WO2024041824A1 - Road vehicle having a current collector - Google Patents

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WO2024041824A1
WO2024041824A1 PCT/EP2023/070422 EP2023070422W WO2024041824A1 WO 2024041824 A1 WO2024041824 A1 WO 2024041824A1 EP 2023070422 W EP2023070422 W EP 2023070422W WO 2024041824 A1 WO2024041824 A1 WO 2024041824A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
contact
height position
contact wires
road vehicle
wires
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/070422
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German (de)
French (fr)
Inventor
Gisbert Berger
Bastian Blase
Markus Gyusok Schauen
Helge Molthan
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/36—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles with means for collecting current simultaneously from more than one conductor, e.g. from more than one phase
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/53—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells in combination with an external power supply, e.g. from overhead contact lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/36—Vehicles designed to transport cargo, e.g. trucks

Definitions

  • the invention relates to a road vehicle with a pantograph according to the preamble of claim 1.
  • a pantograph of such a road vehicle is used to feed in electrical energy from a two-pole overhead line system while driving on a road route.
  • the road section has a lane over which the contact wires of the overhead line system, designed as outward and return conductors, run.
  • the current collector has contact assemblies for electrically contacting the contact wires and a lifting device for raising and lowering the contact assemblies.
  • a height position of the contact assemblies lies between a lower rest position, in which the contact assemblies and contact wires are out of contact, and an upper contact position, in which the contact assemblies electrically contact the contact wires.
  • Such road vehicles are exposed to the problem of changing relative positions between the current collector and contact wires when establishing and maintaining contact between the current collector and the contact wires. This is due to the driver's steering accuracy within the electrified lane, but can also be caused by the road topology or wind shear. However, the road vehicle can also consciously leave the electrified lane during overtaking maneuvers, evasive maneuvers or at road exits. Furthermore, the pantograph must be raised as quickly as possible after the start of an electrified route section and lowered again as close as possible before its end in order to utilize the electrified route section over as long as possible to feed in energy.
  • the position of the contact wires in relation to the middle of the lane can also vary due to assembly tolerances in the overhead line system. due to construction sites on the road, because of new road surfaces or because of new road markings.
  • the vehicle-side knowledge of the presence and relative position of the contact wires of an overhead line system is just as important for maximum utilization of an electrified lane for energy feed-in as is the knowledge of the height position of the contact assemblies of the pantograph.
  • detection means for detecting the relative position of the current collector to the contact wires and a steering assistance system for automatically steering the vehicle depending on the detected relative position are known.
  • the detection means have a position determination system for determining a current vehicle position of the vehicle on the lane and a database with stored contact wire positions of the contact wires along the lane.
  • the detection means are designed to calculate the relative position from the currently determined vehicle position and from the assigned contact wire positions.
  • the detection means additionally have contact position sensors for determining the current contact positions of the contact wires on the grinding strips.
  • the detection means are designed to determine the current relative position of the vehicle to the contact wires from the specific contact positions.
  • optical sensors such as laser scanners, which scan the position of the contact wires using laser radiation, are used.
  • the relative position of the contact wires to the vehicle can be determined from the arrangement of the sensors on the vehicle.
  • the optical functional principle of laser scanners is influenced by weather conditions such as sun, snow or rain.
  • a vehicle control device for the automated control of an electric road vehicle for a path system with an overhead line system for supplying energy to the road vehicle is known. This is done using a current relative position of the road vehicle to infrastructure features, in particular road markings. The course of a target lane assigned to the lane-bound energy supply line of the overhead line system has been recorded centrally in relation to the infrastructure features. The road vehicle is automatically controlled to the target lane depending on the determined relative position. The determination of the relative lateral position of the road vehicle to the power supply line is subject to a tolerance chain made up of measurement tolerances of the sensor system of the vehicle control device and assembly tolerances of the overhead line system. In addition, there are rolling and rolling movements of the road vehicle, which do not allow the pantograph to be raised automatically, but only after permission from the driver.
  • a current collector device for overhead line-operated vehicles is known from the international publication WO 2016/020300 Al.
  • An arm of the current collector device is designed at one end for pivoting on a roof section of a catenary-operated vehicle and at the other end has a current collector head designed to collect electrical current in cooperation with a contact wire.
  • Elevation means for controlled lifting and lowering are assigned to the arm, which act on a pneumatic basis and are designed to apply a predetermined, adjustable pressure force of the pantograph head to the contact wire, which is regulated to at least one setpoint.
  • the pressure controller of the elevation means receives a setpoint, which is compared in a control unit with an actual position value of the arm.
  • a sensor coupled to the arm acts as a rotary encoder and detects a current elevation angle of the arm and thus a height of the current collector head relative to a support and sends this signal to the control unit as an actual value.
  • Such angle sensors are subject to high tolerances and do not allow an exact conclusion to be drawn about the height position of the current collector head.
  • the invention is therefore based on the object of providing a road vehicle of the type mentioned at the outset, which overcomes the disadvantages of the prior art described.
  • a generic road vehicle for example a heavy commercial vehicle - such as a truck or a bus - includes a pantograph for feeding in electrical energy from a two-pole overhead line system while driving on a stretch of road with a lane over which contact wires designed as outward and return conductors Catenary system runs.
  • a lane is also referred to here as an electrified lane, over which the two contact wires are stretched parallel and symmetrically to a lane center at the same contact wire height above a road surface.
  • the current collector has contact assemblies for electrically contacting the contact wires and a lifting device for raising and lowering the contact assemblies.
  • the current collector can have a pantograph-like support frame, which can carry contact assemblies designed as rockers with grinding strips.
  • the grinding strips are aligned transversely to a vehicle's longitudinal axis and have a working area within which a contact point between the contact wire and the contact assembly may lie.
  • the support frame can be erected using a pneumatic lifting device, whereby the contact assemblies are raised.
  • a height position of the contact assemblies moves between a lower rest position, in which contact assemblies and contact wires are out of contact, and an upper contact position, in which the contact assemblies electrically contact the contact wires.
  • the road vehicle including the pantograph maintains a clearance gauge permissible for traffic outside electrified road routes.
  • the road vehicle comprises a vehicle-side camera system for detecting a section of the environment, which is arranged and aligned in such a way that in the surrounding area Excerpt at least partially contains the current collectors and, if present, at least in sections the contact wires.
  • the camera system includes a time-of-flight camera for capturing depth data of the area of the environment and a video camera for capturing contrast data of the area of the environment.
  • the camera system further comprises an evaluation system which is designed to use the recorded depth data and the recorded contrast data to determine a presence thesis as to whether there are contact wires in the area section and, if there are contact wires, a lateral position and a height position of the contact wires, as well as a height position of the Determine contact assemblies.
  • an electrified section of route can be optimally used by a road vehicle to feed in energy, since both the beginning and end of this section of route are automatically recognized from the presence thesis, whether there are contact wires, and from the lateral and vertical position of the contact wires
  • the contact assemblies at the start of the route are not raised too late and the contact assemblies at the end of the route are not lowered too early. This applies in particular to obstacles on the route, such as low underpasses, where the electrified route section is interrupted.
  • the lateral position of the contact wires relative to the working areas of the pantograph can be - if necessary. automatic - lateral steering movements are corrected, is wired in front of the current collector. Equally important for optimal operation of the road vehicle is a functional pantograph that can fully utilize its vertical working range and whose lifting and lowering behavior corresponds to specified target movement patterns.
  • the evaluation system is designed to use the recorded depth data to determine a first presence thesis as to whether there are contact wires in the area section, and, if contact wires are present, a first lateral position and a first height position of the contact wires, as well as a to determine the first height position of the contact assemblies.
  • the evaluation system is further designed to use the recorded contrast data to determine a second presence thesis as to whether there are contact wires in the area section and, if contact wires are present, a second lateral position and a second height position of the contact wires, as well as a second height position of the contact assemblies.
  • the evaluation system is further designed to calculate the presence thesis from the first presence thesis and the second presence thesis, and, if contact wires are present, the lateral position from the first lateral position and the second lateral position, and the altitude from the first altitude and the second altitude, as well to determine the height position from the first height position and the second height position.
  • the redundant recording of both depth data and contrast data of a section of the environment by the camera system ensures that the measurement results are of high quality, i.e. the specific presence theory, whether there are contact wires, and the specific lateral and vertical position of the contact wires.
  • a control unit of the lifting device is designed to trigger a lifting of the contact assemblies from the lower rest position to the upper contact position if the specific presence theory showed that contact wires are present and if the specific lateral position and The height of the contact wires must always be within specified target ranges.
  • an automatic lifting of the contact assemblies i.e. a so-called wiring or ironing of the current collector to the contact wires of the overhead line system, can be implemented in order to relieve the driver and to be able to operate the pantograph optimally independent of human influences. You can also automatically disconnect or To be ironed out if an increase in the height of the contact wires running up at the end of an electrified section of route is detected.
  • the evaluation system is designed to determine a movement profile of the contact assemblies during the raising and/or during the lowering of the contact assemblies from height positions determined in succession and to compare this with a target movement profile.
  • the comparison can be used, for example, to determine certain signs of aging in the pantograph, which may indicate that maintenance or repairs are required. This makes it possible to check whether the contact assemblies can still be raised to a specified maximum upper contact position without contact wire contact. It can also be checked whether the contact assemblies sink into the lower rest position too slowly or too quickly. If the contact assemblies fall too quickly, bouncing can occur in the lower rest position, which can lead to material fatigue. If the contact assemblies fall too slowly compared to the target movement, this can be noticeable indicate a blockage in an exhaust valve of a pneumatic lifting device.
  • the evaluation system is designed to determine a height position or a first height position of the contact assemblies from depth data of at least one measuring point predefined on the current collector.
  • the depth data that can be recorded by the time camera describes a spatial image of the surfaces of the pantograph recorded by the time camera.
  • Predefined measuring points can be prominent edges, corners or surfaces of current collector components, for example grinding strips, or flat measuring objects attached to defined measuring points, which can be easily found in the depth data of the time-of-flight camera. While the current collector is being raised and lowered, its spatial positions are tracked, with each spatial position of the at least one measuring point being correlated to a height position of the contact assemblies.
  • the evaluation system is designed to determine a height position or second height position of the contact assemblies from contrast data of at least one marking pre-positioned on the current collector.
  • the pantograph By positioning one or more markings on the pantograph, its position and thus the height position of the contact assemblies can be determined from contrast data if one or more features of a marking that can be detected by the video camera when the pantograph is raised or lowered clearly correlate with the height position of the contact assemblies.
  • the feature of a marking can, for example, be its distance from the video camera, as well as its shape and size that can be detected by the video camera, a pattern it contains, its reflection behavior or its detectable grayscale section.
  • the at least one marking is designed as a two-dimensional pattern.
  • the two-dimensional pattern can be formed, for example, by printing a quick response code, QR code for short, or an augmented reality marker, AR marker for short, on the pantograph, for example on its support frame.
  • QR code quick response code
  • AR marker augmented reality marker
  • Such patterns allow the marking to be determined in three dimensions using the video camera's contrast data from the image scale and distortion.
  • the at least one marking is designed as a three-dimensional element.
  • the marking can, for example, be designed as a cuboid, the side surfaces of which are recorded by the video camera with different contrast data - such as different colors.
  • the marking is attached to the current collector, for example on the support frame, and changes its distance and orientation to the video camera depending on the height position of the contact assemblies. The size and distortion of the side surfaces of the cuboid marking given by the contrast data enable the height position of the contact assemblies to be determined.
  • the at least one marking is variably covered by a displacement mimic coupled to the current collector.
  • a marking with varying shades of gray can be variably covered by a cover that can be moved in a guide.
  • the aperture can be adjusted by the shifting facial expressions depending on the position of the support frame can be opened or closed to different extents when the contact assemblies are raised or lowered, so that depending on the height position of the contact assemblies, a portion of the grayscale marking assigned to them is visible through the video camera.
  • the corresponding contrast data of the visible grayscale marking allows conclusions to be drawn about the height position of the contact assemblies.
  • the at least one marking has an angle-dependent reflection behavior. This can be done by coating with a dichroic material or a material that reflects light from different directions to varying degrees due to other polarization effects.
  • the coated marking is attached to the current collector, for example to the support frame, in such a way that it is recorded by the video camera from different angles in different height positions of the contact assemblies. The height position of the contact assemblies can be deduced from the contrast data of the marking.
  • the evaluation system is designed to determine the size and duration of the arc from the contrast data when an arc is formed between contact assemblies and contact wires.
  • Arcs can occur in the event of contact interruptions due to the high electrical potential difference between contact assemblies and contact wires and can cause wear and damage to the pantograph and overhead line system.
  • the frequency, extent and duration of such arcs can be recorded from the contrast data from the video camera and can be used as an automated indication of necessary maintenance and repair work.
  • the pantograph has a pantograph-like support frame.
  • the supporting frame supports The contact assemblies on the contact wire side and is supported on a base frame on the vehicle side.
  • the support frame designed as a pantograph can have a forearm that is supported in an articulated manner on a base frame and two upper arms that are articulated to this and carry the contact assemblies, which together form a half-scissor.
  • the base frame can be arranged behind a driver's cab of the road vehicle in the direction of travel and is supported symmetrically to a vehicle longitudinal center on a chassis of the road vehicle.
  • Each contact assembly is designed as a rocker arranged rotatably around a crown tube, on which two grinding strips arranged in parallel and one behind the other in the direction of travel are mounted. I extend the grinding strips and crown pipes transversely to the longitudinal axis of the vehicle.
  • the rockers are connected to the forearm via guide rods and the upper arm is connected to the base frame via a coupling rod in a manner known per se, so that when the forearm is raised by the lifting device, the upper arm is also forcibly raised and thereby creates a loop defined by the loops plane is moved parallel upwards.
  • the knee of the support frame, formed by the forearm and upper arm points in the direction of travel, so that the support frame is placed on the driver's cab in the lower rest position of the contact assemblies.
  • the camera system is arranged in the center of the vehicle side on the base frame.
  • a field of view of the camera system is oriented vertically upwards.
  • the camera system is arranged to the side of a vehicle's longitudinal center and in the direction of travel in front of the base frame and behind a wind deflector on the driver's cab.
  • the lateral arrangement is due to the space required by the support frame, which is placed above the driver's cab in the rest position of the contact assemblies.
  • the camera system is protected from the effects of the weather by a wind deflector extending from the front edge of the driver's cab.
  • the camera system can be aligned upwards in such a way that the support frame and contact assemblies lie in the area of the environment that can be detected through the field of view.
  • the pantograph which is rigidly connected to the vehicle frame, can be used as a resting reference system, in which the camera system with the suspended driver's cab carries out diving and rolling movements relative to the pantograph while driving. This allows the measurement results for the lateral position and height position of the contact wires and the height position of the contact assemblies to be corrected by the measurement component attributable to the movements of the driver's cab.
  • FIG. 1 shows a road vehicle according to the invention in side view
  • FIG. 2 shows the road vehicle from FIG. 1 schematically illustrated in a top view.
  • a road vehicle 1 for example a semi-trailer tractor, includes a current collector 2 for feeding in electrical energy from a two-pole overhead line system 3 while driving on a road route S.
  • a current collector 2 for feeding in electrical energy from a two-pole overhead line system 3 while driving on a road route S.
  • the overhead line system 3 which is known per se, only the contact wires 4 designed as electrical outward and return conductors are shown.
  • the two contact wires 4 are stretched over a lane L of the road route S parallel and symmetrically to a lane longitudinal center LM at the same contact wire height H4 over a road surface of the lane L.
  • the current collector 2 has two contact assemblies 5 for electrically contacting the contact wires 4 and a lifting device 6 for raising and lowering the contact assemblies 5.
  • the pantograph 2 has a pantograph-like shape Support frame 15, which carries contact assemblies 5 designed as rockers 19 with grinding strips 20.
  • the loop strips 19 are aligned transversely to a direction of travel X and have a working area within which a contact point between the contact wire 4 and the contact assembly 5 may lie.
  • the support frame 15 is raised by means of a lifting device 6 designed as an air bellows, whereby the contact assemblies 5 are raised.
  • a height position H of the contact assemblies 5 moves between a lower rest position HO, in which contact assemblies 5 and contact wires 4 are out of contact, and an upper contact position HK, in which the contact assemblies 5 electrically contact the contact wires 4.
  • the road vehicle 1 including the pantograph 2 maintains a clearance profile S permissible for traffic outside electrified road routes.
  • the road vehicle 1 comprises a camera system 7 for detecting a section of the environment U, which is arranged and aligned in such a way that the current collector 2 and, if present, at least in sections the contact wires 4 are located in the section of the environment U.
  • the camera system 7 includes a transit time camera 8 for recording depth data DT of the environmental section U and a video camera 9 for recording contrast data DK of the environmental section U.
  • the camera system 7 further includes an evaluation system 10, which is designed to determine from the recorded depth data DT and from the recorded contrast data DK a presence thesis PT, whether there are contact wires 4 in the environmental section U, and, if contact wires 4 are present, a side position Y and to determine a height Z of the contact wires 4 and a height position H of the contact assemblies 5.
  • the evaluation system 10 includes known means for electronically processing the recorded depth DT and contrast data DK, such as computers or computer systems, data storage and communication means as well as computer programs and stored target value ranges as well as target movement sequences, which are described in more detail below.
  • Two different cameras 7 and 8 are available for determining the measurement results "Presence thesis PT, whether a contact wire 4 is present", "lateral position Y of the contact wires 4", “height position Z of the contact wires 4" and “height position H of the contact assemblies 5", which, on the one hand, record depth data DT and, on the other hand, contrast data DK of one and the same environmental section U.
  • the measurement results for contact wires 4 and pantographs 2 can each be determined individually based on the depth data DT or the contrast data DK, but also at the same time based on the depth data DT and the contrast data DK. This means that measurement results can be determined with high quality.
  • an electrified route section S can be optimally used by a road vehicle 1 to feed in energy, since both the beginning and end of this route section S depend on the presence thesis PT, whether contact wires 4 are present, and on the lateral Y and altitude Z of the contact wires 4 are automatically recognized and therefore the contact assemblies 5 are not raised too late at the start of the route and the contact assemblies 5 are not lowered too early at the end of the route. This applies in particular to obstacles to the route, such as low underpasses, where the electrified route section S is interrupted. By corroborating the presence thesis PT from two data sources, a false detection of support cables instead of the contact wires 4 can, for example, be ruled out.
  • the lateral position Y of the contact wires 4 relative to the working areas of the pantograph 2 can be determined by - if necessary. automatic - lateral steering movements are corrected before the pantograph 2 is wired up. Equally important for optimal operation of the road vehicle 1 is a functional pantograph 2, which can fully utilize its vertical working range and whose lifting and lowering behavior corresponds to predetermined target movement patterns.
  • the evaluation system 10 is designed to use the recorded depth data DT to produce a first presence thesis PT1 as to whether contact wires 4 are present in the environmental section U, and, if contact wires 4 are present, a first lateral position Y1 and a first elevation ZI of the contact wires 4, as well as a first To determine the height position Hl of the contact assemblies 5.
  • the evaluation system 10 is further designed to use the recorded contrast data DK to produce a second presence thesis PT2 as to whether contact wires 4 are present in the environmental section U, and, if contact wires 4 are present, a second lateral position Y2 and a second height position Z2 of the contact wires 4, as well as a to determine the second height position H2 of the contact assemblies 5.
  • the evaluation system 10 is further designed to extract the presence thesis PT from the first presence thesis PT1 and the second presence thesis PT2, and, if contact wires 4 are present, the lateral position Y from the first lateral position Y1 and the second lateral position Y2, and the altitude Z the first height position ZI and the second height position Z2, as well as the height position H from the first height position Hl and the second height position H2.
  • the redundant recording of both depth data DT and contrast data DK of a section of the environment U of the camera system 7 ensures a high quality of the measurement results, i.e. the specific presence thesis PT, whether contact wires 4 are present, and the specific lateral Y and height Z of the contact wires 4 , reached .
  • the latter can be compared with each other and/or with stored target values, average values or weighted average values can be formed, measurement outliers can be ignored or the measurement results can be output with the resulting confidence values become .
  • a control unit 11 of the lifting device 6 is designed to raise the contact assemblies 5 from the lower rest position HO to the upper contact position HI if the specific presence thesis PT showed that contact wires 4 are present and if the specific lateral position Y and altitude Z the contact wires 4 each within specified limits target ranges. Due to the high level of security of correct detection of contact wires 4 and their relative position Y and Z to the road vehicle 1 that can be achieved with the camera system 7, an automatic lifting of the contact assemblies 5, i.e. a so-called wiring or ironing of the current collector 2 to the contact wires 4 of the overhead line system 3, be implemented in order to relieve the driver and to be able to operate the pantograph 2 optimally regardless of human influences. You can also automatically disconnect or To be ironed out if an increase in the altitude Z of the contact wires 4 running up in front of an end of an electrified route section S is detected.
  • the evaluation system 10 is designed to determine a movement profile of the contact assemblies 5 during the raising and/or during the lowering of the contact assemblies 5 from height positions H determined in succession and to compare this with a target movement profile. Through the comparison, for example, certain signs of aging of the pantograph 2 can be determined, which can indicate the need for maintenance or repairs. This makes it possible to check whether the contact assemblies 5 can still be raised to a predetermined maximum upper contact position HI without contact wire contact. It can also be checked whether the contact assemblies 5 sink into the lower rest position HO too slowly or too quickly. If the contact assemblies 5 fall too quickly, bouncing can occur in the lower rest position HO, which can lead to material fatigue. If the contact assemblies 5 fall too slowly compared to the target movement pattern, this may indicate a blockage in an exhaust valve of a pneumatic lifting device 6.
  • the evaluation system 10 is designed to determine a height position H or a first height position H1 of the contact assemblies 5 from depth data DT of at least one measuring point P predefined on the current collector 2.
  • the depth data DT that can be recorded by the time-of-flight camera 8 describes a spatial Visual image of the surfaces of the current collector 2 recorded by the time camera 8.
  • Predefined measuring points P can be prominent edges, corners or surfaces of current collector components, for example grinding strips 20, or flat measuring objects attached to defined measuring points, which can be easily found in the depth data DT of the transit time camera 8. While the current collector 2 is raised and lowered, its spatial positions are tracked, with each spatial position of the at least one measuring point P being correlated to a height position H of the contact assemblies 5.
  • the evaluation system 10 is designed to determine a height position H or second height position H2 of the contact assemblies 5 from contrast data DK of at least one marking M pre-positioned on the current collector 2. By positioning one or more markings M on the pantograph 2, its position and thus the height position H of the contact assemblies 5 can be determined from contrast data DK if one or more features of a marking M that can be detected by the video camera 9 are clearly present when the pantograph 2 is raised or lowered correlate with the height position H of the contact assemblies 5.
  • the at least one marking M shown here is variably covered by a displacement mimic coupled to the current collector 2 .
  • a marking M with varying gray levels is variably covered by a diaphragm 13 that can be moved in a guide 12 .
  • the aperture 13 can be opened or closed to different extents by a coupling arm 14 of the displacement mimic depending on a position of the support frame 15 when the contact assemblies 5 are raised or lowered, so that depending on the height position H of the contact assemblies 5, a proportion of the gray scale marking M assigned to this is transmitted the video camera 9 is visible.
  • the corresponding contrast data DK of the visible gray scale marking M allow a conclusion to be drawn about the height position H of the contact assemblies 5.
  • the at least one marking can be as a two-dimensional pattern, such as a QR code or an AR marker, and/or as a three-dimensional element, such as a cuboid with differently contrasting side surfaces, and/or as a coating having an angle-dependent reflection behavior, for example made of a dichroic Material, be trained.
  • the evaluation system 10 is also designed to determine the size and duration of the arc from the contrast data DK when an arc forms between contact assemblies 5 and contact wires 4 .
  • Arcs can occur in the event of contact interruptions due to the high electrical potential difference between contact assemblies 5 and contact wires 4 and cause wear and damage to pantographs 2 and overhead line system 3.
  • the frequency, extent and duration of such arcs can be recorded from the contrast data DK of the video camera 9 and can be used as an automated indication of necessary maintenance and repair work.
  • the pantograph-like support frame 15 of the current collector 2 has a lower arm 21 which is supported in an articulated manner on the base frame 16 and two upper arms 22 which are articulated to this and carry the contact assemblies 5 and which together form a half-scissor.
  • the base frame 16 is arranged behind the driver's cab 17 of the road vehicle 1 in the direction of travel X and is supported symmetrically to a vehicle longitudinal center on a chassis 23 of the road vehicle 1.
  • Each contact assembly 5 is designed as a rocker 19 which is rotatably arranged around a crown tube 24 and on which two grinding strips 20 arranged parallel and one behind the other in the direction of travel X are mounted. Grinding strips 20 and crown tubes 24 extend transversely to a vehicle longitudinal axis X.
  • the rockers 19 are connected to the forearm 21 and the upper arm 22 via guide rods (not shown). connected to the base frame 16 via a coupling rod (not shown) in a manner known per se, so that when the forearm 21 is raised by the lifting device 6, the upper arm 22 is also forcibly raised and a grinding plane defined by the grinding strips 20 is displaced parallel upwards becomes .
  • the knee of the support frame 15, formed from the forearm 21 and upper arm 22, points in the direction of travel X, so that the support frame 15 is placed on the driver's cab 17 in the lower rest position HO of the contact assemblies 5.
  • the camera system 7 is arranged to the side of a vehicle's longitudinal center and in the direction of travel X in front of the base frame 16 and behind a wind deflector 18 on the driver's cab 17.
  • the lateral arrangement is due to the space required by the support frame 15 placed above the driver's cab 17 in the rest position HO of the contact assemblies 5. Due to the arrangement behind the wind deflector 18 which protrudes from the front edge of the driver's cab 17, the camera system 7 is protected from the effects of the weather.
  • the camera system 7 can be aligned obliquely upwards in such a way that the support frame 15 and contact assemblies 5 lie in the environmental section U that can be detected through the field of view.
  • the current collector 2 which is rigidly connected to the vehicle frame 23, can be used as a rest reference system, since the camera system 7 with the sprung driver's cab 17 carries out diving and rolling movements relative to the current collector 2 while driving. This allows the measurement results for the lateral position Y and height Z of the contact wires 4 and the height position H of the contact assemblies 5 to be corrected by the measurement component attributable to the movements of the driver's cab 17.
  • the camera system 7 could also be arranged on the base frame 16 in the center of the vehicle side. A field of view of the camera system 7 is then aligned vertically upwards. As a result, both existing contact wires 4 as well as the contact assemblies 5 and partly the support frame 15 fall into the environmental section U that can be detected by the field of view of the camera system 7.

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Abstract

The invention relates to a road vehicle (1) having a current collector (2) for feeding energy from a two-pole overhead line system (3) during travel in a lane (L) above which contact wires (4) of the overhead line system (3) run. The current collector (2) has contact assemblies (5) for electrically contacting the contact wires (4) and a lifting device (6) for raising and lowering the contact assemblies (5) between a lower idle position (HO) and an upper contact position (HI). According to the invention, the road vehicle (1) comprises a camera system (7) for capturing an environment section (U), the camera system being arranged and oriented such that at least part of the current collector (2) and, if present, at least portions of the contact wires (4) lie in the environment section (U). The camera system (7) comprises a time-of-flight camera (8) for capturing depth data (DT) regarding the environment section (U), a video camera (9) for capturing contrast data (DK) regarding the environment section (U), and an evaluation system (10), which is designed to determine, from the captured depth data and from the captured contrast data, a presence thesis (PT) as to whether contact wires (4) are present in the environment section (U) and, if contact wires (4) are present, a lateral position (Y) and height position (Z) of the contact wires (4), and a height position (H) of the contact assemblies (5).

Description

Beschreibung Description
Straßenfahrzeug mit einem Stromabnehmer Road vehicle with a pantograph
Die Erfindung betri f ft ein Straßenfahrzeug mit einem Stromabnehmer nach dem Oberbegri f f des Patentanspruches 1 . The invention relates to a road vehicle with a pantograph according to the preamble of claim 1.
Ein Stromabnehmer eines derartigen Straßenfahrzeugs wird verwendet zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer zweipoligen Oberleitungsanlage während der Fahrt auf einer Straßenstrecke . Die Straßenstrecke weist einen Fahrstrei fen auf , über dem als Hin- und Rückleiter ausgebildete Fahrdrähte der Oberleitungsanlage verlaufen . Der Stromabnehmer weist Kontaktbaugruppen zur elektrischen Kontaktierung der Fahrdrähte und eine Hubvorrichtung zum Anheben und Absenken der Kontaktbaugruppen auf . Dabei liegt eine Höhenposition der Kontaktbaugruppen zwischen einer unteren Ruheposition, in der Kontaktbaugruppen und Fahrdrähte außer Kontakt stehen, und einer oberen Kontaktposition, in der die Kontaktbaugruppen die Fahrdrähte elektrisch kontaktieren . A pantograph of such a road vehicle is used to feed in electrical energy from a two-pole overhead line system while driving on a road route. The road section has a lane over which the contact wires of the overhead line system, designed as outward and return conductors, run. The current collector has contact assemblies for electrically contacting the contact wires and a lifting device for raising and lowering the contact assemblies. A height position of the contact assemblies lies between a lower rest position, in which the contact assemblies and contact wires are out of contact, and an upper contact position, in which the contact assemblies electrically contact the contact wires.
Solche Straßenfahrzeuge sind bei der Kontaktherstellung und Kontaktaufrechterhaltung zwischen Stromabnehmer und Fahrdrähten dem Problem sich verändernder Relativlagen zwischen Stromabnehmer und Fahrdrähten ausgesetzt . Dies rührt her von Lenkgenauigkeit des Fahrers innerhalb des elektri fi zierten Fahrstrei fens , kann aber auch durch die Straßentopologie oder durch Scherwinde verursacht werden . Das Straßenfahrzeug kann aber auch bewusst den elektri fi zierten Fahrstrei fen bei Überholmanövern, bei Ausweichmanövern oder an Fahrbahnaus fahrten verlassen . Des Weiteren muss der Stromabnehmer nach Beginn eines elektri fi zierten Streckenabschnittes möglichst rasch angehoben und möglichst kurz vor dessen Ende wieder abgesenkt werden, um den elektri fi zierten Streckenabschnitt über eine möglichst große Länge zur Energieeinspeisung aus zunutzen .Such road vehicles are exposed to the problem of changing relative positions between the current collector and contact wires when establishing and maintaining contact between the current collector and the contact wires. This is due to the driver's steering accuracy within the electrified lane, but can also be caused by the road topology or wind shear. However, the road vehicle can also consciously leave the electrified lane during overtaking maneuvers, evasive maneuvers or at road exits. Furthermore, the pantograph must be raised as quickly as possible after the start of an electrified route section and lowered again as close as possible before its end in order to utilize the electrified route section over as long as possible to feed in energy.
Ebenso kann die Lage der Fahrdrähte zur Fahrstrei fenmitte variiert aufgrund von Montagetoleranzen der Oberleitungsanlage , aufgrund von Baustellen auf Fahrbahn, wegen neuer Fahrbahnoberflächen oder auch wegen neue Fahrbahnmarkierungen . The position of the contact wires in relation to the middle of the lane can also vary due to assembly tolerances in the overhead line system. due to construction sites on the road, because of new road surfaces or because of new road markings.
Die fahrzeugseitige Kenntnis des Vorhandenseins und der Relativlage von Fahrdrähten einer Oberleitungsanlage ist für eine maximale Ausnutzung eines elektri fi zierten Fahrstrei fen zur Energieeinspeisung ebenso wichtig, wie die Kenntnis der Höhenposition der Kontaktbaugruppen des Stromabnehmers . The vehicle-side knowledge of the presence and relative position of the contact wires of an overhead line system is just as important for maximum utilization of an electrified lane for energy feed-in as is the knowledge of the height position of the contact assemblies of the pantograph.
Aus der Of fenlegungsschri ft DE 10 2012 205 276 Al sind Erfassungsmittel zur Erfassung der Relativlage des Stromabnehmers zu den Fahrdrähten sowie ein Lenkassistenzsystem zur automatischen Lenkung des Fahrzeugs in Abhängigkeit der erfassten Relativlage bekannt . Die Erfassungsmittel weisen ein Positionsbestimmungssystem zur Bestimmung einer aktuellen Fahrzeugposition des Fahrzeugs auf der Fahrspur und eine Datenbank mit gespeicherten Fahrdrahtpositionen der Fahrdrähte entlang der Fahrspur auf . Die Erfassungsmittel sind dazu ausgebildet , die Relativlage aus der aktuell bestimmten Fahrzeugposition und aus den zugeordneten Fahrdrahtpositionen zu berechnen .From the disclosure document DE 10 2012 205 276 A1, detection means for detecting the relative position of the current collector to the contact wires and a steering assistance system for automatically steering the vehicle depending on the detected relative position are known. The detection means have a position determination system for determining a current vehicle position of the vehicle on the lane and a database with stored contact wire positions of the contact wires along the lane. The detection means are designed to calculate the relative position from the currently determined vehicle position and from the assigned contact wire positions.
Die Erfassungsmittel weisen zusätzlich Kontaktpositionssensoren zur Bestimmung der aktuellen Kontaktpositionen der Fahrdrähte an den Schlei f leisten auf . Dabei sind die Erfassungsmittel dazu ausgebildet , aus den bestimmten Kontaktpositionen die aktuelle Relativlage des Fahrzeugs zu den Fahrdrähten zu ermitteln . Hierfür werden optische Sensoren, wie zum Beispiel Laserscanner, die die Position der Fahrdrähte mittels Laserstrahlung abtasten, eingesetzt . Aus der Anordnung der Sensoren am Fahrzeug kann j eweils auf die Relativlage der Fahrdrähte zum Fahrzeug geschlossen werden . Das optische Funktionsprinzip von Laserscannern ist j edoch durch Wettereinflüsse , wie Sonne , Schnee oder Regen beeinflusst . The detection means additionally have contact position sensors for determining the current contact positions of the contact wires on the grinding strips. The detection means are designed to determine the current relative position of the vehicle to the contact wires from the specific contact positions. For this purpose, optical sensors, such as laser scanners, which scan the position of the contact wires using laser radiation, are used. The relative position of the contact wires to the vehicle can be determined from the arrangement of the sensors on the vehicle. However, the optical functional principle of laser scanners is influenced by weather conditions such as sun, snow or rain.
Aus der europäischen Veröf fentlichung EP 3 266 638 Al ist eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung zum automatisierten Steuern eines elektrischen Straßenfahrzeugs für ein Wegesystem mit einem Oberleitungssystem zur Energieversorgung des Straßenfahrzeugs bekannt . Dazu wird eine aktuelle Relativposition des Straßenfahrzeugs zu Infrastrukturmerkmalen, insbesondere zur Fahrbahnmarkierung, ermittelt . Der Verlauf einer der fahrspurgebundenen Energieversorgungsleitung des Oberleitungssystems zugeordneten Soll fahrspur ist zentral in Relation zu den Infrastrukturmerkmalen erfasst worden . Das Straßenfahrzeug wird automatisch zu der Soll fahrspur in Abhängigkeit von der ermittelten Relativposition gesteuert . Die Ermittlung der relativen Seitenlage des Straßenfahrzeugs zur Energieversorgungsleitung unterliegt einer Toleranzkette aus Messtoleranzen der Sensorik der Fahrzeugsteuerungseinrichtung und aus Montagetoleranzen des Oberleitungssystems . Hinzu kommen Wank- und Rollbewegungen des Straßenfahrzeugs , die ein Anheben des Stromabnehmers nicht automatisch zulassen, sondern nur nach Freigabe durch den Fahrer . From the European publication EP 3 266 638 A1 a vehicle control device for the automated control of an electric road vehicle for a path system with an overhead line system for supplying energy to the road vehicle is known. This is done using a current relative position of the road vehicle to infrastructure features, in particular road markings. The course of a target lane assigned to the lane-bound energy supply line of the overhead line system has been recorded centrally in relation to the infrastructure features. The road vehicle is automatically controlled to the target lane depending on the determined relative position. The determination of the relative lateral position of the road vehicle to the power supply line is subject to a tolerance chain made up of measurement tolerances of the sensor system of the vehicle control device and assembly tolerances of the overhead line system. In addition, there are rolling and rolling movements of the road vehicle, which do not allow the pantograph to be raised automatically, but only after permission from the driver.
Aus der internationalen Veröf fentlichung WO 2016/ 020300 Al ist eine Stromabnehmervorrichtung für fahrleitungsbetriebene Fahrzeuge bekannt . Ein Arm der Stromabnehmervorrichtung ist an einem Ende zum Verschwenken auf einem Dachabschnitt eines fahrleitungsbetriebenen Fahrzeugs ausgebildet und weist am anderen Ende einen zum elektrisch Strom abnehmenden Zusammenwirken mit einem Fahrdraht ausgebildeten Stromabnehmerkopf auf . Dem Arm sind Elevationsmittel zum gesteuerten Heben und Absenken zugeordnet , die auf Pneumatikbasis wirken und zum Aufbringen einer vorbestimmten, einstellbaren, auf mindestens einen Sollwert geregelten Andruckkraft des Stromabnehmerkopfes an den Fahrdraht ausgebildet sind . Zur Regelung einer Elevationshöhe empfängt Druckregler der Elevationsmittel einen Sollwert , welcher in einer Regeleinheit mit einem Positions- I stwert des Arms verglichen wird . Ein mit dem Arm gekoppelter Sensor erfasst als Drehwertgeber einen aktuellen Elevationswinkel des Arms und damit eine Höhe des Stromabnehmerkopfes relativ zu einer Auflage und leitet dieses Signal als Istwert der Regeleinheit zu . Derartige Winkelsensoren sind stark toleranzbehaftet und lassen keinen exakten Rückschluss auf die Höhenposition des Stromabnehmerkopfes zu . Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde , ein Straßenfahrzeug der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches die geschilderten Nachteile des Standes der Technik überwindet . A current collector device for overhead line-operated vehicles is known from the international publication WO 2016/020300 Al. An arm of the current collector device is designed at one end for pivoting on a roof section of a catenary-operated vehicle and at the other end has a current collector head designed to collect electrical current in cooperation with a contact wire. Elevation means for controlled lifting and lowering are assigned to the arm, which act on a pneumatic basis and are designed to apply a predetermined, adjustable pressure force of the pantograph head to the contact wire, which is regulated to at least one setpoint. To regulate an elevation height, the pressure controller of the elevation means receives a setpoint, which is compared in a control unit with an actual position value of the arm. A sensor coupled to the arm acts as a rotary encoder and detects a current elevation angle of the arm and thus a height of the current collector head relative to a support and sends this signal to the control unit as an actual value. Such angle sensors are subject to high tolerances and do not allow an exact conclusion to be drawn about the height position of the current collector head. The invention is therefore based on the object of providing a road vehicle of the type mentioned at the outset, which overcomes the disadvantages of the prior art described.
Ein gattungsgemäßes Straßenfahrzeug, beispielsweise ein schweres Nutz fahrzeug - etwa ein Lastkraftwagen oder ein Bus - , umfasst einen Stromabnehmer zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer zweipoligen Oberleitungsanlage während der Fahrt auf einer Straßenstrecke mit einem Fahrstrei fen, über dem als Hin- und Rückleiter ausgebildete Fahrdrähte der Oberleitungsanlage verlaufen . Ein solcher Fahrstrei fen wird hier auch als elektri fi zierter Fahrstrei fen bezeichnet , über welchem parallel und symmetrisch zu einer Fahrstrei fenmitte in gleicher Fahrdrahthöhe über einer Fahrbahnoberfläche die beiden Fahrdrähte gespannt sind . Dabei weist der Stromabnehmer Kontaktbaugruppen zur elektrischen Kontaktierung der Fahrdrähte und eine Hubvorrichtung zum Anheben und Absenken der Kontaktbaugruppen auf . Der Stromabnehmer kann ein pantogra- phenartiges Traggestell aufweisen, welches als Wippen mit Schlei f leisten ausgebildete Kontaktbaugruppen tragen kann .A generic road vehicle, for example a heavy commercial vehicle - such as a truck or a bus - includes a pantograph for feeding in electrical energy from a two-pole overhead line system while driving on a stretch of road with a lane over which contact wires designed as outward and return conductors Catenary system runs. Such a lane is also referred to here as an electrified lane, over which the two contact wires are stretched parallel and symmetrically to a lane center at the same contact wire height above a road surface. The current collector has contact assemblies for electrically contacting the contact wires and a lifting device for raising and lowering the contact assemblies. The current collector can have a pantograph-like support frame, which can carry contact assemblies designed as rockers with grinding strips.
Die Schlei f leisten sind quer zu einer Fahrzeuglängsachse ausgerichtet und weisen einen Arbeitsbereich auf , innerhalb dessen ein Kontaktpunkt zwischen Fahrdraht und Kontaktbaugruppe liegen darf . Das Traggestell kann mittels einer pneumatischen Hubvorrichtung aufgerichtet werden, wobei die Kontaktbaugruppen angehoben werden . Eine Höhenposition der Kontaktbaugruppen bewegt sich dabei zwischen einer unteren Ruheposition, in der Kontaktbaugruppen und Fahrdrähte außer Kontakt stehen, und einer oberen Kontaktposition, in der die Kontaktbaugruppen die Fahrdrähte elektrisch kontaktieren . In der unteren Ruheposition hält das Straßenfahrzeug einschließlich Stromabnehmer ein für den Verkehr außerhalb elektri fi zierter Straßenstrecken zulässiges Lichtraumprofil ein . The grinding strips are aligned transversely to a vehicle's longitudinal axis and have a working area within which a contact point between the contact wire and the contact assembly may lie. The support frame can be erected using a pneumatic lifting device, whereby the contact assemblies are raised. A height position of the contact assemblies moves between a lower rest position, in which contact assemblies and contact wires are out of contact, and an upper contact position, in which the contact assemblies electrically contact the contact wires. In the lower rest position, the road vehicle including the pantograph maintains a clearance gauge permissible for traffic outside electrified road routes.
Erfindungsgemäß umfasst das Straßenfahrzeug ein fahrzeugseitiges Kamerasystem zur Erfassung eines Umgebungsausschnittes , welches derart angeordnet und ausgerichtet ist , dass im Umge- bungsausschnitt wenigstens teilweise der Stromabnehmer und, falls vorhanden, wenigstens abschnittsweise die Fahrdrähte liegen . Das Kamerasystem umfasst eine Lauf zeitkamera zur Erfassung von Tiefendaten des Umgebungsausschnitts und eine Videokamera zur Erfassung von Kontrastdaten des Umgebungsausschnitts . Das Kamerasystem umfasst ferner ein Auswertungssystem, das dazu ausgebildet ist , aus den erfassten Tiefendaten und aus den erfassten Kontrastdaten eine Präsenzthese , ob im Umgebungsausschnitt Fahrdrähte vorhanden sind, und, falls Fahrdrähte vorhanden sind, eine Seitenlage und eine Höhenlage der Fahrdrähte , sowie eine Höhenposition der Kontaktbaugruppen zu ermitteln . Für die Bestimmung der Messergebnisse „Präsenzthese , ob ein Fahrdraht vorhanden ist" , „Seitenlage der Fahrdrähte" , „Höhenlage der Fahrdrähte" und „Höhenposition der Kontaktbaugruppen" stehen zwei unterschiedliche Kameras zur Verfügung, die einerseits Tiefendaten und andererseits Kontrastdaten ein und desselben Umgebungsausschnittes erfassen . Die Messergebnisse für Fahrdrähte und Stromabnehmer können j e für sich anhand der Tiefendaten oder der Kontrastdaten, aber auch gleichzeitig anhand der Tiefendaten und der Kontrastdaten bestimmt werden . Damit können Messergebnisse mit einer hohen Qualität bestimmt werden . Durch die Kenntnis der Messergebnisse kann ein elektri fi zierter Streckenabschnitt durch ein Straßenfahrzeug optimal zur Energieeinspeisung ausgenutzt werden, da sowohl Beginn als auch Ende dieses Streckenabschnittes aus der Präsenzthese , ob Fahrdrähte vorhanden sind, und aus der Seiten- und Höhenlage der Fahrdrähte automatisch erkannt werden und ein Anheben der Kontaktbaugruppen am Streckenbeginn nicht zu spät und ein Absenken der Kontaktbaugruppen am Streckenende nicht zu früh erfolgt . Das gilt insbesondere vor Streckenhindernissen, etwa niedrige Unterführungen, an welchen der elektri fi zierte Streckenabschnitt unterbrochen ist . Durch die Erhärtung der Präsenzthese aus zwei Datenquellen kann beispielsweise auch eine Falscherkennung von Tragseilen anstelle der Fahrdrähte ausgeschlossen werden . Die Seitenlage der Fahrdrähte relativ zu den Arbeitsbereichen des Stromabnehmers kann durch - ggf . automatische - seitliche Lenkbewegungen korrigiert werden, be- vor der Stromabnehmer angedrahtet wird . Ebenso wichtig für einen optimalen Betrieb des Straßenfahrzeugs ist ein funktionstüchtiger Stromabnehmer, der seinen vertikalen Arbeitsbereich voll ausnutzen kann und dessen Anhub- und Absenkverhalten vorgegebenen Soll-Bewegungsverläufen entspricht . According to the invention, the road vehicle comprises a vehicle-side camera system for detecting a section of the environment, which is arranged and aligned in such a way that in the surrounding area Excerpt at least partially contains the current collectors and, if present, at least in sections the contact wires. The camera system includes a time-of-flight camera for capturing depth data of the area of the environment and a video camera for capturing contrast data of the area of the environment. The camera system further comprises an evaluation system which is designed to use the recorded depth data and the recorded contrast data to determine a presence thesis as to whether there are contact wires in the area section and, if there are contact wires, a lateral position and a height position of the contact wires, as well as a height position of the Determine contact assemblies. To determine the measurement results "Presence thesis, whether a contact wire is present", "lateral position of the contact wires", "height of the contact wires" and "height position of the contact assemblies", two different cameras are available, which record depth data on the one hand and contrast data on the same part of the environment on the other . The measurement results for contact wires and pantographs can be determined individually based on the depth data or the contrast data, but also simultaneously based on the depth data and the contrast data. This means that measurement results can be determined with high quality. By knowing the measurement results, an electrified section of route can be optimally used by a road vehicle to feed in energy, since both the beginning and end of this section of route are automatically recognized from the presence thesis, whether there are contact wires, and from the lateral and vertical position of the contact wires The contact assemblies at the start of the route are not raised too late and the contact assemblies at the end of the route are not lowered too early. This applies in particular to obstacles on the route, such as low underpasses, where the electrified route section is interrupted. By corroborating the presence thesis from two data sources, incorrect detection of support cables instead of contact wires can, for example, be ruled out. The lateral position of the contact wires relative to the working areas of the pantograph can be - if necessary. automatic - lateral steering movements are corrected, is wired in front of the current collector. Equally important for optimal operation of the road vehicle is a functional pantograph that can fully utilize its vertical working range and whose lifting and lowering behavior corresponds to specified target movement patterns.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist das Auswertungssystem dazu ausgebildet , aus den erfassten Tiefendaten eine erste Präsenzthese , ob im Umgebungsausschnitt Fahrdrähte vorhanden sind, und, falls Fahrdrähte vorhanden sind, eine erste Seitenlage und eine erste Höhenlage der Fahrdrähte , sowie eine erste Höhenposition der Kontaktbaugruppen zu ermitteln . Das Auswertungssystem ist ferner dazu ausgebildet , aus den erfassten Kontrastdaten eine zweite Präsenzthese , ob im Umgebungsausschnitt Fahrdrähte vorhanden sind, und, falls Fahrdrähte vorhanden sind, eine zweite Seitenlage und eine zweite Höhenlage der Fahrdrähte , sowie eine zweite Höhenposition der Kontaktbaugruppen zu ermitteln . Das Auswertungssystem ist des Weiteren dazu ausgebildet , die Präsenzthese aus der ersten Präsenzthese und der zweiten Präsenzthese , und, falls Fahrdrähte vorhanden sind, die Seitenlage aus der ersten Seitenlage und der zweiten Seitenlage , und die Höhenlage aus der ersten Höhenlage und der zweiten Höhenlage , sowie die Höhenposition aus der ersten Höhenposition und der zweiten Höhenposition zu bestimmen . Durch die redundante Erfassung sowohl von Tiefendaten als auch von Kontrastdaten eines Umgebungsausschnitts des Kamerasystems wird eine hohe Qualität der Messergebnisse , also der bestimmten Präsenzthese , ob Fahrdrähte vorhanden sind, und der bestimmten Seiten- und Höhenlage der Fahrdrähte , erreicht . Zur Bestimmung der Messergebnisse aus den genannten ersten und zweiten Messwerten können letztere j eweils miteinander und/oder mit hinterlegten Sollwerten verglichen werden, es können Mittelwerte oder gewichtete Mittelwerte gebildet werden, es können Messwertausreißer außer Acht gelassen werden oder die Messergebnisse mit daraus folgenden Konf idenzwerten ausgegeben werden . In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist eine Steuereinheit der Hubvorrichtung dazu ausgebildet , ein Anheben der Kontaktbaugruppen aus der unteren Ruheposition in die obere Kontaktposition aus zulösen, wenn die bestimmte Präsenzthese ergab, dass Fahrdrähte vorhanden sind, und wenn die bestimmte Seitenlage und Höhenlage der Fahrdrähte j eweils innerhalb vorgegebener Sollbereiche liegen . Aufgrund der mit dem erfindungsgemäßen Kamerasystem erreichbaren hohen Sicherheit der korrekten Erkennung von Fahrdrähten und ihrer Relativlage zum Straßenfahrzeug kann ein automatisches Anheben der Kontaktbaugruppen, also ein so genanntes Andrahten oder Anbügeln des Stromabnehmers an die Fahrdrähte der Oberleitungsanlage , umgesetzt werden, um den Fahrer zu entlasten und den Stromabnehmer unabhängig von menschlichen Einflüssen optimal betreiben zu können . Ebenso kann auch automatisch Abgedrahtet bzw . Abgebügelt werden, wenn eine Zunahme der Höhenlage der vor einem Ende eines elektri fi zierten Streckenabschnitts hochlaufenden Fahrdrähte festgestellt wird . In a further advantageous embodiment of the road vehicle according to the invention, the evaluation system is designed to use the recorded depth data to determine a first presence thesis as to whether there are contact wires in the area section, and, if contact wires are present, a first lateral position and a first height position of the contact wires, as well as a to determine the first height position of the contact assemblies. The evaluation system is further designed to use the recorded contrast data to determine a second presence thesis as to whether there are contact wires in the area section and, if contact wires are present, a second lateral position and a second height position of the contact wires, as well as a second height position of the contact assemblies. The evaluation system is further designed to calculate the presence thesis from the first presence thesis and the second presence thesis, and, if contact wires are present, the lateral position from the first lateral position and the second lateral position, and the altitude from the first altitude and the second altitude, as well to determine the height position from the first height position and the second height position. The redundant recording of both depth data and contrast data of a section of the environment by the camera system ensures that the measurement results are of high quality, i.e. the specific presence theory, whether there are contact wires, and the specific lateral and vertical position of the contact wires. To determine the measurement results from the first and second measurement values mentioned, the latter can be compared with each other and/or with stored target values, average values or weighted average values can be formed, measurement outliers can be ignored or the measurement results can be output with the resulting confidence values become . In a further advantageous embodiment of the road vehicle according to the invention, a control unit of the lifting device is designed to trigger a lifting of the contact assemblies from the lower rest position to the upper contact position if the specific presence theory showed that contact wires are present and if the specific lateral position and The height of the contact wires must always be within specified target ranges. Due to the high level of security of correct detection of contact wires and their relative position to the road vehicle that can be achieved with the camera system according to the invention, an automatic lifting of the contact assemblies, i.e. a so-called wiring or ironing of the current collector to the contact wires of the overhead line system, can be implemented in order to relieve the driver and to be able to operate the pantograph optimally independent of human influences. You can also automatically disconnect or To be ironed out if an increase in the height of the contact wires running up at the end of an electrified section of route is detected.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist das Auswertungssystem dazu ausgebildet , aus zeitlich aufeinanderfolgend ermittelten Höhenpositionen einen Bewegungsverlauf der Kontaktbaugruppen während des Anhebens und/oder während des Absenkens der Kontaktbaugruppen zu bestimmen und diesen mit einem Soll-Bewegungsverlauf zu vergleichen . Durch den Vergleich können beispielsweise bestimmte Alterungserscheinungen des Stromabnehmers ermittelt werden, die auf eine erforderliche Wartung oder Instandsetzung hinweisen können . So kann überprüft werden, ob die Kontaktbaugruppen noch eine vorgegebene maximale obere Kontaktposition ohne Fahrdrahtkontakt angehoben werden können . Ebenso kann überprüft werden, ob die Kontaktbaugruppen zu langsam oder zu schnell in die untere Ruheposition absinken . Fallen die Kontaktbaugruppen zu schnell , kann es zu einem Prellen in der unteren Ruheposition kommen, was zu Materialermüdungen führen kann . Fallen die Kontaktbaugruppen im Vergleich zum Soll-Bewegungsverlauf zu langsam, kann das auf eine Verstopfung in einem Abluftventil einer pneumatischen Hubvorrichtung hindeuten . In a further advantageous embodiment of the road vehicle according to the invention, the evaluation system is designed to determine a movement profile of the contact assemblies during the raising and/or during the lowering of the contact assemblies from height positions determined in succession and to compare this with a target movement profile. The comparison can be used, for example, to determine certain signs of aging in the pantograph, which may indicate that maintenance or repairs are required. This makes it possible to check whether the contact assemblies can still be raised to a specified maximum upper contact position without contact wire contact. It can also be checked whether the contact assemblies sink into the lower rest position too slowly or too quickly. If the contact assemblies fall too quickly, bouncing can occur in the lower rest position, which can lead to material fatigue. If the contact assemblies fall too slowly compared to the target movement, this can be noticeable indicate a blockage in an exhaust valve of a pneumatic lifting device.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist das Auswertungssystem dazu ausgebildet , eine Höhenposition oder eine erste Höhenposition der Kontaktbaugruppen aus Tiefendaten wenigstens eines am Stromabnehmer vordefinierten Messpunkts zu ermitteln . Die von der Lauf zeitkamera erfassbaren Tiefendaten beschreiben ein räumliches Bild der von der Lauf zeitkamera erfassten Oberflächen des Stromabnehmers . Vordefinierte Messpunkte können markante Kanten, Ecken oder Flächen von Stromabnehmerbauteilen sein, beispielsweise Schlei f leisten, oder aber an definierten Messpunkten angebrachte , flächige Messobj ekte , welche in den Tiefendaten der Lauf zeitkamera leicht auf findbar sind . Während des Anhebens und Absenkens des Stromabnehmers werden deren räumliche Lagen verfolgt , wobei j ede Raumlage des wenigstens einen Messpunkts zu einer Höhenposition der Kontaktbaugruppen korreliert . In a further advantageous embodiment of the road vehicle according to the invention, the evaluation system is designed to determine a height position or a first height position of the contact assemblies from depth data of at least one measuring point predefined on the current collector. The depth data that can be recorded by the time camera describes a spatial image of the surfaces of the pantograph recorded by the time camera. Predefined measuring points can be prominent edges, corners or surfaces of current collector components, for example grinding strips, or flat measuring objects attached to defined measuring points, which can be easily found in the depth data of the time-of-flight camera. While the current collector is being raised and lowered, its spatial positions are tracked, with each spatial position of the at least one measuring point being correlated to a height position of the contact assemblies.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist das Auswertungssystem dazu ausgebildet , eine Höhenposition oder zweite Höhenposition der Kontaktbaugruppen aus Kontrastdaten wenigstens einer am Stromabnehmer vorpositionierten Markierung zu ermitteln . Durch die Positionierung einer oder mehrerer Markierungen am Stromabnehmer kann dessen Stellung und damit die Höhenposition der Kontaktbaugruppen aus Kontrastdaten ermittelt werden, wenn ein oder mehrere von der Videokamera erfassbare Merkmale einer Markierung beim Anheben oder Absenken des Stromabnehmers eindeutig mit der Höhenposition der Kontaktbaugruppen korrelieren . Das Merkmal einer Markierung kann beispielsweise deren Abstand zur Videokamera, sowie ihre von der Videokamera erfassbare Form und Größe , ein enthaltenes Muster, ihr Reflexionsverhalten oder ihr erfassbarer Graustufenausschnitt sein . In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist die wenigstens eine Markierung als zweidimensionales Muster ausgebildet . Das zweidimensionale Muster kann beispielsweise durch Aufdrucken eines Quick-Response-Codes , kurz QR-Codes , oder eines Augmented- Reality-Markers , kurz AR-Marker, auf den Stromabnehmer, beispielsweise auf dessen Traggestell , gebildet sein . Zu letzteren gibt es eine Bibliothek so genannten ArUco-Markern, die an der Universität Cordoba entwickelt wurden . Derartige Mustern erlauben eine dreidimensionale Ortsbestimmung der Markierung über die Kontrastdaten der Videokamera aus Abbildungsmaßstab und Verzerrung . Indem die Markierung derart etwa am Traggestell positioniert ist , dass ihr dreidimensionaler Ort eindeutig mit einer Höhenposition der Kontaktbaugruppen korreliert , kann aus dem Ort der Markierung auf die Höhenlage der Kontaktbaugruppen geschlossen werden . In a further advantageous embodiment of the road vehicle according to the invention, the evaluation system is designed to determine a height position or second height position of the contact assemblies from contrast data of at least one marking pre-positioned on the current collector. By positioning one or more markings on the pantograph, its position and thus the height position of the contact assemblies can be determined from contrast data if one or more features of a marking that can be detected by the video camera when the pantograph is raised or lowered clearly correlate with the height position of the contact assemblies. The feature of a marking can, for example, be its distance from the video camera, as well as its shape and size that can be detected by the video camera, a pattern it contains, its reflection behavior or its detectable grayscale section. In a further advantageous embodiment of the road vehicle according to the invention, the at least one marking is designed as a two-dimensional pattern. The two-dimensional pattern can be formed, for example, by printing a quick response code, QR code for short, or an augmented reality marker, AR marker for short, on the pantograph, for example on its support frame. For the latter, there is a library of so-called ArUco markers, which were developed at the University of Cordoba. Such patterns allow the marking to be determined in three dimensions using the video camera's contrast data from the image scale and distortion. By positioning the marking on the support frame in such a way that its three-dimensional location clearly correlates with a height position of the contact assemblies, the height position of the contact assemblies can be deduced from the location of the marking.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist die wenigstens eine Markierung als dreidimensionales Element ausgebildet . Die Markierung kann beispielsweise als Quader ausgebildet sein, dessen Seitenflächen mit unterschiedlichen Kontrastdaten - etwa unterschiedliche Farben - durch die Videokamera erfasst werden . Die Markierung ist am Stromabnehmer, beispielsweise am Traggestell , befestigt und ändert ihren Abstand und ihre Ausrichtung zur Videokamera in Abhängigkeit der Höhenposition der Kontaktbaugruppen . Die durch die Kontrastdaten j eweils gegebene Größe und Verzerrung der Seitenflächen des quaderförmigen Markierung ermöglichen eine Bestimmung der Höhenposition der Kontaktbaugruppen . In a further advantageous embodiment of the road vehicle according to the invention, the at least one marking is designed as a three-dimensional element. The marking can, for example, be designed as a cuboid, the side surfaces of which are recorded by the video camera with different contrast data - such as different colors. The marking is attached to the current collector, for example on the support frame, and changes its distance and orientation to the video camera depending on the height position of the contact assemblies. The size and distortion of the side surfaces of the cuboid marking given by the contrast data enable the height position of the contact assemblies to be determined.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist die wenigstens eine Markierung durch eine mit dem Stromabnehmer gekoppelte Verschiebemimik veränderlich abgedeckt . Eine Markierung mit variierenden Graustufen kann durch eine in einer Führung verschiebbaren Blende veränderlich abgedeckt sein . Die Blende kann durch die Verschiebemimik in Abhängigkeit einer Stellung des Trag- gestells beim Anheben oder Absenken der Kontaktbaugruppen unterschiedlich weit geöf fnet oder geschlossen werden, so dass in Abhängigkeit der Höhenposition der Kontaktbaugruppen ein dieser zugeordneter Anteil der Graustufenmarkierung durch die Videokamera sichtbar ist . Die entsprechenden Kontrastdaten der sichtbaren Graustufenmarkierung erlauben einen Rückschluss auf die Höhenposition der Kontaktbaugruppen . In a further advantageous embodiment of the road vehicle according to the invention, the at least one marking is variably covered by a displacement mimic coupled to the current collector. A marking with varying shades of gray can be variably covered by a cover that can be moved in a guide. The aperture can be adjusted by the shifting facial expressions depending on the position of the support frame can be opened or closed to different extents when the contact assemblies are raised or lowered, so that depending on the height position of the contact assemblies, a portion of the grayscale marking assigned to them is visible through the video camera. The corresponding contrast data of the visible grayscale marking allows conclusions to be drawn about the height position of the contact assemblies.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs weist die wenigstens eine Markierung ein winkelabhängiges Reflexionsverhalten auf . Dies kann durch eine Beschichtung mit einem dichroitischen oder aufgrund anderer Polarisationsef fekte einen Lichteinfall aus unterschiedlichen Richtungen verschieden stark reflektierenden Material erfolgen . Die beschichtete Markierung ist derart am Stromabnehmer, beispielsweise am Traggestell , angebracht , dass sie in unterschiedlichen Höhenpositionen der Kontaktbaugruppen von der Videokamera aus unterschiedlichen Winkeln erfasst wird . So kann aus der Kontrastdaten der Markierung auf die Höhenposition der Kontaktbaugruppen geschlossen werden . In a further advantageous embodiment of the road vehicle according to the invention, the at least one marking has an angle-dependent reflection behavior. This can be done by coating with a dichroic material or a material that reflects light from different directions to varying degrees due to other polarization effects. The coated marking is attached to the current collector, for example to the support frame, in such a way that it is recorded by the video camera from different angles in different height positions of the contact assemblies. The height position of the contact assemblies can be deduced from the contrast data of the marking.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist das Auswertungssystem dazu ausgebildet , bei Ausbildung eines Lichtbogens zwischen Kontaktbaugruppen und Fahrdrähten aus den Kontrastdaten eine Größe und Dauer des Lichtbogens zu ermitteln . Lichtbögen können bei Kontaktunterbrechungen aufgrund der hohen elektrischen Potenzialdi f f erenz zwischen Kontaktbaugruppen und Fahrdrähten entstehen und Verschleiß und Beschädigungen an Stromabnehmer und Oberleitungsanlage hervorrufen . Aus den Kontrastdaten der Videokamera sind Häufigkeit sowie Ausmaß und Dauer solcher Lichtbögen erfassbar und können als automatisierter Hinweis auf erforderliche Wartungs- und Reparaturarbeiten verwendet werden . In a further advantageous embodiment of the road vehicle according to the invention, the evaluation system is designed to determine the size and duration of the arc from the contrast data when an arc is formed between contact assemblies and contact wires. Arcs can occur in the event of contact interruptions due to the high electrical potential difference between contact assemblies and contact wires and can cause wear and damage to the pantograph and overhead line system. The frequency, extent and duration of such arcs can be recorded from the contrast data from the video camera and can be used as an automated indication of necessary maintenance and repair work.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs weist der Stromabnehmer ein pantographenartiges Traggestell auf . Das Traggestell trägt f ahrdrahtseitig die Kontaktbaugruppen und stützt sich fahrzeugseitig auf einem Basisrahmen ab . Das als Pantograph ausgebildete Traggestell kann dabei einen sich auf einen Basisrahmen gelenkig abstützenden Unterarm und zwei mit diesem gelenkig verbundene und die Kontaktbaugruppen tragende Oberarme aufweisen, die zusammen eine Halbschere bilden . Der Basisrahmen kann in Fahrtrichtung hinter einer Fahrerkabine des Straßenfahrzeugs angeordnet sein und stützt sich dabei symmetrisch zu einer Fahrzeuglängsmitte auf einem Fahrgestell des Straßenfahrzeugs ab . Jede Kontaktbaugruppe ist als eine um ein Scheitelrohr drehbar angeordnete Wippe ausgebildet , auf welcher zwei parallel und in Fahrtrichtung hintereinander angeordnete Schlei f leisten gelagert sind . Schlei f leisten und Scheitelrohre erstrecken ich dabei quer zu einer Fahrzeuglängsachse . Die Wippen sind über Führungsstangen mit dem Unterarm und der Oberarm ist mit dem Basisrahmen über eine Koppelstange in an sich bekannter Weise verbunden, so dass bei einem Aufrichten des Unterarms durch die Hubvorrichtung zwangsweise auch der Oberarm aufgerichtet und dabei eine durch die Schlei f leisten definierte Schlei febene parallel nach oben verschoben wird . Das aus Unterarm und Oberarm gebildete Knie des Traggestells weist in Fahrtrichtung, so dass das Traggestell in der unteren Ruheposition der Kontaktbaugruppen auf der Fahrerkabine abgelegt ist . In a further advantageous embodiment of the road vehicle according to the invention, the pantograph has a pantograph-like support frame. The supporting frame supports The contact assemblies on the contact wire side and is supported on a base frame on the vehicle side. The support frame designed as a pantograph can have a forearm that is supported in an articulated manner on a base frame and two upper arms that are articulated to this and carry the contact assemblies, which together form a half-scissor. The base frame can be arranged behind a driver's cab of the road vehicle in the direction of travel and is supported symmetrically to a vehicle longitudinal center on a chassis of the road vehicle. Each contact assembly is designed as a rocker arranged rotatably around a crown tube, on which two grinding strips arranged in parallel and one behind the other in the direction of travel are mounted. I extend the grinding strips and crown pipes transversely to the longitudinal axis of the vehicle. The rockers are connected to the forearm via guide rods and the upper arm is connected to the base frame via a coupling rod in a manner known per se, so that when the forearm is raised by the lifting device, the upper arm is also forcibly raised and thereby creates a loop defined by the loops plane is moved parallel upwards. The knee of the support frame, formed by the forearm and upper arm, points in the direction of travel, so that the support frame is placed on the driver's cab in the lower rest position of the contact assemblies.
In einer ersten Variante ist das Kamerasystem fahrzeugseitenmittig am Basisrahmen angeordnet . Ein Sichtfeld des Kamerasystems ist vertikal nach oben ausgerichtet . Hierdurch fallen sowohl vorhandene Fahrdrähte als auch die Kontaktbaugruppen und teilweise das Traggestell in den durch das Sichtfeld des Kamerasystems erfassbaren Umgebungsausschnitt . In a first variant, the camera system is arranged in the center of the vehicle side on the base frame. A field of view of the camera system is oriented vertically upwards. As a result, both existing contact wires as well as the contact assemblies and, in some cases, the support frame fall into the area of the environment that can be captured by the field of view of the camera system.
In einer zweiten Variante ist das Kamerasystem seitlich einer Fahrzeuglängsmitte und in Fahrtrichtung vor dem Basisrahmen und hinter einem Windleitblech auf der Fahrerkabine angeordnet . Die seitliche Anordnung ist durch den Raumbedarf des in der Ruheposition der Kontaktbaugruppen über der Fahrerkabine abgelegten Traggestells bedingt . Durch die Anordnung hinter einem von der Vorderkante der Fahrerkabine hochragenden Windleitblech ist das Kamerasystem vor Witterungseinflüssen geschützt . Die Ausrichtung des Kamerasystems kann dabei derart schräg nach oben erfolgen, dass Traggestell und Kontaktbaugruppen im durch das Sichtfeld erfassbaren Umgebungsausschnitt liegen . Der starr mit dem Fahrzeuggestell verbundene Stromabnehmer kann dabei als Ruhereferenzsystem herangezogen werden, das das Kamerasystem mit der gefederten Fahrerkabine während der Fahrt Tauch- und Wankbewegungen gegenüber dem Stromabnehmer aus führt . Dadurch können die Messergebnisse für die Seitenlage und Höhenlage der Fahrdrähte und der Höhenposition der Kontaktbaugruppen um den auf die Bewegungen der Fahrerkabine zurückzuführenden Messanteil zu korrigieren . In a second variant, the camera system is arranged to the side of a vehicle's longitudinal center and in the direction of travel in front of the base frame and behind a wind deflector on the driver's cab. The lateral arrangement is due to the space required by the support frame, which is placed above the driver's cab in the rest position of the contact assemblies. By the arrangement behind The camera system is protected from the effects of the weather by a wind deflector extending from the front edge of the driver's cab. The camera system can be aligned upwards in such a way that the support frame and contact assemblies lie in the area of the environment that can be detected through the field of view. The pantograph, which is rigidly connected to the vehicle frame, can be used as a resting reference system, in which the camera system with the suspended driver's cab carries out diving and rolling movements relative to the pantograph while driving. This allows the measurement results for the lateral position and height position of the contact wires and the height position of the contact assemblies to be corrected by the measurement component attributable to the movements of the driver's cab.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Aus führungsbeispiels anhand der Zeichnungen, in deren Further properties and advantages of the invention result from the following description of an exemplary embodiment based on the drawings in which
FIG 1 ein erfindungsgemäßes Straßenfahrzeug in Seitenansicht und 1 shows a road vehicle according to the invention in side view and
FIG 2 das Straßenfahrzeug aus FIG 1 in Draufsicht schematisch veranschaulicht sind . 2 shows the road vehicle from FIG. 1 schematically illustrated in a top view.
Gemäß FIG 1 und FIG 2 umfasst ein Straßenfahrzeug 1 , beispielsweise eine Sattel zugmaschine , einen Stromabnehmer 2 zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer zweipoligen Oberleitungsanlage 3 während der Fahrt auf einer Straßenstrecke S . Von der an sich bekannten Oberleitungsanlage 3 sind lediglich die als elektrische Hin- und Rückleiter ausgebildeten Fahrdrähte 4 dargestellt . Die beiden Fahrdrähte 4 sind über einem Fahrstrei fen L der Straßenstrecke S parallel und symmetrisch zu einer Fahrstrei f enlängsmitte LM in gleicher Fahrdrahthöhe H4 über einer Fahrbahnoberfläche des Fahrstrei fens L gespannt . Der Stromabnehmer 2 weist zwei Kontaktbaugruppen 5 zur elektrischen Kontaktierung der Fahrdrähte 4 und eine Hubvorrichtung 6 zum Anheben und Absenken der Kontaktbaugruppen 5 auf . Der Stromabnehmer 2 weist ein pantographenartiges Traggestell 15 auf , welches als Wippen 19 mit Schlei f leisten 20 ausgebildete Kontaktbaugruppen 5 trägt . Die Schlei f leisten 19 sind quer zu einer Fahrtrichtung X ausgerichtet und weisen einen Arbeitsbereich auf , innerhalb dessen ein Kontaktpunkt zwischen Fahrdraht 4 und Kontaktbaugruppe 5 liegen darf . Das Traggestell 15 wird mittels einer als Luftbalg ausgebildeten Hubvorrichtung 6 auf gerichtet , wodurch die Kontaktbaugruppen 5 angehoben werden . Eine Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5 bewegt sich dabei zwischen einer unteren Ruheposition HO, in der Kontaktbaugruppen 5 und Fahrdrähte 4 außer Kontakt stehen, und einer oberen Kontaktposition HK, in der die Kontaktbaugruppen 5 die Fahrdrähte 4 elektrisch kontaktieren . In der unteren Ruheposition HO hält das Straßenfahrzeug 1 einschließlich Stromabnehmer 2 ein für den Verkehr außerhalb elektri fi zierter Straßenstrecken S zulässiges Lichtraumprofil ein . According to FIGS. 1 and 2, a road vehicle 1, for example a semi-trailer tractor, includes a current collector 2 for feeding in electrical energy from a two-pole overhead line system 3 while driving on a road route S. Of the overhead line system 3, which is known per se, only the contact wires 4 designed as electrical outward and return conductors are shown. The two contact wires 4 are stretched over a lane L of the road route S parallel and symmetrically to a lane longitudinal center LM at the same contact wire height H4 over a road surface of the lane L. The current collector 2 has two contact assemblies 5 for electrically contacting the contact wires 4 and a lifting device 6 for raising and lowering the contact assemblies 5. The pantograph 2 has a pantograph-like shape Support frame 15, which carries contact assemblies 5 designed as rockers 19 with grinding strips 20. The loop strips 19 are aligned transversely to a direction of travel X and have a working area within which a contact point between the contact wire 4 and the contact assembly 5 may lie. The support frame 15 is raised by means of a lifting device 6 designed as an air bellows, whereby the contact assemblies 5 are raised. A height position H of the contact assemblies 5 moves between a lower rest position HO, in which contact assemblies 5 and contact wires 4 are out of contact, and an upper contact position HK, in which the contact assemblies 5 electrically contact the contact wires 4. In the lower rest position HO, the road vehicle 1 including the pantograph 2 maintains a clearance profile S permissible for traffic outside electrified road routes.
Erfindungsgemäß umfasst das Straßenfahrzeug 1 ein Kamerasystem 7 zur Erfassung eines Umgebungsausschnittes U, welches derart angeordnet und ausgerichtet ist , dass im Umgebungsausschnitt U wenigstens teilweise der Stromabnehmer 2 und, falls vorhanden, wenigstens abschnittsweise die Fahrdrähte 4 liegen . Das Kamerasystem 7 umfasst eine Lauf zeitkamera 8 zur Erfassung von Tiefendaten DT des Umgebungsausschnitts U und eine Videokamera 9 zur Erfassung von Kontrastdaten DK des Umgebungsausschnitts U . Das Kamerasystem 7 umfasst ferner ein Auswertungssystem 10 , das dazu ausgebildet ist , aus den erfassten Tiefendaten DT und aus den erfassten Kontrastdaten DK eine Präsenzthese PT , ob im Umgebungsausschnitt U Fahrdrähte 4 vorhanden sind, und, falls Fahrdrähte 4 vorhanden sind, eine Seitenlage Y und eine Höhenlage Z der Fahrdrähte 4 , sowie eine Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5 zu ermitteln . Hierzu umfasst das Auswertungssystem 10 bekannte Mittel zur elektronischen Verarbeitung der erfassten Tiefen- DT und Kontrastdaten DK, wie Rechner oder Rechnersysteme , Datenspeicher und Kommunikationsmittel sowie Computerprogramme und hinterlegte Sollwertbereiche sowie Soll-Bewegungsabläufe , die weiter unten näher beschrieben sind . Für die Bestimmung der Messergebnisse „Präsenzthese PT , ob ein Fahrdraht 4 vorhanden ist" , „Seitenlage Y der Fahrdrähte 4" , „Höhenlage Z der Fahrdrähte 4" und „Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5" stehen zwei unterschiedliche Kameras 7 und 8 zur Verfügung, die einerseits Tiefendaten DT und andererseits Kontrastdaten DK ein und desselben Umgebungsausschnittes U erfassen . Die Messergebnisse für Fahrdrähte 4 und Stromabnehmer 2 können j e für sich anhand der Tiefendaten DT oder der Kontrastdaten DK, aber auch gleichzeitig anhand der Tiefendaten DT und der Kontrastdaten DK bestimmt werden . Damit können Messergebnisse mit einer hohen Qualität bestimmt werden . According to the invention, the road vehicle 1 comprises a camera system 7 for detecting a section of the environment U, which is arranged and aligned in such a way that the current collector 2 and, if present, at least in sections the contact wires 4 are located in the section of the environment U. The camera system 7 includes a transit time camera 8 for recording depth data DT of the environmental section U and a video camera 9 for recording contrast data DK of the environmental section U. The camera system 7 further includes an evaluation system 10, which is designed to determine from the recorded depth data DT and from the recorded contrast data DK a presence thesis PT, whether there are contact wires 4 in the environmental section U, and, if contact wires 4 are present, a side position Y and to determine a height Z of the contact wires 4 and a height position H of the contact assemblies 5. For this purpose, the evaluation system 10 includes known means for electronically processing the recorded depth DT and contrast data DK, such as computers or computer systems, data storage and communication means as well as computer programs and stored target value ranges as well as target movement sequences, which are described in more detail below. Two different cameras 7 and 8 are available for determining the measurement results "Presence thesis PT, whether a contact wire 4 is present", "lateral position Y of the contact wires 4", "height position Z of the contact wires 4" and "height position H of the contact assemblies 5", which, on the one hand, record depth data DT and, on the other hand, contrast data DK of one and the same environmental section U. The measurement results for contact wires 4 and pantographs 2 can each be determined individually based on the depth data DT or the contrast data DK, but also at the same time based on the depth data DT and the contrast data DK. This means that measurement results can be determined with high quality.
Durch die Kenntnis der Messergebnisse kann ein elektri fi zierter Streckenabschnitt S durch ein Straßenfahrzeug 1 optimal zur Energieeinspeisung ausgenutzt werden, da sowohl Beginn als auch Ende dieses Streckenabschnittes S aus der Präsenzthese PT , ob Fahrdrähte 4 vorhanden sind, und aus der Seiten- Y und Höhenlage Z der Fahrdrähte 4 automatisch erkannt werden und daher ein Anheben der Kontaktbaugruppen 5 am Streckenbeginn nicht zu spät und ein Absenken der Kontaktbaugruppen 5 am Streckenende nicht zu früh erfolgt . Das gilt insbesondere vor Streckenhindernissen, etwa niedrige Unterführungen, an welchen der elektri fi zierte Streckenabschnitt S unterbrochen ist . Durch die Erhärtung der Präsenzthese PT aus zwei Datenquellen kann beispielsweise auch eine Falscherkennung von Tragseilen anstelle der Fahrdrähte 4 ausgeschlossen werden . Die Seitenlage Y der Fahrdrähte 4 relativ zu den Arbeitsbereichen des Stromabnehmers 2 kann durch - ggf . automatische - seitliche Lenkbewegungen korrigiert werden, bevor der Stromabnehmer 2 angedrahtet wird . Ebenso wichtig für einen optimalen Betrieb des Straßenfahrzeugs 1 ist ein funktionstüchtiger Stromabnehmer 2 , der seinen vertikalen Arbeitsbereich voll ausnutzen kann und dessen Anhub- und Absenkverhalten vorgegebenen Soll-Bewegungsverläufen entspricht . Das Auswertungssystem 10 ist dazu ausgebildet , aus den erfassten Tiefendaten DT eine erste Präsenzthese PT1 , ob im Umgebungsausschnitt U Fahrdrähte 4 vorhanden sind, und, falls Fahrdrähte 4 vorhanden sind, eine erste Seitenlage Y1 und eine erste Höhenlage Z I der Fahrdrähte 4 , sowie eine erste Höhenposition Hl der Kontaktbaugruppen 5 zu ermitteln . Das Auswertungssystem 10 ist ferner dazu ausgebildet , aus den erfassten Kontrastdaten DK eine zweite Präsenzthese PT2 , ob im Umgebungsausschnitt U Fahrdrähte 4 vorhanden sind, und, falls Fahrdrähte 4 vorhanden sind, eine zweite Seitenlage Y2 und eine zweite Höhenlage Z2 der Fahrdrähte 4 , sowie eine zweite Höhenposition H2 der Kontaktbaugruppen 5 zu ermitteln . Das Auswertungssystem 10 ist des Weiteren dazu ausgebildet , die Präsenzthese PT aus der ersten Präsenzthese PT1 und der zweiten Präsenzthese PT2 , und, falls Fahrdrähte 4 vorhanden sind, die Seitenlage Y aus der ersten Seitenlage Y1 und der zweiten Seitenlage Y2 , und die Höhenlage Z aus der ersten Höhenlage ZI und der zweiten Höhenlage Z2 , sowie die Höhenposition H aus der ersten Höhenposition Hl und der zweiten Höhenposition H2 zu bestimmen . Durch die redundante Erfassung sowohl von Tiefendaten DT als auch von Kontrastdaten DK eines Umgebungsausschnitts U des Kamerasystems 7 wird eine hohe Qualität der Messergebnisse , also der bestimmten Präsenzthese PT , ob Fahrdrähte 4 vorhanden sind, und der bestimmten Seiten- Y und Höhenlage Z der Fahrdrähte 4 , erreicht . Zur Bestimmung der Messergebnisse aus den genannten ersten und zweiten Messwerten können letztere j eweils miteinander und/oder mit hinterlegten Sollwerten verglichen werden, es können Mittelwerte oder gewichtete Mittelwerte gebildet werden, es können Messwertausreißer außer Acht gelassen werden oder die Messergebnisse mit daraus folgenden Konf idenzwerten ausgegeben werden . By knowing the measurement results, an electrified route section S can be optimally used by a road vehicle 1 to feed in energy, since both the beginning and end of this route section S depend on the presence thesis PT, whether contact wires 4 are present, and on the lateral Y and altitude Z of the contact wires 4 are automatically recognized and therefore the contact assemblies 5 are not raised too late at the start of the route and the contact assemblies 5 are not lowered too early at the end of the route. This applies in particular to obstacles to the route, such as low underpasses, where the electrified route section S is interrupted. By corroborating the presence thesis PT from two data sources, a false detection of support cables instead of the contact wires 4 can, for example, be ruled out. The lateral position Y of the contact wires 4 relative to the working areas of the pantograph 2 can be determined by - if necessary. automatic - lateral steering movements are corrected before the pantograph 2 is wired up. Equally important for optimal operation of the road vehicle 1 is a functional pantograph 2, which can fully utilize its vertical working range and whose lifting and lowering behavior corresponds to predetermined target movement patterns. The evaluation system 10 is designed to use the recorded depth data DT to produce a first presence thesis PT1 as to whether contact wires 4 are present in the environmental section U, and, if contact wires 4 are present, a first lateral position Y1 and a first elevation ZI of the contact wires 4, as well as a first To determine the height position Hl of the contact assemblies 5. The evaluation system 10 is further designed to use the recorded contrast data DK to produce a second presence thesis PT2 as to whether contact wires 4 are present in the environmental section U, and, if contact wires 4 are present, a second lateral position Y2 and a second height position Z2 of the contact wires 4, as well as a to determine the second height position H2 of the contact assemblies 5. The evaluation system 10 is further designed to extract the presence thesis PT from the first presence thesis PT1 and the second presence thesis PT2, and, if contact wires 4 are present, the lateral position Y from the first lateral position Y1 and the second lateral position Y2, and the altitude Z the first height position ZI and the second height position Z2, as well as the height position H from the first height position Hl and the second height position H2. The redundant recording of both depth data DT and contrast data DK of a section of the environment U of the camera system 7 ensures a high quality of the measurement results, i.e. the specific presence thesis PT, whether contact wires 4 are present, and the specific lateral Y and height Z of the contact wires 4 , reached . To determine the measurement results from the first and second measurement values mentioned, the latter can be compared with each other and/or with stored target values, average values or weighted average values can be formed, measurement outliers can be ignored or the measurement results can be output with the resulting confidence values become .
Eine Steuereinheit 11 der Hubvorrichtung 6 ist dazu ausgebildet , ein Anheben der Kontaktbaugruppen 5 aus der unteren Ruheposition HO in die obere Kontaktposition HI aus zulösen, wenn die bestimmte Präsenzthese PT ergab, dass Fahrdrähte 4 vorhanden sind, und wenn die bestimmte Seitenlage Y und Höhenlage Z der Fahrdrähte 4 j eweils innerhalb vorgegebener Sollbereiche liegen . Aufgrund der mit dem Kamerasystem 7 erreichbaren hohen Sicherheit der korrekten Erkennung von Fahrdrähten 4 und ihrer Relativlage Y und Z zum Straßenfahrzeug 1 kann ein automatisches Anheben der Kontaktbaugruppen 5 , also ein so genanntes Andrahten oder Anbügeln des Stromabnehmers 2 an die Fahrdrähte 4 der Oberleitungsanlage 3 , umgesetzt werden, um den Fahrer zu entlasten und den Stromabnehmer 2 unabhängig von menschlichen Einflüssen optimal betreiben zu können . Ebenso kann auch automatisch Abgedrahtet bzw . Abgebügelt werden, wenn eine Zunahme der Höhenlage Z der vor einem Ende eines elektri fi zierten Streckenabschnitts S hochlaufenden Fahrdrähte 4 festgestellt wird . A control unit 11 of the lifting device 6 is designed to raise the contact assemblies 5 from the lower rest position HO to the upper contact position HI if the specific presence thesis PT showed that contact wires 4 are present and if the specific lateral position Y and altitude Z the contact wires 4 each within specified limits target ranges. Due to the high level of security of correct detection of contact wires 4 and their relative position Y and Z to the road vehicle 1 that can be achieved with the camera system 7, an automatic lifting of the contact assemblies 5, i.e. a so-called wiring or ironing of the current collector 2 to the contact wires 4 of the overhead line system 3, be implemented in order to relieve the driver and to be able to operate the pantograph 2 optimally regardless of human influences. You can also automatically disconnect or To be ironed out if an increase in the altitude Z of the contact wires 4 running up in front of an end of an electrified route section S is detected.
Das Auswertungssystem 10 ist dazu ausgebildet , aus zeitlich aufeinanderfolgend ermittelten Höhenpositionen H einen Bewegungsverlauf der Kontaktbaugruppen 5 während des Anhebens und/oder während des Absenkens der Kontaktbaugruppen 5 zu bestimmen und diesen mit einem Soll-Bewegungsverlauf zu vergleichen . Durch den Vergleich können beispielsweise bestimmte Alterungserscheinungen des Stromabnehmers 2 ermittelt werden, die auf eine erforderliche Wartung oder Instandsetzung hinweisen können . So kann überprüft werden, ob die Kontaktbaugruppen 5 noch auf eine vorgegebene maximale obere Kontaktposition HI ohne Fahrdrahtkontakt angehoben werden können . Ebenso kann überprüft werden, ob die Kontaktbaugruppen 5 zu langsam oder zu schnell in die untere Ruheposition HO absinken . Fallen die Kontaktbaugruppen 5 zu schnell , kann es zu einem Prellen in der unteren Ruheposition HO kommen, was zu Materialermüdungen führen kann . Fallen die Kontaktbaugruppen 5 im Vergleich zum Soll-Bewegungsverlauf zu langsam, kann das auf eine Verstopfung in einem Abluftventil einer pneumatischen Hubvorrichtung 6 hindeuten . The evaluation system 10 is designed to determine a movement profile of the contact assemblies 5 during the raising and/or during the lowering of the contact assemblies 5 from height positions H determined in succession and to compare this with a target movement profile. Through the comparison, for example, certain signs of aging of the pantograph 2 can be determined, which can indicate the need for maintenance or repairs. This makes it possible to check whether the contact assemblies 5 can still be raised to a predetermined maximum upper contact position HI without contact wire contact. It can also be checked whether the contact assemblies 5 sink into the lower rest position HO too slowly or too quickly. If the contact assemblies 5 fall too quickly, bouncing can occur in the lower rest position HO, which can lead to material fatigue. If the contact assemblies 5 fall too slowly compared to the target movement pattern, this may indicate a blockage in an exhaust valve of a pneumatic lifting device 6.
Das Auswertungssystem 10 ist dazu ausgebildet , eine Höhenposition H oder eine erste Höhenposition Hl der Kontaktbaugruppen 5 aus Tiefendaten DT wenigstens eines am Stromabnehmer 2 vordefinierten Messpunkts P zu ermitteln . Die von der Laufzeitkamera 8 erfassbaren Tiefendaten DT beschreiben ein räum- liches Bild der von der Lauf zeitkamera 8 erfassten Oberflächen des Stromabnehmers 2 . Vordefinierte Messpunkte P können markante Kanten, Ecken oder Flächen von Stromabnehmerbauteilen sein, beispielsweise Schlei f leisten 20 , oder aber an definierten Messpunkten angebrachte , flächige Messobj ekte , welche in den Tiefendaten DT der Lauf zeitkamera 8 leicht auffindbar sind . Während des Anhebens und Absenkens des Stromabnehmers 2 werden deren räumliche Lagen verfolgt , wobei j ede Raumlage des wenigstens einen Messpunkts P zu einer Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5 korreliert . The evaluation system 10 is designed to determine a height position H or a first height position H1 of the contact assemblies 5 from depth data DT of at least one measuring point P predefined on the current collector 2. The depth data DT that can be recorded by the time-of-flight camera 8 describes a spatial Visual image of the surfaces of the current collector 2 recorded by the time camera 8. Predefined measuring points P can be prominent edges, corners or surfaces of current collector components, for example grinding strips 20, or flat measuring objects attached to defined measuring points, which can be easily found in the depth data DT of the transit time camera 8. While the current collector 2 is raised and lowered, its spatial positions are tracked, with each spatial position of the at least one measuring point P being correlated to a height position H of the contact assemblies 5.
Das Auswertungssystem 10 ist dazu ausgebildet , eine Höhenposition H oder zweite Höhenposition H2 der Kontaktbaugruppen 5 aus Kontrastdaten DK wenigstens einer am Stromabnehmer 2 vorpositionierten Markierung M zu ermitteln . Durch die Positionierung einer oder mehrerer Markierungen M am Stromabnehmer 2 kann dessen Stellung und damit die Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5 aus Kontrastdaten DK ermittelt werden, wenn ein oder mehrere von der Videokamera 9 erfassbare Merkmale einer Markierung M beim Anheben oder Absenken des Stromabnehmers 2 eindeutig mit der Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5 korrelieren . The evaluation system 10 is designed to determine a height position H or second height position H2 of the contact assemblies 5 from contrast data DK of at least one marking M pre-positioned on the current collector 2. By positioning one or more markings M on the pantograph 2, its position and thus the height position H of the contact assemblies 5 can be determined from contrast data DK if one or more features of a marking M that can be detected by the video camera 9 are clearly present when the pantograph 2 is raised or lowered correlate with the height position H of the contact assemblies 5.
Die wenigstens eine , hier dargestellte Markierung M ist durch eine mit dem Stromabnehmer 2 gekoppelte Verschiebemimik veränderlich abgedeckt . Eine Markierung M mit variierenden Graustufen ist durch eine in einer Führung 12 verschiebbaren Blende 13 veränderlich abgedeckt . Die Blende 13 kann durch einen Koppelarm 14 der Verschiebemimik in Abhängigkeit einer Stellung des Traggestells 15 beim Anheben oder Absenken der Kontaktbaugruppen 5 unterschiedlich weit geöf fnet oder geschlossen werden, so dass in Abhängigkeit der Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5 ein dieser zugeordneter Anteil der Graustufenmarkierung M durch die Videokamera 9 sichtbar ist . Die entsprechenden Kontrastdaten DK der sichtbaren Graustufenmarkierung M erlauben einen Rückschluss auf die Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5 . Nicht dargestellt sind andere Varianten von Markierungen, die entweder einzeln oder in Kombination miteinander am Stromabnehmer 2 angebracht sein können . Die wenigstens eine Markierung kann als zweidimensionales Muster, etwa als QR-Code oder als AR-Marker, und/oder als dreidimensionales Element , etwa als Quader mit unterschiedlich kontrastierenden Seitenflächen, und/oder als eine ein winkelabhängiges Reflexionsverhalten aufweisende Beschichtung, etwa aus einem dichroitischen Material , ausgebildet sein . The at least one marking M shown here is variably covered by a displacement mimic coupled to the current collector 2 . A marking M with varying gray levels is variably covered by a diaphragm 13 that can be moved in a guide 12 . The aperture 13 can be opened or closed to different extents by a coupling arm 14 of the displacement mimic depending on a position of the support frame 15 when the contact assemblies 5 are raised or lowered, so that depending on the height position H of the contact assemblies 5, a proportion of the gray scale marking M assigned to this is transmitted the video camera 9 is visible. The corresponding contrast data DK of the visible gray scale marking M allow a conclusion to be drawn about the height position H of the contact assemblies 5. Other variants of markings, which can be attached to the pantograph 2 either individually or in combination with one another, are not shown. The at least one marking can be as a two-dimensional pattern, such as a QR code or an AR marker, and/or as a three-dimensional element, such as a cuboid with differently contrasting side surfaces, and/or as a coating having an angle-dependent reflection behavior, for example made of a dichroic Material, be trained.
Das Auswertungssystem 10 ist auch dazu ausgebildet , bei Ausbildung eines Lichtbogens zwischen Kontaktbaugruppen 5 und Fahrdrähten 4 aus den Kontrastdaten DK eine Größe und Dauer des Lichtbogens zu ermitteln . Lichtbögen können bei Kontaktunterbrechungen aufgrund der hohen elektrischen Potenzial- di f ferenz zwischen Kontaktbaugruppen 5 und Fahrdrähten 4 entstehen und Verschleiß und Beschädigungen an Stromabnehmer 2 und Oberleitungsanlage 3 hervorrufen . Aus den Kontrastdaten DK der Videokamera 9 sind Häufigkeit sowie Ausmaß und Dauer solcher Lichtbögen erfassbar und können als automatisierter Hinweis auf erforderliche Wartungs- und Reparaturarbeiten verwendet werden . The evaluation system 10 is also designed to determine the size and duration of the arc from the contrast data DK when an arc forms between contact assemblies 5 and contact wires 4 . Arcs can occur in the event of contact interruptions due to the high electrical potential difference between contact assemblies 5 and contact wires 4 and cause wear and damage to pantographs 2 and overhead line system 3. The frequency, extent and duration of such arcs can be recorded from the contrast data DK of the video camera 9 and can be used as an automated indication of necessary maintenance and repair work.
Das pantographenartige Traggestell 15 des Stromabnehmers 2 weist einen sich auf den Basisrahmen 16 gelenkig abstützenden Unterarm 21 und zwei mit diesem gelenkig verbundene und die Kontaktbaugruppen 5 tragende Oberarme 22 auf , die zusammen eine Halbschere bilden . Der Basisrahmen 16 ist in Fahrtrichtung X hinter der Fahrerkabine 17 des Straßenfahrzeugs 1 angeordnet und stützt sich dabei symmetrisch zu einer Fahr- zeuglängsmitte auf einem Fahrgestell 23 des Straßenfahrzeugs 1 ab . Jede Kontaktbaugruppe 5 ist als eine um ein Scheitelrohr 24 drehbar angeordnete Wippe 19 ausgebildet , auf welcher zwei parallel und in Fahrtrichtung X hintereinander angeordnete Schlei f leisten 20 gelagert sind . Schlei f leisten 20 und Scheitelrohre 24 erstrecken sich dabei quer zu einer Fahrzeuglängsachse X . Die Wippen 19 sind über nicht dargestellte Führungsstangen mit dem Unterarm 21 und der Oberarm 22 ist mit dem Basisrahmen 16 über eine nicht dargestellte Koppelstange in an sich bekannter Weise verbunden, so dass bei einem Aufrichten des Unterarms 21 durch die Hubvorrichtung 6 zwangsweise auch der Oberarm 22 aufgerichtet und dabei eine durch die Schlei f leisten 20 definierte Schlei febene parallel nach oben verschoben wird . Das aus Unterarm 21 und Oberarm 22 gebildete Knie des Traggestells 15 weist in Fahrtrichtung X, so dass das Traggestell 15 in der unteren Ruheposition HO der Kontaktbaugruppen 5 auf der Fahrerkabine 17 abgelegt ist . The pantograph-like support frame 15 of the current collector 2 has a lower arm 21 which is supported in an articulated manner on the base frame 16 and two upper arms 22 which are articulated to this and carry the contact assemblies 5 and which together form a half-scissor. The base frame 16 is arranged behind the driver's cab 17 of the road vehicle 1 in the direction of travel X and is supported symmetrically to a vehicle longitudinal center on a chassis 23 of the road vehicle 1. Each contact assembly 5 is designed as a rocker 19 which is rotatably arranged around a crown tube 24 and on which two grinding strips 20 arranged parallel and one behind the other in the direction of travel X are mounted. Grinding strips 20 and crown tubes 24 extend transversely to a vehicle longitudinal axis X. The rockers 19 are connected to the forearm 21 and the upper arm 22 via guide rods (not shown). connected to the base frame 16 via a coupling rod (not shown) in a manner known per se, so that when the forearm 21 is raised by the lifting device 6, the upper arm 22 is also forcibly raised and a grinding plane defined by the grinding strips 20 is displaced parallel upwards becomes . The knee of the support frame 15, formed from the forearm 21 and upper arm 22, points in the direction of travel X, so that the support frame 15 is placed on the driver's cab 17 in the lower rest position HO of the contact assemblies 5.
Das Kamerasystem 7 ist seitlich einer Fahrzeuglängsmitte und in Fahrtrichtung X vor dem Basisrahmen 16 und hinter einem Windleitblech 18 auf der Fahrerkabine 17 angeordnet . Die seitliche Anordnung ist durch den Raumbedarf des in der Ruheposition HO der Kontaktbaugruppen 5 über der Fahrerkabine 17 abgelegten Traggestells 15 bedingt . Durch die Anordnung hinter dem von der Vorderkante der Fahrerkabine 17 hochragenden Windleitblech 18 ist das Kamerasystem 7 vor Witterungseinflüssen geschützt . Die Ausrichtung des Kamerasystems 7 kann dabei derart schräg nach oben erfolgen, dass Traggestell 15 und Kontaktbaugruppen 5 im durch das Sichtfeld erfassbaren Umgebungsausschnitt U liegen . Der starr mit dem Fahrzeuggestell 23 verbundene Stromabnehmer 2 kann dabei als Ruhereferenzsystem herangezogen werden, da das Kamerasystem 7 mit der gefederten Fahrerkabine 17 während der Fahrt Tauch- und Wankbewegungen gegenüber dem Stromabnehmer 2 aus führt . Dadurch können die Messergebnisse für die Seitenlage Y und Höhenlage Z der Fahrdrähte 4 und der Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5 um den auf die Bewegungen der Fahrerkabine 17 zurückzuführenden Messanteil korrigiert werden . The camera system 7 is arranged to the side of a vehicle's longitudinal center and in the direction of travel X in front of the base frame 16 and behind a wind deflector 18 on the driver's cab 17. The lateral arrangement is due to the space required by the support frame 15 placed above the driver's cab 17 in the rest position HO of the contact assemblies 5. Due to the arrangement behind the wind deflector 18 which protrudes from the front edge of the driver's cab 17, the camera system 7 is protected from the effects of the weather. The camera system 7 can be aligned obliquely upwards in such a way that the support frame 15 and contact assemblies 5 lie in the environmental section U that can be detected through the field of view. The current collector 2, which is rigidly connected to the vehicle frame 23, can be used as a rest reference system, since the camera system 7 with the sprung driver's cab 17 carries out diving and rolling movements relative to the current collector 2 while driving. This allows the measurement results for the lateral position Y and height Z of the contact wires 4 and the height position H of the contact assemblies 5 to be corrected by the measurement component attributable to the movements of the driver's cab 17.
Alternativ könnte das Kamerasystem 7 aber auch fahrzeugseitenmittig am Basisrahmen 16 angeordnet werden . Ein Sichtfeld des Kamerasystems 7 ist dann vertikal nach oben ausgerichtet . Hierdurch fallen sowohl vorhandene Fahrdrähte 4 als auch die Kontaktbaugruppen 5 und teilweise das Traggestell 15 in den durch das Sichtfeld des Kamerasystems 7 erfassbaren Umgebungsausschnitt U . Alternatively, the camera system 7 could also be arranged on the base frame 16 in the center of the vehicle side. A field of view of the camera system 7 is then aligned vertically upwards. As a result, both existing contact wires 4 as well as the contact assemblies 5 and partly the support frame 15 fall into the environmental section U that can be detected by the field of view of the camera system 7.

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Straßenfahrzeug (1) mit einem Stromabnehmer (2) zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer zweipoligen Oberleitungsanlage (3) während der Fahrt auf einer Straßenstrecke (S) mit einem Fahrstreifen (L) , über dem als Hin- und Rückleiter ausgebildete Fahrdrähte (4) der Oberleitungsanlage (3) verlaufen, 1. Road vehicle (1) with a pantograph (2) for feeding in electrical energy from a two-pole overhead line system (3) while driving on a stretch of road (S) with a lane (L) over which contact wires designed as outward and return conductors (4 ) of the overhead line system (3),
- wobei der Stromabnehmer (2) Kontaktbaugruppen (5) zur elektrischen Kontaktierung der Fahrdrähte (4) und eine Hubvorrichtung (6) zum Anheben und Absenken der Kontaktbaugruppen (5) aufweist, wobei sich eine Höhenposition (H) der Kontaktbaugruppen (5) zwischen einer unteren Ruheposition (HO) , in der Kontaktbaugruppen (5) und Fahrdrähte (4) außer Kontakt stehen, und einer oberen Kontaktposition (HI) , in der die Kontaktbaugruppen (5) die Fahrdrähte (4) elektrisch kontaktieren, bewegt, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein fahrzeugseitiges Kamerasystem (7) zur Erfassung eines Umgebungsausschnittes (U) , welches derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass im Umgebungsausschnitt (U) wenigstens teilweise der Stromabnehmer (2) und, falls vorhanden, wenigstens abschnittsweise die Fahrdrähte (4) liegen, umfassend - wherein the current collector (2) has contact assemblies (5) for electrically contacting the contact wires (4) and a lifting device (6) for raising and lowering the contact assemblies (5), a height position (H) of the contact assemblies (5) being between one lower rest position (HO), in which contact assemblies (5) and contact wires (4) are out of contact, and an upper contact position (HI), in which the contact assemblies (5) electrically contact the contact wires (4), moved, marked by a vehicle-side camera system (7) for detecting a section of the environment (U), which is arranged and aligned in such a way that the current collector (2) and, if present, at least partially the contact wires (4) are located in the section of the environment (U).
- eine Laufzeitkamera (8) zur Erfassung von Tiefendaten (DT) des Umgebungsausschnitts (U) , - a time-of-flight camera (8) for recording depth data (DT) of the environmental section (U),
- eine Videokamera (9) zur Erfassung von Kontrastdaten (DK) des Umgebungsausschnitts (U) , und - a video camera (9) for recording contrast data (DK) of the environmental section (U), and
- ein Auswertungssystem (10) , das dazu ausgebildet ist, aus den erfassten Tiefendaten und aus den erfassten Kontrastdaten- an evaluation system (10) which is designed to use the recorded depth data and the recorded contrast data
- eine Präsenzthese (PT) , ob im Umgebungsausschnitt (U) Fahrdrähte (4) vorhanden sind, - a presence thesis (PT) as to whether there are contact wires (4) in the area (U),
- und, falls Fahrdrähte (4) vorhanden sind, eine Seitenlage (Y) und eine Höhenlage (Z) der Fahrdrähte (4) , sowie - and, if contact wires (4) are present, a lateral position (Y) and a height position (Z) of the contact wires (4), as well
- eine Höhenposition (H) der Kontaktbaugruppen (5) zu ermitteln. - to determine a height position (H) of the contact assemblies (5).
2. Straßenfahrzeug (1) nach Anspruch 1, 2. Road vehicle (1) according to claim 1,
- wobei das Auswertungssystem (10) dazu ausgebildet ist, aus den erfassten Tiefendaten (DT) - wherein the evaluation system (10) is designed to use the recorded depth data (DT)
- eine erste Präsenzthese (PT1) , ob im Umgebungsausschnitt (U) Fahrdrähte (4) vorhanden sind, - a first presence thesis (PT1) as to whether there are contact wires (4) in the area (U),
- und, falls Fahrdrähte (4) vorhanden sind, eine erste Seitenlage (Yl) und eine erste Höhenlage (ZI) der Fahrdrähte (4) , sowie - and, if contact wires (4) are present, a first lateral position (Yl) and a first height position (ZI) of the contact wires (4), as well
- eine erste Höhenposition (Hl) der Kontaktbaugruppen (5) , zu ermitteln, - to determine a first height position (Hl) of the contact assemblies (5),
- wobei das Auswertungssystem (10) dazu ausgebildet ist, aus den erfassten Kontrastdaten (DK) - wherein the evaluation system (10) is designed to use the recorded contrast data (DK)
- eine zweite Präsenzthese (PT2) , ob im Umgebungsausschnitt (U) Fahrdrähte (4) vorhanden sind, - a second presence thesis (PT2), whether there are contact wires (4) in the area (U),
- und, falls Fahrdrähte (4) vorhanden sind, eine zweite Seitenlage (Y2) und eine zweite Höhenlage (Z2) der Fahrdrähte (4) , sowie - and, if contact wires (4) are present, a second lateral position (Y2) and a second height position (Z2) of the contact wires (4), as well
- eine zweite Höhenposition (H2) der Kontaktbaugruppen (5) , zu ermitteln, und - to determine a second height position (H2) of the contact assemblies (5), and
- wobei das Auswertungssystem (10) dazu ausgebildet ist, - wherein the evaluation system (10) is designed to
- die Präsenzthese (PT) aus der ersten Präsenzthese (PT1) und der zweiten Präsenzthese (PT2) , - the presence thesis (PT) from the first presence thesis (PT1) and the second presence thesis (PT2),
- und, falls Fahrdrähte (4) vorhanden sind, die Seitenlage (Y) aus der ersten Seitenlage (Yl) und der zweiten Seitenlage (Y2, und die Höhenlage (Z) aus der ersten Höhenlage (ZI) und der zweiten Höhenlage (Z2) , sowie - and, if contact wires (4) are present, the lateral position (Y) from the first lateral position (Yl) and the second lateral position (Y2, and the altitude (Z) from the first altitude (ZI) and the second altitude (Z2) , as well as
- die Höhenposition (H) aus der ersten Höhenposition (Hl) und der zweiten Höhenposition (H2) zu bestimmen. - to determine the height position (H) from the first height position (Hl) and the second height position (H2).
3. Straßenfahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, 3. Road vehicle (1) according to claim 1 or 2,
- wobei eine Steuereinheit (11) der Hubvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, ein Anheben der Kontaktbaugruppen (5) aus der unteren Ruheposition (HO) in die obere Kontaktposition (HI) auszulösen, wenn die bestimmte Präsenzthese (PT) ergab, dass Fahrdrähte (4) vorhanden sind, und wenn die bestimmte Seitenlage (Y) und Höhenlage (Z) der Fahrdrähte (4) jeweils innerhalb vorgegebener Sollbereiche liegen. - wherein a control unit (11) of the lifting device (6) is designed to trigger a lifting of the contact assemblies (5) from the lower rest position (HO) to the upper contact position (HI) if the specific presence thesis (PT) showed that contact wires (4) are present and if the specific The lateral position (Y) and height position (Z) of the contact wires (4) are each within specified target ranges.
4. Straßenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,4. Road vehicle (1) according to one of claims 1 to 3,
- wobei das Auswertungssystem (10) dazu ausgebildet ist, aus zeitlich aufeinanderfolgend ermittelten Höhenpositionen (H) einen Bewegungsverlauf der Kontaktbaugruppen (5) während des Anhebens und/oder während des Absenkens der Kontaktbaugruppen- wherein the evaluation system (10) is designed to determine a movement profile of the contact assemblies (5) from height positions (H) determined in succession during the raising and/or during the lowering of the contact assemblies
(5) zu bestimmen und diesen mit einem Soll-Bewegungsverlauf zu vergleichen. (5) and compare this with a target movement curve.
5. Straßenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,5. Road vehicle (1) according to one of claims 1 to 4,
- wobei das Auswertungssystem (10) dazu ausgebildet ist, eine Höhenposition (H) oder eine erste Höhenposition (Hl) der Kontaktbaugruppen (5) aus Tiefendaten (DT) wenigstens eines am Stromabnehmer (2) vordefinierten Messpunkts (P) zu ermitteln. - wherein the evaluation system (10) is designed to determine a height position (H) or a first height position (Hl) of the contact assemblies (5) from depth data (DT) of at least one measuring point (P) predefined on the current collector (2).
6. Straßenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,6. Road vehicle (1) according to one of claims 1 to 5,
- wobei das Auswertungssystem (10) dazu ausgebildet ist, eine Höhenposition (H) oder zweite Höhenposition (H2) der Kontaktbaugruppen (5) aus Kontrastdaten (DK) wenigstens einer am Stromabnehmer (2) vorpositionierten Markierung (M) zu ermitteln . - wherein the evaluation system (10) is designed to determine a height position (H) or second height position (H2) of the contact assemblies (5) from contrast data (DK) of at least one marking (M) pre-positioned on the current collector (2).
7. Straßenfahrzeug (1) nach Anspruch 6, 7. Road vehicle (1) according to claim 6,
- wobei die wenigstens eine Markierung (M) als zweidimensionales Muster ausgebildet ist. - Wherein the at least one marking (M) is designed as a two-dimensional pattern.
8. Straßenfahrzeug (1) nach Anspruch 6 oder 7, 8. Road vehicle (1) according to claim 6 or 7,
- wobei die wenigstens eine Markierung (M) als dreidimensionales Element ausgebildet ist. - Wherein the at least one marking (M) is designed as a three-dimensional element.
9. Straßenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8,9. Road vehicle (1) according to one of claims 6 to 8,
- wobei die wenigstens eine Markierung (M) durch eine mit dem Stromabnehmer (2) gekoppelte Verschiebemimik (12, 13, 14) veränderlich abgedeckt ist. - wherein the at least one marking (M) is variably covered by a displacement mimic (12, 13, 14) coupled to the current collector (2).
10. Straßenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9,10. Road vehicle (1) according to one of claims 6 to 9,
- wobei die wenigstens eine Markierung (M) ein winkelabhängiges Reflexionsverhalten aufweist. - Wherein the at least one marking (M) has an angle-dependent reflection behavior.
11. Straßenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,11. Road vehicle (1) according to one of claims 1 to 10,
- wobei das Auswertungssystem (10) dazu ausgebildet ist, bei Ausbildung eines Lichtbogens zwischen Kontaktbaugruppen (5) und Fahrdrähten (4) aus den Kontrastdaten eine Größe und Dauer des Lichtbogens zu ermitteln. - The evaluation system (10) is designed to determine the size and duration of the arc from the contrast data when an arc is formed between contact assemblies (5) and contact wires (4).
12. Straßenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,12. Road vehicle (1) according to one of claims 1 to 11,
- wobei der Stromabnehmer (2) ein pantographenartiges Traggestell (15) aufweist, welches f ahrdrahtseitig die Kontaktbaugruppen (5) trägt und sich fahrzeugseitig auf einem Basisrahmen (16) abstützt, - wherein the current collector (2) has a pantograph-like support frame (15), which carries the contact assemblies (5) on the contact wire side and is supported on a base frame (16) on the vehicle side,
- wobei das Kamerasystem (7) fahrzeugseitenmittig am Basisrahmen (16) angeordnet ist, - the camera system (7) being arranged in the center of the vehicle side on the base frame (16),
- wobei ein Sichtfeld des Kamerasystems (7) vertikal nach oben ausgerichtet ist. - A field of view of the camera system (7) is aligned vertically upwards.
13. Straßenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,13. Road vehicle (1) according to one of claims 1 to 11,
- wobei der Stromabnehmer (2) ein pantographenartiges Traggestell (15) aufweist, welches f ahrdrahtseitig die Kontaktbaugruppen (5) trägt und sich fahrzeugseitig auf einem in Fahrtrichtung (X) hinter einer Fahrerkabine (17) des Straßenfahrzeugs (1) angeordneten Basisrahmen (16) abstützt, - wherein the current collector (2) has a pantograph-like support frame (15), which carries the contact assemblies (5) on the contact wire side and is located on the vehicle side on a base frame (16) arranged behind a driver's cab (17) of the road vehicle (1) in the direction of travel (X). supports,
- wobei das Kamerasystem (7) seitlich einer Fahrzeuglängsmit- te und in Fahrtrichtung (X) vor dem Basisrahmen (16) und hinter einem Windleitblech (18) auf der Fahrerkabine (17) angeordnet ist. - The camera system (7) is arranged on the side of a longitudinal center of the vehicle and in the direction of travel (X) in front of the base frame (16) and behind a wind deflector (18) on the driver's cab (17).
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