann das Erdungsgehäuse als Faraday'scher Käfig um den Sensor oder sein Gehäuse ausgestaltet sein.
3.1.4 WEITERE AUSGESTALTUNGEN DER MODULE
In noch einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eine Inspektionseinrichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Kamera, einer Beleuchtung, einem Laser, einem optischen Sensor, einem optischen Element, einem Infrarot-Sensor, einem Röntgen- Sensor, einem Ultraschall-Sensor, einem Schwingungssensor, einem Mikrophon und einem chemischen Sensor.
Ein Modul kann auch mehrere Inspektionseinrichtungen aufweisen, wie beispielsweise einen Laser und einen optischen Sensor, der das reflektierte Laserlicht detektiert. Wenn das Modul ein (Richt-)Mikrophon umfasst, ist vorzugsweise eine Innenseite des Erdungsgehäuses mit einem Schalldämmer ausgekleidet. Auch eine akustische Inspektion kann wertvolle Hinweise auf einen Zustand des Fahrzeugs liefern. Beispielsweise können bestimmte Geräusche auf einen Defekt oder Wartungsbedarf in einer bestimmten Fahrzeugkomponente hindeuten.
In ähnlicher Weise kann ein chemischer Sensor in einem Modul beispielsweise einen Ölaus- tritt am Fahrzeug oder einen Austritt von Kühlmittel aus einer Fahrzeug-Klimaanlage detek- tieren. Mögliche in erfindungsgemäßen Modulen aufgenommene Apparaturen können sein:
• optische Inspektionssysteme wie zum Beispiel Kameras, Laserschranken, Infrarot- Wärmebildkameras,
• Röntgenquellen und/oder Röntgendetektoren,
• akustische Detektoren,
· insbesondere erfindungsgemäße Roboterarme,
• Beleuchtungssysteme, • Datenverarbeitungssysteme,
• insbesondere erfindungsgemäße Reinigungssysteme und/oder
• Antennen.
3.1.5 DATENÜBERTRAGUNG UND STROMVERSORGUNG
In einer weiteren Ausführungsform
- umfasst das Modul eine mit der Inspektionseinrichtung verbundene Datenübertragungseinrichtung, wobei die Datenübertragungseinrichtung vorzugsweise eine optische Datenübertragungseinrichtung, besonders bevorzugt ein optisches Kabel, und /oder ein Datenübertra- gungskabel mit elektrischer Abschirmung und / oder eine drahtlose Datenübertragungseinrichtung umfasst,
und / oder
- umfasst das Modul eine mit der Inspektionseinrichtung verbundene Stromversorgungsleitung, vorzugsweise ein abgeschirmtes Stromkabel, besonders bevorzugt ein abgeschirmtes kombiniertes Strom-und Datenübertragungskabel,
und / oder
- umfasst das Modul eine mit der Inspektionseinrichtung verbundene Kontrolldatenübertra- gungseinrichtung, vorzugsweise ein abgeschirmtes Kontrolldatenübertragungskabel, besonders bevorzugt ein optisches Kontrolldatenübertragungskabel, wobei die Kontrolldatenüber- tragungseinrichtung bevorzugt von einer Datenübertragungseinrichtung und / oder einer Stromversorgungsleitung galvanisch getrennt an das Erdungsgehäuse angeschlossen ist.
Die Datenübertragungseinrichtung dient dabei primär oder ausschließlich zur Übertragung von durch die mindestens eine Inspektionseinrichtung aufgenommenen Daten an eine exter- ne Datenbank.
Die Kontrolldatenübertragungseinrichtung dient dabei primär oder ausschließlich zur Übertragung von Steuerbefehlen an das Modul von einer externen Steuereinheit. Steuerbefehle können dabei einerseits Steuerbefehle zum Betrieb der mindestens einen Inspektionseinrich- tung, beispielsweise Steuerbefehle zur Aufnahme von Bildern an eine Kamera, und / oder Steuerbefehle an eine Bewegungseinrichtung des Moduls umfassen.
Besonders bevorzugt umfasst das Modul ein optisches Datenübertragungskabel, ein Stromversorgungskabel und ein optisches Kontrolldatenübertragungskabel. Das optische Daten- Übertragungskabel und das Stromversorgungskabel können in einem Kabel kombiniert werden. Vorzugsweise umfasst das Modul mindestens einen Opto-elektrischen Wandler, vorzugsweise innerhalb des Erdungsgehäuses. Es ist bevorzugt, wenn die Datenübertragungseinrichtung eine Datenübertragungsrate von mindestens 125 Mbit/s, vorzugsweise mindestens 1 GBit/s, aufweist. Eine derartige Datenübertragungsrate ermöglicht es beispielsweise, eine große Datenmenge an Bildaufnahmen, beispielsweise von mehreren Kameras, simultan ohne Verzögerung an eine externe Datenbank zu übertragen. Dies ermöglicht es beispielsweise auf einen Zeitstempel der jeweiligen Aufnahme zu verzichten und die Daten einfach nach dem Zeitpunkt des Eintreffens in der Datenbank zu sortieren.
3.1.6 OPTISCHE VERKABELUNG
Beim Einsatz von elektrifizierten Sensoren in der Nähe von hochspannungsführenden Bauteilen oder Hochspannungsleitungen ist nicht nur die Funktion der Elektrifizierungssensoren durch elektromagnetische Abstrahlung und/oder Ladungseffekte kompromittiert. Ein weiteres Problem ist die störungsfreie Datenübertragung von Sensordaten an eine Recheneinheit. Beispielsweise kann die Datenübertragung durch ein elektrisches Kabel getragen werden, welches mit einer elektrischen Schirmung versehen ist, die üblicher- weise auf Parameter einer betreffenden Hochspannung ausgelegt ist.
Diese Lösung ist jedoch vergleichsweise teuer und dient nicht als Standardlösung für beliebige technische Umfelder. Denkbar ist weiterhin eine drahtlose Datenübertragung, beispielsweise via WLAN-Standards. Nachteilig an einer drahtlosen Datenübertragung ist die Störanfälligkeit gegen zum Beispiel elektromagnetisches Rauschen und die Begrenzung der Datenrate durch den Frequenzbereich. Die Begrenzung der Datenrate ist insbesondere problematisch bei Inspektionen eines fahrenden Gegenstandes unter einem zum Beispiel stationären Sensorsystem, bei denen in einem relativ kurzen Zeitintervall, in dem ein inspizierender Abschnitt des fahrenden Gegenstandes einen Erfassungsbereich des Sensorsystems passiert, ein möglichst hohes Datenvolumen erfasst und an eine Recheneinheit übertragen werden soll.
Dieser Nachteil kann beispielsweise durch das Vorsehen einer Speichereinheit zur Zwi- schenspeicherung von Sensordaten zumindest teilweise behoben werden, aus dem die ge- speicherten Daten in einer Zeitspanne an die Rechnereinheit übertragen werden können, die höher ist als das Zeitintervall der Datenerfassung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung findet die Datenübertragung nicht elektrisch statt, sondern durch optische Datenübertragung. Die optische Datenübertragung kann kabelgebunden, beispielsweise über eine Anzahl von Glasfaserkabeln oder Plas- tikfasern (mit Datenraten von bis zu 40 GBit/s), oder nicht kabelgebundenen, beispielsweise über einen Freistrahl, der von einem Opto-Elektro-Wandler in ein elektrisches Signal rückübersetzt wird, sein. Durch die drahtlose optische Übertragung kann trotz einer hohen Datenübertragungsrate auf eine aufwendige, störanfällige und eventuell schwer in bestehende Systeme, wie beispielsweise Werkhallen, nachrüstbare Kabelführung verzichtet werden. Dafür muss in oder an dem Sensor, vorzugsweise innerhalb eines Faraday'schen Käfigs, eine Anzahl von Opto-Elektro-Wandlern angeordnet sein, die beispielsweise die elektrischen Signale eines Kamerasensors in optische Signale umwandeln.
Ein erster Vorteil der optischen Datenübertragung ist die Störungsunanfälligkeit gegenüber dem Einfluss durch Hochspannung, beispielsweise durch elektromagnetische Störstrahlung. Ein zweiter Vorteil der optischen Datenübertragung ist, dass die Laufzeitunterschiede von verschiedenen Daten, die über verschiedene optische Wege geleitet werden, aufgrund der höheren Übertragungsrate wesentlich geringer sind als bei elektrischen Leitungen. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn Inspektionsdaten aus mehreren Sensoren miteinander verglichen und ausgewertet werden sollen.
Dazu ist eine möglichst genaue Synchronisation bezüglich der Erfassungszeit der Inspektionssignale wünschenswert. Zwar können auch größere Laufzeitunterschiede von Inspektionssignalen algorithmisch ausgeglichen werden. Dies ist jedoch mit einer Genauigkeitsein- büße gegenüber synchronisierten Rohdaten und mit einem höheren Aufwand an Rechenhardware und/oder Rechensoftware verbunden. Eine optische Datenübertragung ist auch einfacher und flexibler in bestehende Umgebungen, wie zum Beispiel eine Werkhalle, integrierbar, weil unterschiedlich lange optische Wege zur Datenübertragung die Synchronisation von Messdaten aus unterschiedlichen Sensoren vergleichsweise wenig beeinflussen. Zudem müssen weniger Vorkehrungen bei der Führung optischer Kabel zur Abschirmung geben elektromagnetische Wellen oder Störeinflüsse getroffen werden als bei elektrischen Kabeln.
3.1.7 DATENSPEICHERUNG
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Modul mindestens einen schnellen Zwischendatenspeicher, der dazu eingerichtet ist, aufgenommene Rohdaten während einer In- spektion zwischenzuspeichern und vorzugsweise ermöglicht, die Rohdaten nach Abschluss der Inspektion an eine lokale oder externe Datenbank weiterzuleiten. Diese Ausführungsform ermöglicht es, die während einer Inspektion aufgenommenen Daten bis zum Ende der Inspektion zu speichern, dann die Module von der Hochspannungsleitung zu entfernen und dann die Daten mit weniger Störungen zu übertragen. Diese Lösung er- laubt es also zumindest teilweise auf teurere optische Datenübertragungseinrichtungen wie optische Kabel und Opto-elektrische Wandler zu verzichten. Andererseits kann der Zwischenspeicher je nach benötigter Datenkapazität ebenfalls die Kosten des Moduls erhöhen.
Diese Ausführungsform kann beispielsweise auch dann vorteilhaft sein, wenn keine Hochge- schwindigkeitsdatenübertragungseinrichtung vorhanden ist, über die die Daten sofort nach ihrer Erhebung an die externe Datenbank übertragen werden könnten.
3.1.8 AKTIVE UND PASSIVE SCHUTZEINRICHTUNGEN
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Modul mindestens eine passive und/oder aktive Schutzeinrichtung, vorzugsweise gegen Umwelteinflüsse wie Wettereinflüsse oder Tiere, zum Schutz von aufgenommenen Rohdaten und/oder zum Schutz der mindestens einen Inspektionseinrichtung.
Eine solche Schutzeinrichtung kann beispielsweise ein Teil des Erdungsgehäuses sein, wie ein Faraday'scher Käfig oder ein isolierendes Innengehäuse sein. Die Schutzeinrichtung kann aber auch extern am Erdungsgehäuse oder um das Erdungsgehäuse herum angeordnet sein. Zwei weitere wichtige Beispiele für eine Schutzeinrichtung in Form von Abwehrmitteln gegen Tiere und einer Umhüllung werden im Folgenden diskutiert.
3.1.9 UMHÜLLUNG Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann ein erfindungsgemäßes Inspektionssystem zumindest teilweise von einer Umhüllung wie einem Zelt, einer Halle, einer Brücke oder einem Tunnel umgeben sein. Die Umhüllung kann eine Anzahl von, beispielsweise ein oder zwei, Öffnungen haben, so dass ein zu inspizierender Gegenstand durch die Öffnungen in die Umhüllung ein- und/oder ausfahren kann. Vorzugsweise sind die Öffnungen an einer Nord- und/oder Südseite der Umhüllung angeordnet, sodass bei tiefem Sonnenstand an einer Ost- oder Westseite der Umhüllung kein für die Inspektion störendes Sonnenlicht in die Umhüllung einfällt. Zum Schutz vor Sonnenlicht und/oder anderen Witterungseinflüssen können die Öffnungen mit zumindest einem Vordach versehen sein. Das Zelt kann beispielsweise aus einem Gerüst und einer Zeltfläche bestehen. Die Zeltfläche kann staubresistent oder staubabweisend, brandresistent, leitfähig zur Ableitung von elektrischer Ladung oder Spannungsüberschlägen und/oder lichtdurchlässig ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise wirkt eine lichtdurchlässige Zeltfläche, die von außen durch eine Leuchtquelle beleuchtet wird, als Mittel zur diffusen und homogenen Ausleuchtung eines Innenbereiches des Zelts.
Des Weiteren kann eine Umhüllung direkte Lichtquellen, die bei der Inspektion störend sind, zumindest teilweise abschatten. Störende Lichtquellen können beispielsweise Leuchtmittel sein, die nicht zum Inspektionssystem gehören oder durch den Tageszyklus oder Wolken variables Sonnenlicht, welches nicht zur optimalen Auflösung des Inspektionszwecks ausgelegt ist und die Vergleichbarkeit von Messungen in verschiedenen Zeitpunkten einschränkt. Eine weitere vorteilhafte Wirkung einer erfindungsgemäßen Umhüllung ist, dass sie als Sichtschutz für Personen, die am Inspektionssystem arbeiten, dient.
Eine Umhüllung schützt also einerseits das Modul selbst gegen Umwelteinflüsse, um beispielsweise vorzeitige Korrosion zu vermeiden. Andererseits erlaubt eine Umhüllung auch die Bedingungen für die Datenaufnahme besser zu standardisieren, um die Vergleichbarkeit der Daten zu verbessern. 3.1.10 VERBINDER
Das Außengehäuse kann zumindest einen Verbinder zur lösbaren mechanischen Verbindung des Außengehäuses mit einem Modulträger eines Inspektionssystems, mit einem weiteren Modul und/oder mit dem Innengehäuse aufweisen, wobei der Verbinder zur Daten- und/oder Energieübertragung ausgelegt ist. Insbesondere kann der Verbinder als Busstecker zum Anschluss an einen Daten- und/oder Energiebus ausgestaltet sein. Vorzugsweise wird das Modul von dem zumindest einen Verbinder an dem Modulträger oder weiteren Modul mechanisch gehaltert, oder das Innengehäuse wird von dem zumindest einen Verbinder an dem Außengehäuse mechanisch gehaltert, sodass nur wenige, insbesondere keine, zusätzlichen mechanischen Befestigungen notwendig sind.
Durch den Verbinder, der beispielsweise als Steck-, Rast- und/oder Klemmverbinder ausgestaltet sein kann, kann das Modul und/oder das Innengehäuse mit der darin enthaltenen Inspektionseinrichtung auf besonders einfache und schnelle Weise angeschlossen und ge- trennt werden, beispielsweise um ein defektes Modul oder eine defekte Inspektionseinrichtung auszutauschen oder um das Inspektionssystem für wechselnde Inspektionsaufgaben umzurüsten. Insbesondere, wenn der Verbinder zur Daten- und Energieübertragung ausgelegt ist, kann das Modul und/oder das Innengehäuse besonders schnell angeschlossen und getrennt werden, da nicht jeweils getrennte Verbinder zur Daten- und Energieübertragung einzeln angeschlossen oder getrennt werden müssen.
Der Verbinder kann zumindest ein mechanisches oder elektromechanisches Arretierelement zur mechanisch stabilen Arretierung des Außengehäuses an dem Modulträger, an dem weiteren Modul und/oder an dem Innengehäuse umfassen. Das Arretierelement kann beispielsweise eine Rastelement und/oder eine Verriegelungselement umfassen. Durch das Arretierelement wird sichergestellt, dass das die Verbindung des Verbinders nicht unbeabsichtigt, beispielsweise durch Erschütterungen, gelöst wird.
Das Arretierelement kann zumindest ein mechanisches oder elektromechanisches Auslösemittel zum Lösen der Arretierung und/oder ein Prüfmittel zum Prüfen einer ordnungsge- mäßen Arretierung umfassen, wobei das Modul bevorzugt ein Kommunikationsmittel zur Kommunikation zwischen dem Auslösemittel und/oder dem Prüfmittel und einer externen Steuer- und/oder Überwachungsvorrichtung umfasst.
Durch das Prüfmittel, das beispielsweise einen Kontaktsensor und/oder ein Anzeigemittel, beispielsweise zumindest eine Leuchtanzeige, zur Anzeige eines Arretierungszustandes umfassen kann, kann der Arretierungszustand auf einfache Weise, überwacht werden. Insbesondere kann der Arretierungszustand durch eine von dem Modul entfernte Überwachungsvorrichtung, beispielsweise einen Computer, fernüberwacht werden. Durch das Auslösemittel, das beispielsweise einen Elektromotor und/oder einen piezoelektrischen Aktuator, kann die Arretierung bei Bedarf gelöst werden. Vorzugsweise ist zum Lösen der Arretierung ein, mechanischer und/oder elektronischer, Schlüssel notwendig, um ein Lösen durch Unbefugte zu verhindern. Insbesondere das Lösen durch eine von dem Modul entfernte Steuervorrichtung, beispielsweise einen Computer, ferngesteuert werden.
Der Verbinder kann korrosionsgeschützte Kontakte zum Anschluss einer Daten- und/oder Energieversorgungsleitung umfassen. Die korrosionsgeschützten Kontakte können ein korrosionsbeständiges Material, beispielsweise Gold, umfassen und/oder feuchtigkeitsgeschützt, insbesondere gemäß der Immissionsschutzklasse IP65, angeordnet sein.
Vorzugsweise ist der Verbinder von dem Außengehäuse elektrisch isoliert, damit, insbesondere bei Spannungsüberschlägen, über das Außengehäuse fließende Ströme nicht auf den Modulträger, das weitere Modul und/oder eine an dem Verbinder angeschlossene Energieversorgungs- und/oder Datenleitung übertragen werden.
Damit Ströme von dem Außengehäuse schnell und zuverlässig abgeleitet werden können, insbesondere ohne den Verbinder zu beschädigen oder an dem Verbinder Spannungsüberschläge auf den Modulträger, das weitere Modul und/oder eine an dem Verbinder angeschlossene Energieversorgungs- und/oder Datenleitung zu verursachen, weist das Außengehäuse vorzugsweise eine elektrische Flächenleitfähigkeit von zumindest 1000 Sm auf und umfasst besonders bevorzugt eine Anschlussvorrichtung für eine Ableitung zur elektrisch leitenden Verbindung des Außengehäuses mit einer Bahnerde oder sonstigen Erdung.
3.2 MODULARES INSPEKTIONSSYSTEM
Eine Ausführungsform betrifft ein modulares Inspektionssystem umfassend mindestens ein Modul nach einer der vorstehenden Ausführungsformen und mindestens einen Modulträger mit dem das mindestens eine Modul mechanisch, insbesondere über zumindest einen vorbeschriebenen Verbinder, verbunden ist.
Ein Modulträger kann beispielweise ein Gerüst umfassen. Weiterhin können eventuelle Be- wegungseinrichtungen, wie Modulschienen und / oder Roboterarme, der Module am Modulträger befestigt sein. Die Ableitung(en) und / oder das / die Stromversorgungskabel und / oder das / die Datenübertragungskabel und / oder das / die Kontrolldatenübertragungskabel können von dem / den Modul(en) entlang des / der Modulträger geführt werden. Ein Modulträger kann auch ein Unterboden-Inspektionsträger sein, der zumindest teilweise unterhalb der Gleise angeordnet sein kann, um eine Unterbodeninspektion des Fahrzeugs durch (ein) erfindungsgemäße(s) Modul(e) zu ermöglichen. In diesem Fall kann das Inspektionssystem eine transparente Schutzplatte zwischen den Gleisen und dem Unterboden- Inspektionsträger umfassen, um die Module von eventuell herunterfallendem Schmutz zu schützen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können erfindungsgemäße Inspektionssysteme also modular aufgebaut sein. Ein solches Inspektionssystem kann also ein oder mehrere Module und /oder ein oder mehrere Modulträger umfassen. Die Module und Modulträger können in Gruppen verbunden sein, sodass beispielsweise mehrere Modulträger mit jeweils verbundenen Modulen hintereinander entlang der Hochspannungsleitung in Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind.
Ein erfindungsgemäßes Inspektionssystem ist ausgelegt zur vorzugsweise autonomen, bei- spielsweise nur menschenassistierten, Inspektion eines technischen Funktionszustandes von Inspektionsabschnitten eines Fahrzeuges. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung auf Fahrzeuge mit externer Energieübertragungsverbindung anzuwenden. Dies gilt insbesondere für mit elektrischer Hochspannung gespeiste Fahrzeuge, wie zum Beispiel Züge. Die Hochspannung stellt einerseits ein Sicherheitsrisiko dar, insbesondere für menschliche In- spektoren. Gleichzeitig ist eine Inspektion und auch umso aussagekräftiger, wenn sie unter Betriebsbedingungen, also beispielsweise unter Hochspannung und in Bewegung eines Zuges, durchgeführt werden kann.
3.2.1 VERBINDUNG DER MODULE Das Inspektionssystem kann eine Mehrzahl von Modulen und einen Bus zur Daten- und/oder Energieübertragung umfassen, wobei die Module über den Bus mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder einer Energieversorgungsvorrichtung verbunden sind. Der Vorteil eines Bus zur Daten- und/oder Energieübertragung, insbesondere zur Daten- und Energieübertragung, liegt darin, dass sich auf einfache Weise, insbesondere ohne eine Verkabelung zu ändern, zusätzliche Module, beispielsweise über deren Verbinder, daran anschließen oder vorhandenen Module davon entfernen lassen. Daher ist das Inspektionssystem mit einem Bus besonders einfach zu warten, beispielsweise indem ein defektes Modul ausgetauscht wird, und auf wechselnde Anforderungen, beispielsweise zur Inspektion unterschiedlicher Fahrzeugtypen, umgerüstet werden.
Alternativ zu einem Bus kann jedes Modul über ein eigenes Kabel zur Daten- und/oder Energieübertragung mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder einer Energieversorgungsvorrichtung verbunden sein. Dadurch wird eine besonders hohe Zuverlässigkeit des Inspektionssystems erreicht, weil bei Ausfall eines Kabels nur jeweils ein Modul betroffen ist.
Vorzugsweise umfasst der Bus ein gemeinsames Kabel zur Daten- und Energieübertragung. Durch ein gemeinsames Kabel wird der Installationsaufwand des Inspektionssystems weiter verringert. Eine hohe Daten-Übertragungsrate und Möglichkeit der Energieversorgung bieten beispielsweise übliche Ethernet-Kabel, beispielsweise Cat-6-Ethernet-Kabel. Durch verdrillte Adernpaare und eine elektrisch leitende Umhüllung bieten Ethernet-Kabel außerdem einen hohen Schutz gegenüber elektrischen und magnetischen Störfeldern. Das Inspektionssystem kann eine Mehrzahl von Modulen umfassen, wobei zumindest zwei, insbesondere gleichartige, Module symmetrisch beidseitig eines Fahrweges des Fahrzeugs angeordnet sind. Insbesondere wenn die Module Kameras als Sensoren enthalten, ist es vorteilhaft, diese beidseitig des Fahrwegs anzuordnen, um eine umfassende Inspektion des Fahrzeugs zu ermöglichen, insbesondere auch von Inspektionsabschnitten oder Inspektionsobjekten, die von einer Seite nicht sichtbar sind, weil sie beispielsweise von anderen Teilen des Fahrzeugs verdeckt werden. Vorzugsweise sind mehrere, beispielsweise zwei, drei, oder vier, Paare gleichartiger Module jeweils symmetrisch beidseitig eines Fahrweges des Fahrzeugs angeordnet. Zwei Module sind im Sinne der Erfindung symmetrisch beidseitig des Fahrwegs angeordnet, wenn sie entlang des Fahrwegs und vertikal auf gleicher Höhe und mit dem gleichen Abstand rechts und links neben dem Fahrweg angeordnet sind.
Das Inspektionssystem kann zumindest eine dem Außengehäuse zumindest eines der Mo- dule verbundene Ableitung zur elektrisch leitenden Verbindung des Außengehäuses mit einer Bahnerde oder sonstigen Erdung umfassen, wobei die Ableitung bevorzugt eine Kupferleitung, besonders bevorzugt eine 0,5 cm bis 5 cm starke Kupferleitung umfasst. Die Ableitung kann beispielsweise über eine entsprechende Anschlussvorrichtung mit dem Außengehäuse verbunden sein. Durch die Ableitung wird sichergestellt, dass bei möglichen Span- nungsüberschlägen auftretende Ströme zuverlässig abgeleitet werden, ohne das Inspektionssystem zu beschädigen oder Personen zu gefährden.
Das Inspektionssystem kann zumindest ein Leermodul umfassen, dass sich von einem erfindungsgemäßen Modul darin unterscheidet, dass es keine Inspektionseinrichtung enthält. Das Leermodul kann bei Bedarf einfach und schnell, beispielsweise über zumindest einen Verbinder des Moduls, insbesondere ohne Eingriffe in das Inspektionssystem außerhalb des Leermoduls, beispielsweise durch Verlegung zusätzlicher Kabel, mit einer Inspektionseinrichtung ausgestattet werden, um das Inspektionssystem für zusätzliche Inspektionsaufgaben aufzurüsten.
Vorzugsweise ist in zumindest einem, insbesondere in jedem, Modul eine Schnittstelle zur kommunikativen Verbindung und/oder zur Energieversorgung vorgesehen. Es können auch mechanische Verbindungselemente wie zum Beispiel Klickverbindungen, Nuten für Verbindungszapfen, Steckverbindungen oder Schraubverbindungen zur mechanischen Verbin- dung der Module untereinander oder mit einem Gestell eines Inspektionssystems vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein elektrischer Stecker auch die mechanische Verbindung zwischen den Modulen bewirken und/oder als Datenbus zwischen den Modulen fungieren. Beispielsweise können die Module auch zur drahtlosen Kommunikation eingerichtet sein.
Um die Module in möglichst freier geometrischer Anordnung miteinander kombinieren zu können, können Sie beispielsweise einen dreieckigen, rechteckigen, insbesondere quadratischen, oder hexagonalen Querschnitt haben. Der Querschnitt ist zur besseren Konfigurier- barkeit bevorzugt gleichseitig. Weiterhin können Überbrückungsmodule unterschiedlicher Größe und gegebenenfalls ohne Inspektionseinrichtungen vorgesehen sein.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Inspektionssystem mindestens zwei Module, wobei die mindestens zwei Module vorzugsweise:
- direkt an ihren Erdungsgehäusen miteinander verbunden sind, und / oder
- an einer gemeinsamen Bewegungseinrichtung befestigt sind, vorzugsweise an einem gemeinsamen Roboterarm befestig sind, und / oder
- an einem gemeinsamen Modulträger befestigt sind, und / oder
- Verbindungssensoren aufweisen, die eine korrekte Verbindung der Module miteinander und/ oder mit Ihrem Modulträger und / oder an Ihrer Bewegungseinrichtung anzeigen.
Mit dieser modularen Bauweise kann ein Inspektionssystem maßgeschneidert für verschiedenste Messanforderungen bereitgestellt werden. Die Module können sich gegenseitig ergänzen, wie beispielsweise ein Paar Module, bei denen ein Modul ein Signal aussendet, dessen Reflektion das andere Modul auffängt und speichert. So kann zum Beispiel ein Modul mit einem Laser neben einem Modul mit einem passenden optischen Sensor angeordnet sein. In einem anderen Fall kann ein erstes Modul ein optisches Element, wie einen Spiegel umfassen, während ein zweites Modul einen optischen Sensor oder eine Kamera umfasst der durch den Spiegel des ersten Moduls einen sonst schwierig zu untersuchenden Teil des Fahrzeuges inspizieren kann. Somit kann es auch sinnvoll sein, zusammenwirkende Inspektionseinrichtungen mit einer gemeinsamen Bewegungseinrichtung zu verbinden, um sie gemeinsam in eine Inspektionsposition, zum Beispiel einen vordefinierten Abstand vom Fahrzeug, zu bringen.
Ein Verbindungssensor erleichtert die Installation der Module, da der Installateur eine direkte Rückmeldung erhält ob ein Modul korrekt verbunden ist oder nicht. So lassen sich Überspannungsschäden an Modulen nach einer inkorrekten Installation vermeiden.
In einer weiteren Ausführungsform sind mindestens zwei Module an eine gemeinsame Stromversorgungsleitung angeschlossen und / oder an eine gemeinsame Ableitung ange- schlossen und / oder an eine gemeinsame Datenübertragungseinrichtung angeschlossen und /oder an eine gemeinsame Kontrolldatenübertragungseinrichtung angeschlossen.
Diese Ausführungsform erlaubt es das Inspektionssystem„schlanker" zu machen, indem unnötige mehrfache Kabelführung vermieden wird. Zusätzlich kann es auch dann sinnvoll sein, mehrere Module nebeneinander anzuordnen, wenn diese zusammenwirken, also beispielsweise ein Modul ein Signal emittiert, dessen Reflektion von einem benachbarten Modul aufgenommen wird. Zusätzlich erlaubt eine kombinierte Kabelführung auch die einzelnen Module besser gegen Umwelteinflüsse abzuschirmen, da nur ein Modul einer Modulgruppe mit einer Ableitung und /oder einem Datenübertragungskabel und /oder einem Stromkabel und /oder einem Kontrolldatenübertragungskabel verbunden werden muss und die sonstigen ungenutzten Anschlüsse in der Modulgruppe (soweit sie nicht die Module untereinander verbinden) versiegelt werden können.
3.2.2 ANORDNUNG DER MODULE
In einer Ausführungsform ist das Inspektionssystem und/oder der Modulträger zumindest abschnittsweise ausgeformt als: I-Träger, L-Träger, U-Träger, O-Träger, C-Träger, n-Träger, Γ-Träger, M-Träger, W-Träger, T-Träger oder OO-Träger, wobei bevorzugt zumindest ein Modul auf einem lateralen Abschnitt eines solchen Trägers zur Inspektion wenigstens einer Seitenfläche des Fahrzeugs, zumindest ein Modul auf einem oberen Abschnitt eines solchen Trägers zur Inspektion eines Dachs des Fahrzeugs und/oder zumindest ein Modul auf einem unteren Abschnitt eines solchen Trägers zur Inspektion eines Unterbodens des Fahrzeugs eingerichtet ist. Vorzugsweise umfasst das Inspektionssystem mehrere hintereinander entlang der Hochspannungsleitung angeordnete Modulträger, beispielsweise n-Träger und / oder O-Träger, um eine Inspektion des Fahrzeugs von den Seiten, von oben und bevorzugt auch von unten zu ermöglichen. Es ist jedoch auch möglich, das Inspektionssystem auf einen Teil des Fahrzeugs (zum Beispiel das Dach) zu beschränken und den Rest des Fahrzeugs in einem ande- ren Inspektionssystem zu inspizieren.
Eine Oberleitung kann dann von dem mindestens einen Modulträger zumindest teilweise umgeben sein. Im Falle eines O-Trägers können also beispielsweise die Oberleitung und die Schienen durch den Träger hindurch verlaufen. W-Träger, M-Träger oder OO-Träger können beispielsweise an zwei- oder mehrgleisigen Strecken installiert werden. Diese werden jedoch häufig stark von Fahrzeugen frequentiert, was eine Durchfahrt durch ein Inspektionssystem bei niedrigen Geschwindigkeiten erschwert. Hinzu kommt, dass ein Vorbeifahren eines anderen Fahrzeugs auf einem parallelen Gleis die Inspektion stören kann. Andererseits erlaub ein solches Doppelsystem eine leichtere Inspektion von vielen Fahrzeugen im Betrieb, da das Fahrzeug nicht extra auf ein abgelegeneres Gleis gefahren werden muss. Weiterhin sind viele Gleise„Einbahnstraßen" und dürfen nicht in beide Richtungen befahren werden. Einen Kompromiss bieten hier Abstellanlagen für Fahrzeuge bzw. Schienenfahrzeuge und bestimmte Bahnhofsausfahrten (bspw. von Kopfbahnhöfen), da diese häufig nah an wichtigen Stationen und Strecken angeordnet sind und andererseits niedrige Fahrgeschwindigkeiten erlauben, ohne den Fahrtbetrieb zu beeinflussen.
In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein Modulträger an zumindest einem externen Streckenbauwerk, bevorzugt über eine Einrichtung zur Schwingungsentkopplung, lösbar und/oder mit einem Sicherungsmechanismus, befestigt, wobei das Streckenbauwerk insbesondere ein Tunnel, eine Brücke, ein Hochspannungsmast, ein Träger von Streckensignalanlagen, eine Krananlage oder eine Halle ist. Diese Ausführungsform hat einerseits den Vorteil, dass das Inspektionssystem besser vor Umwelteinflüssen (wie Regen) geschützt ist und der am einem Streckenbauwerk befestigte Modulträger, beispielsweise gegenüber einem Sturm, stabiler ist. Weiterhin ermöglicht ein Streckenbauwerk, insbesondere ein Tunnel, konstantere Inspektionsbedingungen, beispielsweise da kein oder weniger Sonnenlicht die Inspektion stört. In diesem Fall umfasst das Inspektionssystem bevorzugt mindestens ein Modul mit einer Beleuchtung, um eine standardisierte Beleuchtung für eine oder mehrere Kameras des Inspektionssystems bereitzustellen. Allerdings kann das Umfeld bestimmter Streckenbauwerke auch problematisch sein. Beispielsweise können in einem Tunnel bei einer schnellen Durchfahrt eines Fahrzeuges starke Druckschwankungen und Windstöße auftreten, die die Module negativ beeinflus- sen oder beschädigen können.
Alternativ kann das Inspektionssystem auch einen kurzen Tunnel und / oder eine Umhüllung umfassen, in dem oder der ein oder mehrere Modulträger angeordnet sind. Auch diese Ausführungsform ermöglicht besser standardisierte Inspektionsbedingungen, ist aber kostenin- tensiver. Das Inspektionssystem kann eine Fahrbahn des Fahrzeugs von einer Anzahl von Seiten umgeben. Im Folgenden wird dies am Beispiel eines auf schienen fahrenden Zuges erläutert. Beispielsweise kann das Inspektionssystem eine Oberseite, Seitenflächen und/oder eine Unterseite des Zuges überwachen. Das Inspektionssystem kann als ein Inspektionstor über den Schienen ausgebildet sein. Insbesondere kann das Inspektionstor eine in Schienenrichtung ausreichende Tiefe haben, um mehrere Sensorsysteme in Schienenrichtung hintereinander anzuordnen.
Denkbar ist auch, dass das Inspektionssystem aus mehreren Trägerelementen besteht, wobei an jedem Trägerelement Inspektionssensoren angeordnet sind, die eine oder mehrere Seiten des Zuges inspizieren können. Trägerelemente können insbesondere U-förmig, L- förmig, im Wesentlichen gerade, halbkreisförmig oder wie ein Bogen eine Ellipse ausgeformt sein. Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann ein Trägerelement zumindest teilweise der Querschnittsform des Zuges angepasst sein.
So ist sichergestellt, dass an verschiedenen Stellen des Trägerelements angebrachte Sensoren einen im wesentlichen gleichen Abstand zum Zug haben und unter einem im Wesentlichen gleichen Winkel zur Zugoberfläche stehen. Denkbar ist, dass Sensoren, beispielsweise über eine Modulschienen- oder Zahnradführung am Trägerelement entlang verfahrbar sind. So können mit geringem Hardwareaufwand verschiedene Messaufgaben erfüllt werden.
Die erfindungsgemäßen Module können in beliebiger 2-dimensionaler oder 3-dimensionaler Konfiguration miteinander verbunden werden. Ein Inspektionssystem aus Modulen kann auch mehrere zumindest mechanisch nicht miteinander verbundene Gruppen von Modulen umfassen. Die Module können liegend, stehend oder hängend angebracht werden. Zur Erhöhung der Stabilität von Gruppen aus zahlreichen Modulen kann ein Trägergestell für die Module vorgesehen sein. Die Module können mit einer Umgebung fixiert werden oder lose in einer Umgebung angeordnet werden. Eine Gruppe aus Modulen mit Kameras kann zum Beispiel lose auf ein Gleisbett gelegt werden. Trotz einer anfänglich eventuell nicht perfekten Ausrichtung an den Gleisen und einer zwischenzeitlichen Verschiebung der Gruppe aus Modulen gegenüber den Gleisen kann die Orientierung der Gruppe aus Modulen bezüglich eines zu inspizierenden fahrenden Zuges im Wege der Bilderkennung eindeutig festgestellt werden. Dies erleichtert die Anordnung und Ausrichtung eines solchen Inspektionssystems und ermöglicht die schnelle Installation auch durch Nichtfachleute. Zur einfacheren digitalen Auswertung der Inspektionsergebnisse der einzelnen Module kann jedes Modul, bzw. jede Inspektionseinrichtung in einem Modul, mit einer eindeutigen Identifikation wie beispielsweise einer MAC-Adresse versehen werden, die einem Datensatz zu- geordnet werden kann.
3.2.3 SENSORSYSTEM
Das erfindungsgemäße Inspektionssystem kann insbesondere ein Sensorsystem mit einer Anzahl von als Sensoren ausgestalteten Inspektionseinrichtungen zur Aufnahme von IST- Rohdaten von zu inspizierenden Inspektionsabschnitten des Fahrzeuges, ein Trägersystem für das Sensorsystem zur Ausrichtung des Sensorsystems auf das bewegte Fahrzeug, ein Datenverarbeitungssystem zur Ansteuerung und vorzugsweise Regelung des Sensorsystems und/oder ein Schutzsystem für das Inspektionssystem, das Fahrzeug und/oder Benutzer des Inspektionssystems oder Fahrzeuges umfassen.
Insbesondere kann das Sensorsystem zumindest ein Kamerasystem zur Aufnahme von Flächenbildern umfassen. Vorteilhafterweise ist das Inspektionssystem zur Inspektion des Fahrzeuges in einem Betriebszustand, bevorzugt ohne Eingriff in den Betriebszustand, insbesondere in einem Fahrtbetrieb des Fahrzeuges, ausgelegt, weil so unter charakteristischen und technisch aussagekräftigen Bedingungen getestet und inspiziert werden kann. Im Stand der Technik werden Züge meist im Stillstand und aus Sicherheitsgründen ohne Hochspannungsanwendung getestet, dass die Inspektionsbedingungen bezüglich der elektrischen Bedingungen und durch die Fahrt des Fahrzeuges induzierten Schwingungen nicht den technisch maßgeblichen Bedingungen im Betriebszustand entsprechen, sodass die Inspektions- ergebnisse insofern systematisch verfälscht und in der Aussagekraft reduziert sind.
Das Sensorsystem, das Datenverarbeitungssystem und das Schutzsystem sind vorteilhafterweise zur automatisierten Inspektion des technischen Funktionszustandes wirkverbunden. Dies bringt nicht nur Kosten- und Effizienzvorteile und erlaubt eine schnellere Inspektion quasi in Echtzeit, während beispielsweise ein Zug ein als Inspektionstor um ein Gleis und/oder eine Hochspannungsleitung herum ausgestaltetes Inspektionssystem durchfährt. Die Automatisierung erlaubt erst eine Inspektion im Betriebszustand, weil im Falle eines elektrisch betriebenen und zudem bewegten Zuges eine solche Inspektion für einen menschlichen Inspekteur gefährlich und beschwerlich wäre. Die Erfindung beruht insbesondere auf der Erkenntnis, dass das Sensorsystem und das Inspektionsverfahren nachgeordnete Datenverarbeitungssystem Effekte und Beschädigungen derart präzise detektieren und prognostizieren können muss, dass bei einem hoch sicherheitsrelevanten technischen System wie einer Eisenbahn die Standards an Sicherheit und Haftung für die Sicherheit eingehalten werden können. Nachstehend wird erläutert, mit welchen technischen Mitteln dies erfindungsgemäß erzielt werden kann.
Ein erfindungsgemäßes Sensorsystem kann zumindest eine der folgenden Komponenten umfassen:
a. ein Kamerasystem zur Aufnahme von Flächenbildern und Inspektionsabschnitten, umfassend kontinuierlich und/oder getriggert aufnehmende Kameras;
b. ein Vibrationsmessungssystem zur Messung von Vibrationen, Schwingungen und/oder Geräuschen von Inspektionsabschnitten des Fahrzeugs und/oder eines Fahrwegs für das Fahrzeug;
c. ein Akustikmesssystem, bevorzugt umfassend auf Inspektionsabschnitte ausrichtbare Richtmikrofone;
d. einen chemischen Detektor zum Nachweis von aus dem Fahrzeug oder einem Inspektionsabschnitt des Fahrzeuges austretenden chemischen Substanzen; und/oder e. einem System zur Detektion von elektromagnetischer Abstrahlung von einem Inspekti- onsabschnitt des Fahrzeugs.
3.2.3.1 KAMERASYSTEM
Ein erfindungsgemäßes Kamerasystem kann ein Beleuchtungssystem zur definierten Ausleuchtung von Inspektionsabschnitten mit einem Beleuchtungslicht umfassen.
Bevorzugt kann das Kamerasystem und das Beleuchtungssystem auf, insbesondere licht reflektierende, Inspektionsabschnitte ausgerichtet und zur Durchführung von deflektometri- schen Messungen ausgelegt sein. Mehr bevorzugt können das Kamerasystem und das Beleuchtungssystem zur Durchführung von Fotometrie, Radiometrie, Fotogrammetrie, La- serscanning oder Laserentfernungsmessung ausgelegt sein, die sich für Inspektionszweck und Inspektionsabschnitt besonders eigenen. Dies hat den Vorteil, dass Konturen und For- men, wie zum Beispiel Kanzeln oder Umrisse mit indirekter Beleuchtung besser erkennbar sind als mit direkter Beleuchtung.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei den Kameras um digitale Monochromkameras, da bei Monochromkameras die Auflösung der Bilder deutlich besser und das Rauschverhalten weniger kritisch (keine Farbfilter auf dem Sensor) ist als bei Farbkameras. Zudem benötigen Schwarz-Weiß-Bilder weniger Speicherplatz und können schneller und einfacher verarbeitet werden und häufiges Umrechnen zwischen Farbräumen (RGB, HSV, Intensität usw.) entfällt.
Die Kameras sind beispielsweise aus der Allied Vision Prosilica GT2000 - Kameraserie ge- wählt, insbesondere mit einer Auflosung von 2048 x 1088 Pixeln. Die Kameras können als Monochrom-, Färb- oder Nahinfrarot-Variante ausgestaltet sein. Die Kameras sind bevorzugt so angeordnet, dass sie einen Inspektionsabschnitt de zu inspizierenden Fahrzeuges, insbesondere ein Zugdach und dessen Aufbauten möglichst detailreich und vollständig aufzeichnen.
Die folgende Tabelle gibt eine beispielhafte Zusammenstellung von Kameras und Objektiven für eine Inspektion der Dachaufbauten eines Zuges wieder:
Figure imgf000030_0001
Ein Isolator ist ein Bauteil der Elektrotechnik, das eine hohe mechanische Belastbarkeit, aber nur eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit besitzt. Isolatoren werden überall eingesetzt, wo blanke elektrische Leiter befestigt, gehalten oder geführt werden müssen, ohne dass es zu einem wesentlichen Stromfluss durch das Befestigungselement kommen darf. 3.2.3.2 BELEUCHTUNGSSYSTEM
Das Beleuchtungssystem kann zum Blendschutz von Personen im und/oder am Fahrzeug, vorzugsweise allmählich und/oder in einen von dem Beleuchtungssystem geworfenen Lichtkegel abschnittsweise, ab- und oder aufblendbar ausgestaltet sein. Ohne einen solchen Blendschutz wäre das Inspektionssystem nicht in einer von Menschen benutzten Umgebung oder Umgebungen, in denen die Anwesenheit von Menschen zumindest nicht ausgeschlossen werden kann, möglich. Mehr bevorzugt kann das Beleuchtungssystem automatisch gesteuert von einem Umgebungslichtsensor und/oder Sensor zur Detektion von Personen und/oder Fahrzeugen ausgelegt sein.
Das Inspektionssystem umfasst vorteilhafterweise ein Beleuchtungssystem, da die Umgebungshelligkeit, insbesondere wenn das Inspektionssystem in einer Werkshalle installiert ist, für die eingesetzten Kameras nicht unbedingt ausreicht. Insbesondere kann das Inspektionssystem durch das Beleuchtungssystem eingesetzt werden, wenn die Umgebungsbeleuch- tung auf einem zu untersuchenden Fahrzeug, insbesondere dessen Dach, primär durch Leuchtstoffröhren an einer Hallendecke (d.h. von oben bzw. in einem Winkel von 90° zum Dach) erfolgt, ohne die Inspektion zu beeinflussen.
Als Leuchtmittel werden beispielsweise dimmbare Osram LED-Fluter verschiedener Leis- tungsklasse eingesetzt, insbesondere Siteco Floodlight FL20 Midi, 238W und Siteco Flodd- light FL20 Mini, 107W. Bei beiden Typen kann eine Osram RS17 Spotoptik zum Einsatz kommen. Die in allen Lampen verbauten LED-Module haben vorteilhafterweise eine Lichttemperatur 4000 K (Neutralweiß).
3.2.3.3 OPTISCHE ELEMENTE
Erfindungsgemäß können einer Anzahl oder Mehrzahl von optischen Elementen, die einer Linse, einem Polfilter, einem Farbfilter, einem Prisma, einem Zoom-Objektiv, einem Weitwinkel objektiv, einem Gitter oder Blenden, in einem Strahlengang zwischen zumindest einer Kamera des Kamerasystems und einem von der Kamera zu inspizierenden Inspektionsabschnitt angeordnet sein. Insbesondere kann das optische Element insbesondere ein Bandpassfilter für Licht sein, in dessen Bandpassintervall ein Beleuchtungslicht des Beleuchtungssystems liegt. Dies hat den Vorteil, dass an einem Fotodetektor des Kamerasystems die Intensität des zu messenden Lichts stärker gegen die Intensität von Streulicht oder Umgebungslicht ist, so dass die Messung genauer wird. Für Kameras und 3D-Kameras werden insbesondere Objektive mit Brennweite 8 mm und 16 mm eingesetzt. Die 8 mm-Objektive befinden sich beispielsweise an den Seiten links und rechts des Fahrzeugs (Kamera 1 -4 und 12-15) sowie den beiden Kameras mit 45°-Neigung zum Fahrzeugdach zur Analyse der Stromabnehmer (Kamera 7 und 8) Die 16 mm-Objektive befinden sich beispielsweise oberhalb des Fahrzeugs (Kamera 5,6,9,10 und 1 1 ).
Bei den eingesetzten 8 mm Objektiven handelt es sich beispielsweise um Tamron
M118FM08 Objektive. Bei den 16 mm Objektiven können zwei verschiedene Typen eingesetzt werden. Kamera 6,9 und 10 sind beispielsweise mit Qioptiq Linos MeVis-C 16mm f/1.6 Objektiven ausgestatten und Kamera 5 und 1 1 mit Tamron 17HF. Bei allen Objektiven han- delt es sich vorteilhafterweise um Objektive mit C-Mount Standard.
3.2.3.43D-MESSBRÜCKE
Das Sensorsystem umfasst bevorzugt eine 3D-Messbrücke. Die 3D-Messbrücke dient insbesondere einer optimalen Analyse der Schleifleisten. Sie ist bevorzugt über einer Oberleitung und in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs hinter der Kameramessbrücke angeordnet. Die SD- Messbrücke kann beispielsweise 2 SICK Ruler E1221 3D Kameras umfassen, die mittels Laserlinie ein Höhenprofil aufzeichnen und grafisch aufbereiten. Gegenüber der Ruler befinden sich beispielsweise zusätzlich noch zwei SICK Ranger E Kameras mit jeweils einem 25- mm-Objektiv. Diese nutzen für die gleiche Aufgabe die Laserlinie des Rulers und analysieren die Schleifleiste beim Einfahren des Zuges von der Rückseite. Dabei kann jeweils ein Paar aus Ruler E1221 und Ranger E für die linke und die rechte Seite neben der Oberleitung eingesetzt werden, um eine optimale Auflösung der Bilddaten zu erhalten. Die 3D-Messbrücke ist insbesondere so angeordnet, dass das Inspektionssystem nicht in das Lichtraumprofil des Fahrzeugs, insbesondere das Lichtraumprofil von Triebzügen nach EBO (Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung), eingreift. Mit dem Lichtraumprofil wird der„lichte Raum" vorgeschrieben, der auf einem Fahrweg von Gegenständen freizuhalten ist.
In einem Beispiel haben die Kameras, beispielsweise Ranger 3D-Kameras, eine Ausrichtung von 45° zu einer Dachfläche eines zu inspizierenden Fahrzeugs. Gegenüber von diesen bei- den Kameras befinden sich beispielsweise 2 SICK Ruler 3D-Kameras mit integriertem Linienlaser.
Vorteilhafterweise ist der Linienlaser parallel zu einer Schleifleiste des Fahrzeugs aufgefächert. Dadurch kann eine ganze Breite der Schleifleiste quer zur Fahrtrichtung des Fahr- zeugs auf einmal erfasst werden und ein, insbesondere bei einem bewegten Fahrzeug aufwändiges und fehleranfälliges, Zusammensetzen mehrerer Einzelaufnahmen der Schleifleis- te entfällt.
Da die 3D-Kameras mit Laserlicht emittieren, das gefährlich für das Auge sein kann - bei den beiden Linienlasern des SICK Ruler E1221 handelt es sich beispielsweise um Klasse 3B Laser, kann das Inspektionssystem folgende Schutzeinrichtungen umfassen:
• Schlüsselschalter zum dauerhaften Abschalten der Laser im Wartungsfall (nicht frei zugänglich),
• Schutzbrillen für Arbeiten im Bereich des Lasers (nicht frei zugänglich),
• Warnleuchten an beiden Seiten,
· Warnhinweisschilder und/oder
• Lichttaster zum zeitgesteuerten Aktivieren der Laser bei Erkennung eines Fahrzeugs.
Vorteilhafterweise sind beide Laserlinien sind im normalen Betriebszustand des Inspektionssystems ausgeschaltet und werden erst Sekundenbruchteile nach Erkennung eines Fahr- zeugs durch einen Lichttaster an der 3D-Messbrücke eingeschaltet. Das heißt, das Fahrzeug ist beispielsweise bereits bis zum ersten Stromabnehmer in eine das Inspektionssystem enthaltende Halle eingefahren, da der Lichttaster das Gestänge des Stromabnehmers misst. Fährt das Fahrzeug unter der 3D-Messbrücke werden vorteilhafterweise alle Bereiche, in denen sich Personen aufhalten können, insbesondere durch das Fahrzeug selbst abgeschat- tet.
Von dem Inspektionssystem gehen keine auf den übrigen Betriebsablauf auswirkenden Behinderungen oder Beeinflussungen aus. Beispiele hierfür wären: Vibrationen, Lärm oder Blendung durch Licht, insbesondere Laserlicht.
Vorteilhafterweise sind in 3D-Kameras, insbesondere in Ranger E50414 3D-Kameras, Bandpassfilter für den Spektralbereich des verwendeten Lasers, insbesondere eines Ruler E1221 Linienlasers, verbaut. Dies gewährleistet, dass eine umgebende Beleuchtung oder, insbesondere sich bewegende, Sonnenstrahlen möglichst wenig Einfluss auf die Messergebnisse haben. Die Kamera erfasst ausschließlich die Reflektionen der Laserlinie. Bei den Bandpassfiltern handelt es sich beispielsweise um optische Filterscheiben der Firma MI DOPT vom Typ FIL BP660/34 Nr. 22956.
3.2.3.1 KAMERAINSPEKTION VON SCHLEIFLEISTEN
Bei der im vorherigen Abschnitt beschriebenen Laservermessung von Schleifleisten ergibt sich das Problem, dass nur eine Oberseite der Schleifleiste vermessen werden kann. Da aber die Form einer Unterseite der Schleifleiste nicht genau bekannt ist, kann die Dicke der Schleifleiste zwischen Ober- und Unterseite, die zur Bestimmung eines Verschleißes der Schleifleiste relevant ist, nur unzureichend genau gemessen werden. Für eine genauere Inspektion der Schleifleisten können je zumindest eine Kamera, insbesondere zwei Kameras, so angeordnet sein, dass sie sich zu einem Inspektionszeitpunkt schräg oberhalb in Fahrtrichtung des Zuges vor und hinter der Schleifleiste befinden.
Wenn das Blickfeld einer einzelnen Kamera nicht ausreicht, um die gesamte Breite einer Schleifleiste zu erfassen, können mehrere, insbesondere zwei, Kameras nebeneinander angeordnet werden, die jeweils einen Teil der Schleifleiste aufnehmen und deren Bilder zu einem zusammengesetzten Bild der gesamten Schleifleiste zusammengesetzt werden können.
Ferner sind vorzugsweise Beleuchtungselemente so angeordnet, dass sich zum Inspekti- onszeitpunkt je ein Beleuchtungselement schräg oberhalb in Fahrtrichtung des Zuges vor und hinter der Schleifleiste und vertikal oberhalb der Schleifleiste befindet.
Insbesondere können die Kameras und die vor und hinter der Schleifleiste angeordneten Beleuchtungselemente in einem Winkel von 30° bis 60°, insbesondere etwa 45°, gegenüber einer horizontalen Ebene auf die Schleifleiste gerichtet sein.
Beispielsweise werden mit jeder Kamera je ein Bild mit Beleuchtung in Blickrichtung der Kamera und ein Bild mit Beleuchtung von oben aufgenommen. Auf so belichteten Bildern hebt sich die Schleifleiste gut von einem Hintergrund ab und kann somit präzise vermessen wer- den. Weiterhin sind Defekte der Schleifleiste, insbesondere Ausbrechungen an einer Oberkante der Schleifleiste deutlich sichtbar und können so zuverlässig detektiert werden.
Für eine besonders effiziente Auswertung können die Bilder bzw. zusammengesetzten Bilder der Vorderseite und der Rückseite der Schleifleiste jeweils zu einem Summenbild der Vor- derseite und einem Summenbild der Rückseite der Schleifleiste addiert werden. In einem solchen Summenbild treten Defekte, die in der Regel mit Reflektionen bei beiden Beleuchtungsarten verbunden sind, besonders deutlich hervor und können daher besonders schnell und zuverlässig detektiert werden.
3.2.4 REINIGUNGSEINRICHTUNG FÜR OPTISCHE ELEMENTE Gemäß weiteren Ausgestaltungen der Erfindung können durchsichtige optische Elemente mit aktiven Reinigungseinrichtungen versehen werden. Eine aktive Reinigungseinrichtung ist beispielsweise eine Anzahl von auf eine Oberfläche des optischen Elements wirkenden Scheibenwischern, Gebläsen, Düsen zum Ausspritzen von Reinigungsflüssigkeit oder Kombinationen daraus. Diese aktiven Reinigungseinrichtungen können insbesondere ansteuerbar und regelbar ausgelegt sein. Denkbar ist, dass ein optischer Sensor eines Inspektionssystems selbst genutzt wird, mit einem Testbild einen Verschmutzungsgrad zu ermitteln. Wird ein für den Inspektionszweck zu großer Verschmutzungsgrad ermittelt, wird die aktive Reinigungseinrichtung automatisch angesteuert. Vorteilhafterweise können aktive Reinigungseinrichtungen, die ein Verbrauchsmaterial wie eine Reinigungsflüssigkeit wie Wasser oder insbesondere Heißwasser benötigen, permanent an ein Versorgungssystem für Reinigungsflüssigkeit angeschlossen sein, um den Wartungsaufwand möglichst gering zu halten.
Aufgrund von elektrostatischer Anziehung können sich Schmutzpartikel auf elektrostatisch geladenen Oberflächen auch unabhängig von der Ausrichtung der Oberfläche ablagern. Erfindungsgemäß kann daher eine aktive Reinigungseinrichtung auch eine Einrichtung zum elektrischen Ladungsausgleich sein, die eine elektrostatische Aufladung eine Oberfläche von optischen Elementen verhindert. Beispielsweise kann dies durch eine dünne, optische im Wesentlichen transparente aber elektrisch leitfähige Beschichtung einer schmutzanfälligen Oberfläche eines optischen Elements realisiert werden. Diese leitfähige Beschichtung kann beispielsweise in elektrischem Kontakt zu einer elektrischen Masse stehen. Eine dünne, im Wesentlichen transparente und dennoch leitfähige Beschichtung kann beispielsweise ein durchsichtiges Medium sein, in dem sich ein stromleitendes Netzwerk von Kohlenstoffnano- röhrchen oder einem leitfähigen Polymer ausbildet. Denkbar ist auch eine dem Fachmann bekannte Antistatikbeschichtung. Im Falle von spiegelnden Oberflächen kann die leitfähige Schicht eine Metallschicht sein, insbesondere die Metallschicht, die auch die Spielwirkung erzeugt. Erfindungsgemäß können solche Reinigungseinrichtungen oder aktiven Reinigungseinrichtungen für jedes hier genannte schmutzanfällige Element verwendet werden, insbesondere auch für ausgewählte Abschnitte oder Geräte auf dem fahrenden Fahrzeug selbst. Dabei kann die Identifizierung und Lokalisierung solcher Geräte auf einem fahrenden Fahrzeug durch ein erfindungsgemäßes Inspektionssystem erfolgen. Vorteilhaft ist, dass so durch Verschmutzung bewirkte Artefakte in den Inspektionsrohdaten vermieden werden, was eine Bilderkennung aufwändiger und fehleranfälliger machen würde. ln einer besonderen Ausführungsform der Erfindung können spiegelnde oder durchsichtige Flächen von optischen Elementen beheizt werden, um ihr Beschlagen mit Kondenswasser oder ihr Vereisen zu verhindern. Erfindungsgemäß können beispielsweise Reinigungsvorrichtungen diese Funktion miterfüllen, wie zum Beispiel ein Gebläse oder eine leitfähige Be- Schichtung mit einem geeignet hohen elektrischen Widerstand, durch die ein elektrischer Heizstrom geführt wird. Ohne eine solche Maßnahme wäre das gesamte Inspektionssystem bei ungünstigen Witterungsbedingungen nicht zuverlässig, was sich ohne manuelle Inspektion nicht ohne Weiteres auf beispielsweise einen einfachen beschlagenen Spiegel zurückführen ließe. 3.2.5 ANORDNUNG DES INSPEKTIONSSYSTEMS
Vorzugsweise ist das Inspektionssystem an einer bestehenden Umgebung, z.B.
bestehender Topographie oder bestehenden Trägern an der Fahrstrecke des Fahrzeugs, wie vorhandenen Überbauungen, angeordnet. Ist es eine menschenleere oder verbotene Umgebung, so sinkt der Aufwand zur Absicherung des Ortes. Vorzugsweise nutzt das Inspektionssystem bestehende Infrastruktur, wie Strom, Witterungsschutz, etc.
Vorzugsweise findet vor einer Halle, z.B. einer Wartungshalle oder Aufbewahrungshalle für das Fahrzeug, wie einem Lokschuppen oder einer Garage, eine Vorinspektion mit dem Inspektionssystem statt. Das Inspektionssystem diagnostiziert vorzugsweise, ob eine menschengebundene oder eine große Inspektion auf einem teuren Wartungsgleis tatsächlich notwendig ist. Wenn nicht, wird das Inspektionsverfahren nach der
Vorinspektion beendet. Ansonsten wird das Inspektionsverfahren nach Verfahren des Fahrzeugs in die Halle oder auf ein Wartungsgleis fortgesetzt.
Bevorzugte Orte, um das Inspektionssystem anzuordnen, sind Tunnel allgemein,
Sporntunnel, Scheiteltunnel, Basistunnel, insbesondere Tunneleingänge und/oder - ausgänge, Brücken, Unterführungen, Hallen, Waschstraßen, Bahnhofsausfahrten,
Abstellanlagen, und hochfrequentierte Bereiche wie Verkehrsknotenpunkte. Basistunnel sind häufig im Querschnitt röhrenförmig ausgestaltet, so dass das Inspektionssystem rundum die Fahrstrecke installierbar ist.
Allgemeiner gesagt kann das Inspektionssystem an einer eingleisigen Bahnstrecke, einer zweigleisigen Bahnstrecke oder auch einer mehr als zweigleisigen Bahnstrecke, wie einer drei-, vier-, fünf, oder sechsgleisigen Bahnstrecke angebracht werden. Insbesondere Bahnhofsausfahrten, Tunnel und Abstellanlagen können den Vorteil haben, dass dort Fahrzeuge, vorzugsweise Züge, ohnehin langsam fahren und somit eine genaue Inspektion bei verringerter Datenrate durch das Inspektionssystem ermöglicht wird.
Ist das Inspektionstor in einem Innenraum installiert, wie vorzugsweise einem Tunnel, kann in bevorzugten Ausführungsformen die Sensoranordnung in einer Wand des
Innenraums fest verankert werden, z.B. im Beton der Tunnelwand.
Mehrgleisige Strecken haben oft eine hohe Frequentierung und sind häufig an
Verkehrsknotenpunkten zu finden. Bei eingleisigen Strecken ist die Errichtung des
Inspektionssystems zwischen zwei Masten möglich, vorzugsweise in Form eines
Hallenbaus. Besonders bei Überführungen und Unterführungen als Installationsort für das Inspektionssystem können mechanische Schwingungen die Messbedingungen
verschlechtern. Vorzugsweise sind deshalb am Installationsort des Inspektionssystems Schwingungsdämpfer für das Inspektionssystem vorgesehen. So kann die
Messgenauigkeit erhöht werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele für die Einbindung von Infrastruktur in ein Inspektionssystem bzw. Verwendung von Infrastruktur als Teil des Inspektionssystems am Beispiel eines elektrisch betriebenen Eisenbahnzugsystems mit zumindest einer Hochspannungsoberlei- tung sind in Abschnitt 3.1.3„Trägersystem" der internationalen Patentanmeldung
PCT/EP2017/078966, der hier durch Bezugnahme aufgenommen ist, dargestellt.
Die erfindungsgemäßen Module und Inspektionssysteme ermöglichen eine automatisierte Inspektion eines fahrenden Fahrzeugs in einer Hochspannungsumgebung, ohne dass eine Person oder das Inspektionssystem in Gefahr gebracht wird. Insbesondere können Schienenfahrzeuge, die mit einer Oberleitung verbunden sind, auch während sie fahren inspiziert werden, ohne dass das Schienenfahrzeug von der Oberleitung getrennt werden muss. Es lassen sich damit unnötige Wartungen, die zeit-, personal- und kostenintensiv sind, vermeiden.
4 Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Figuren darin aufgeführte technische Merkmale werden auch isoliert von ihrer nur beispielhaft aufgeführten Merkmalskombination beansprucht. Es zeigen:
Fig.1 : eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Moduls,
Fig. 2: eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Moduls,
Fig. 3: eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Inspektionssystems,
Fig. 4 bis 9: eine vierte bis neunte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Inspektionssystems in vereinfachter Darstellung.
Fig.1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Moduls 1 zur Nahinspektion von Fahrzeugen in einer Hochspannungsumgebung. Das Modul 1 umfasst ein Erdungsgehäuse 2, sowie mindestens eine in dem Modul 1 angeordnete Inspektionseinrichtung, bei- spielsweise mindestens einen in dem Modul 1 angeordneten Sensor. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel könnte die Inspektionseinrichtung beispielsweise eine Kamera sein.
Das Erdungsgehäuse 2 umfasst zum Überspannungsschutz ein leitfähiges Außengehäuse 3 und ein elektrisch isolierendes Innengehäuse 4. Das Innengehäuse 4 weist hier einen trans- parenten Abschnitt auf, durch den die Inspektionseinrichtung das Fahrzeug inspizieren kann.
Vorzugsweise ist das Außengehäuse 3 im Wesentlichen aus Aluminium gefertigt.
Bevorzugt erfüllt das Innengehäuse 4 die Schutzart IP64, besonders bevorzugt IP67.
Das Erdungsgehäuse 2 weist weiterhin ein Verbindungselement 5 auf, mit dem das Modul 1 beispielsweise an einem Modulträger oder einer Bewegungseinrichtung befestigt werden kann. Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Moduls 1 zur Nahinspektion von Fahrzeugen in einer Hochspannungsumgebung. Entsprechende Merkmale sind mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet.
In Fig.2 ist zusätzlich zu Fig.1 noch ein Anschluss 6 dargestellt, über den beispielsweise ein optisches Datenübertragungskabel und / oder ein Stromversorgungskabel und / oder ein optisches Kontrolldatenübertragungskabel angeschlossen werden kann / können. Bevorzugt werden jedoch Datenübertragungskabel und Stromversorgungskabel in einem Kabel kombi- niert. Ein Kontrolldatenübertragungskabel (bspw. für einen Eingang von Steuerungsdaten) ist vorzugsweise galvanisch getrennt von dem Datenübertragungskabel (bspw. für einen Ausgang von Inspektionsdaten) und dem Stromversorgungskabel. Eine Ableitung ist vorzugsweise räumlich getrennt von dem Datenübertragungskabel mit dem Erdungsgehäuse 1 verbunden, um Störungen vor allem für die Datenübertragung zu reduzieren.
Fig.3 zeigt ein modulares Inspektionssystem 7 nach einer dritten Ausführungsform der Erfin- dung. Das Inspektionssystem 7 umfasst eine Mehrzahl von Modulen 1A, 1 B, 1 C, 1 D die mit einem Modulträger 8 verbunden sind. Der Modulträger 8 ist in dieser Ausführungsform ein O- Träger, der das zu inspizierende Fahrzeug 9 in der dargestellten Schnittebene von allen Seiten umgibt. Das Fahrzeug 9 wird über einen Stromabnehmer 10, der an einer Hochspannungsleitung 1 1 schleift, mit Strom versorgt. Während einer Inspektion fährt das Fahrzeug vorzugsweise mit einer geringen Geschwindigkeit (bspw. im einstelligen km/h-Bereich) durch das Inspektionssystem 7.
Die Module 1 A, 1 B, 1 C, 1 D sind in unterschiedlicher Weise modular im Inspektionssystem 7 angeordnet.
Das Modul 1A ist an einer Bewegungseinrichtung 12, hier einer vertikalen Modulschiene 12, angeordnet, mit der das Modul 1 A gegenüber dem Fahrzeug 9 in vertikaler Richtung verschoben werden kann. Das Modul 1 B ist an einer kombinierten Bewegungseinrichtung 12, 13, hier einer vertikalen Modulschiene 12 und einem mit der Modulschiene 12 verbundenen Roboterarm 13, angeordnet. Das Modul 1 B kann also einerseits durch die Modulschiene 12 in der vertikalen Richtung verschoben werden. Mit Hilfe des Roboterarms 13 kann das Modul 1 B in beliebiger Weise näher an das Fahrzeug 9 gebracht werden um eine ideale Inspektionsposition einzu- nehmen. Der Roboterarm 13 kann ein Gelenk und / oder eine Teleskopstange umfassen.
Die Bewegungseinrichtungen 12, 13 können beispielsweise einen Elektromotor und / oder ein Piezoelement umfassen um das jeweilige Modul 1 , 1A, 1 B, 1 C, 1 D zu bewegen. Drei Module 1 C sind in einer Modulgruppe an einer gemeinsamen Bewegungseinrichtung 12, hier einer horizontalen Modulschiene 12, angeordnet. Die Module 1 C könnengemeinsam gegenüber dem Fahrzeug 9 in horizontaler Richtung verschoben werden. Die Module 1 C können beispielsweise das Dach des Fahrzeugs 9 und / oder den Stromabnehmer 10 inspizieren.
Drei Module 1 D sind in einer Modulgruppe an einer gemeinsamen Bewegungseinrichtung 12, hier einer horizontalen Modulschiene 12, unterhalb der Schienen des Fahrzeugs 9 angeordnet. Die Module 1 D können gemeinsam gegenüber dem Fahrzeug 9 in horizontaler Richtung verschoben werden. Die Module 1 D können beispielsweise den Unterboden des Fahrzeugs 9 inspizieren. Ein Modul 1 , 1A, 1 B, 1 C, 1 D kann eine beliebige Kombination von Bewegungseinrichtungen 12, 13 umfassen, beispielsweise auch nur einen Roboterarm 13 und keine Modulschiene 12 oder eine beliebige vergleichbare Bewegungseinrichtung. Es können auch mehrere Module 1 , 1A, 1 B, 1 C, 1 D an einem Roboterarm 13 befestigt werden. Das Inspektionssystem 7 ist hier als ein O-Träger mit 9 Modulen dargestellt, es ist jedoch jede beliebige Anzahl an Modulen 1 , 1A, 1 B, 1 C, 1 D und Modulträgern 8 vorstellbar. Es können beispielsweise mehrere Modulträger 8 mit Modulen 1 , 1A, 1 B, 1 C, 1 D hintereinander entlang des Fahrtweges des Fahrzeugs 8 angeordnet sein. Das Inspektionssystem 7 ist als freistehendes Inspektionssystem angedeutet, es ist aber auch möglich das einzelne oder alle Modulträger an bestehenden Streckenbauwerken, wie Tunneln, Brücken oder (Inspektions-)Hallen befestigt sind.
Fig. 4, 5, 6, 7, 8, 9 zeigen der Reihe nach alternative Formen der Modulträger 8. In der Rei- henfolge der Figuren werden Modulträger 8 mit den folgenden Formen gezeigt: n-Träger
(Fig.4), Γ-Träger (Fig.5), L-Träger (Fig.6), U-Träger (Fig.7), I-Träger (Fig.8) und ein Horizontal-Träger (Fig.9). Auch jede andere beliebige Trägerform wie ein C-Träger oder ein M- Träger (zur Inspektion auf zwei Gleisen) oder abgerundete Träger sind vorstellbar. In den Fig. 4, 5, 6, 7, 8, 9 sind alle andere Elemente des Inspektionssystems 7 der Einfachheit hal- ber nicht dargestellt worden.

Claims

MODUL UND INSPEKTIONSSYSTEM ZUR INSPEKTION VON FAHRENDEN GEGENSTÄNDEN
PATENTANSPRÜCHE
Modul (1) zur Nahinspektion eines technischen Funktionszustandes eines an dem Modul vorbeifahrenden Fahrzeuges in einer Hochspannungsumgebung, das mindestens eine in dem Modul (1 ) angeordnete Inspektionseinrichtung zur zumindest optischen Inspektion mindestens eines Inspektionsabschnitts des Fahrzeugs (9), beispielsweise mindestens einen in dem Modul (1) angeordneten optischen Sensor, umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine Inspektionseinrichtung zumindest abschnittsweise mit einem Erdungsgehäuse zum Überspannungsschutz umgeben ist, wobei das Erdungsgehäuse (3) zumindest ein elektrisch leitfähiges Außengehäuse (4) und ein in dem Außengehäuse (4) angeordnetes und elektrisch isolierendes Innengehäuse (3) umfasst, wobei das Außengehäuse (4)
a. dazu ausgelegt ist, die Inspektionseinrichtung in einem Abstand von 70 cm von einer eine Hochspannung von 15 kV tragenden Hochspannungsleitung zu betreiben, und/oder
b. zumindest einen Verbinder zur lösbaren mechanischen Verbindung des Außengehäuses (3) mit einem Modulträger (8) eines Inspektionssystems (7), mit einem weiteren Modul (1) und/oder mit dem Innengehäuse (3) aufweist, wobei der Verbinder zur Daten- und Energieübertragung ausgelegt ist.
Modul (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Außengehäuse (4) eine elektrische Flächenleitfähigkeit von zumindest 1000 Sm, bevorzugt zumindest 4000 Sm, aufweist.
Modul (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Außengehäuse (4) zumindest eine, bevorzugt genau eine, Aussparung aufweist, wobei die Aussparung in einem optischen Weg von dem Inspektionsabschnitt zu der Inspektionseinrichtung angeordnet ist. Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Innengehäuse (3) von dem Außengehäuse (4) mechanisch entkoppelt, wobei das Modul (1) bevorzugt eine Bewegungseinrichtung zur Bewegung des Innengehäuses (3) gegenüber dem Außengehäuse (4) umfasst.
Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Innengehäuse (3) staubdicht und/oder wasserdicht, bevorzugt der Schutzklasse IP64, besonders bevorzugt IP67, entsprechend, ausgestaltet ist.
Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verbinder zumindest ein mechanisches oder elektromechanisches Arretierelement zur mechanisch stabilen Arretierung des Außengehäuses (3) an dem Modulträger (8), an dem weiteren Modul (1) und/oder dem Innengehäuse (4) umfasst.
Modul (1) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Arretierelement zumindest ein mechanisches oder elektromechanisches Auslösemittel zum Lösen der Arretierung und/oder ein Prüfmittel zum Prüfen einer ordnungsgemäßen Arretierung umfasst, wobei das Modul bevorzugt ein Kommunikationsmittel zur Kommunikation zwischen dem Auslösemittel und/oder dem Prüfmittel und einer externen Steuer- und/oder Überwachungsvorrichtung umfasst.
Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verbinder von dem Außengehäuse (3) elektrisch isoliert ist.
Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Außengehäuse (3) eine Anschlussvorrichtung für eine Ableitung zur elektrisch leitenden Verbindung des Außengehäuses (3) mit einer Bahnerde oder sonstigen Erdung umfasst, wobei die Ableitung bevorzugt eine Kupferleitung, besonders bevorzugt eine 0,5 cm bis 5 cm starke Kupferleitung umfasst.
10. Modul (1 ) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anschlussvorrichtung
ein Prüfmittel zum Prüfen eines ordnungsgemäßen Anschlusses der Ableitung an dem Außengehäuse (3) umfasst, wobei
a. das Modul bevorzugt ein Kommunikationsmittel zur Kommunikation zwischen dem Prüfmittel und einer externen Überwachungsvorrichtung umfasst und/oder
b. das Prüfmittel bevorzugt zur Freigabe der Daten- und Energieübertragung durch den Verbinder bei ordnungsgemäßem Anschluss der Ableitung an dem Außengehäuse (3) ausgelegt ist.
Modulares Inspektionssystem (7) zur Inspektion eines fahrenden Fahrzeugs (9) im Betriebszustand, umfassend mindestens ein Modul (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche und mindestens einen Modulträger (8) mit dem das mindestens eine Modul (1), insbesondere über zumindest einen Verbinder des Moduls, mechanisch verbunden ist.
Modulares Inspektionssystem (7) nach Anspruch 11,
gekennzeichnet durch
eine Mehrzahl von Modulen (1) und einen Bus zur Daten- und/oder Energieübertragung, wobei die Module über den Bus mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder einer Energieversorgungsvorrichtung verbunden sind, wobei der Bus bevorzugt ein gemeinsames Kabel zur Daten- und Energieübertragung umfasst.
Modulares Inspektionssystem (7) nach Anspruch 11 oder 12,
gekennzeichnet durch
eine Mehrzahl von Modulen (1), wobei zumindest zwei Module (1) symmetrisch beidseitig eines Fahrweges des Fahrzeugs (9) angeordnet sind.
Modulares Inspektionssystem (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Inspektionssystem (7) und/oder der Modulträger (8) zumindest abschnittsweise ausgeformt ist als I-Träger, L-Träger, U-Träger, O-Träger, C-Träger, n-Träger, Γ- Träger, M-Träger, W-Träger, T-Träger oder OO-Träger, wobei zumindest ein Modul (1) an einem lateralen Abschnitt eines solchen Trägers zur Inspektion wenigstens ei- ner Seitenfläche des Fahrzeugs (9), zumindest ein Modul an einem oberen Abschnitt eines solchen Trägers zur Inspektion eines Dachs des Fahrzeugs (9) und/oder zumindest ein Modul an einem unteren Abschnitt eines solchen Trägers zur Inspektion eines Unterbodens des Fahrzeugs (9) eingerichtet ist.
15. Modulares Inspektionssystem (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Modulträger (8) an zumindest einem externen Streckenbauwerken, bevorzugt über eine Einrichtung zur Schwingungsentkopplung, lösbar und/oder mit einem Sicherungsmechanismus, befestigt ist, wobei das Streckenbauwerk insbesondere ein Tunnel, eine Brücke, ein Hochspannungsmast, ein Träger von Streckensignalanlagen, eine Krananlage oder eine Halle ist.
PCT/EP2018/080948 2017-11-10 2018-11-12 Modul und inspektionssystem zur inspektion von fahrenden gegenständen WO2019092247A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EPPCT/EP2017/078966 2017-11-10
PCT/EP2017/078963 WO2018087337A1 (de) 2016-11-10 2017-11-10 Modul und inspektionssystem zur inspektion von fahrenden gegenständen
EPPCT/EP2017/078963 2017-11-10
PCT/EP2017/078966 WO2018087340A2 (de) 2016-11-10 2017-11-10 Inspektionssystem, inspektionsverfahren sowie system und verfahren zur verkehrsmittelsteuerung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019092247A1 true WO2019092247A1 (de) 2019-05-16

Family

ID=64332039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/080948 WO2019092247A1 (de) 2017-11-10 2018-11-12 Modul und inspektionssystem zur inspektion von fahrenden gegenständen

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2019092247A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100128455A1 (en) * 2008-11-26 2010-05-27 Rosemount Aerospace Inc. Faraday cage for camera
WO2011035983A1 (de) * 2009-09-28 2011-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und anordnung zur kontrolle von stromabnehmern, lichtraumprofilen und horizontaler und vertikaler fahrdrahtposition an fahrzeugverbänden
EP2546120A1 (de) * 2011-07-12 2013-01-16 ALSTOM Transport SA Verfahren und stationäres System zur Überwachung von Geräten eines Schienenfahrzeugs
US20160108590A1 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 Siemens Industry, Inc. Level crossing light panel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100128455A1 (en) * 2008-11-26 2010-05-27 Rosemount Aerospace Inc. Faraday cage for camera
WO2011035983A1 (de) * 2009-09-28 2011-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und anordnung zur kontrolle von stromabnehmern, lichtraumprofilen und horizontaler und vertikaler fahrdrahtposition an fahrzeugverbänden
EP2546120A1 (de) * 2011-07-12 2013-01-16 ALSTOM Transport SA Verfahren und stationäres System zur Überwachung von Geräten eines Schienenfahrzeugs
US20160108590A1 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 Siemens Industry, Inc. Level crossing light panel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018087337A1 (de) Modul und inspektionssystem zur inspektion von fahrenden gegenständen
DE102009013841A1 (de) Messsystem für die Verkehrsstromanalyse
EP4200587B1 (de) Verfahren und fluggerät zur überwachung von betriebszuständen und zur ermittlung von ausfallwahrscheinlichkeiten von stromführenden leitungssystemen
EP2008124A2 (de) Durchstrahlungsscanner
EP3591838B1 (de) Fahrzeugsystem und verfahren zum autonomen und automatisierten warten oder pflegen einer photovoltaik-freiflächenanlage
EP1315943B1 (de) Fahrdrahtinspektion mit gesteuerter scheimpflug bedingung
EP1496369A1 (de) Optisches Verfahren und optische Einrichtung zur Überwachung eines elektrischen Leiters
DE102015225986A1 (de) Verfahren zur Durchführung von Energieversorgungsvorgängen zwischen wenigstens einer Energieversorgungseinheit und mehreren mit Energie zu versorgenden Kraftfahrzeugen
DE112015003703T5 (de) Auf dem solar-blinden ultravioletten optischen Signal basierendes Pfadsdetektionssystem
DE102007013669B4 (de) Verfahren zur Messung der Feinwelligkeit von montierten Fahrdrähten im Schienenverkehr
DE102009040713A1 (de) Überwachungssystem
WO2020007574A1 (de) Anordnung und verfahren zum monitoring von äusseren oberflächen einer hochspannungseinrichtung
DE202017001346U1 (de) Messgerät zur Messung des Restquerschnittes eines Fahrdrahtes
DE102018114310A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Außenhaut- und/oder Innenhaut-Inspektion von Infrastrukturobjekten mithilfe einer Drehflügel-Flugdrohne
WO2019092247A1 (de) Modul und inspektionssystem zur inspektion von fahrenden gegenständen
DE202005005448U1 (de) Bilderzeugende Abtastvorrichtung zur Erfassung von Hohlräumen
WO2020038984A1 (de) Verfahren und anordnung zum erkennen von koronaentladungen einer anlage mit betriebsmitteln
EP2249122A1 (de) Verfahren zur Erfassung von Bauteilen in Oberleitungsanlagen von Schienenfahrzeugen, insbesondere von Eisenbahnfahrzeugen
DE102007048485B4 (de) Verfahren zur automatischen Erfassung von kritischen Bereichen eines Fahrdrahtes der Oberleitung von schienengebundenen Fahrzeugen
WO2023046376A1 (de) System zur zustandsüberwachung von elektrisch angetriebenen fahrzeugen
DE102020201401A1 (de) Messvorrichtung zur Ermittlung der Fahrdrahtlage
Borromeo et al. Automatic systems for wear measurement of contact wire in railways
DE102006031487A1 (de) Anordnung und Verfahren zur Fahrdrahtanhubmessung
WO2021259587A1 (de) Verfahren zur zustandsüberwachung einer entlang einer fahrbahn angeordneten oberleitungsanlage
EP1374175A2 (de) Verfahren und anordnung zur ermittlung einer veränderung eines referenzobjekts

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18803924

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18803924

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1