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WO2016128053A1 - Fahrzeug mit einem stromabnehmer - Google Patents

Fahrzeug mit einem stromabnehmer Download PDF

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Publication number
WO2016128053A1
WO2016128053A1 PCT/EP2015/052952 EP2015052952W WO2016128053A1 WO 2016128053 A1 WO2016128053 A1 WO 2016128053A1 EP 2015052952 W EP2015052952 W EP 2015052952W WO 2016128053 A1 WO2016128053 A1 WO 2016128053A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
contact
strip
distance sensor
vehicle
current collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2015/052952
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andre Rompe
Florian BÜHS
Thomas Stark
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to PCT/EP2015/052952 priority Critical patent/WO2016128053A1/de
Publication of WO2016128053A1 publication Critical patent/WO2016128053A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications

Definitions

  • Vehicle having a current collector The invention relates to a vehicle with an electric or diesel-electric traction drive and a downstream ⁇ participants for feeding electrical energy from a route-side catenary system according to the preamble of claim 1.
  • the current collector has a support frame which is articulated on the vehicle side and which is oriented horizontally and transversely to the vehicle longitudinal axis
  • Wear strip carries.
  • Contact strip can be brought from a lowered rest position into a set up operating position, in which the contact strip is in sliding contact with a contact wire of the overhead contact line system at a contact point.
  • the position of the contact point can change continuously during the course of the journey.
  • this is due to the fact that over sheet bends of the arc curve is approxä ⁇ hert by straight contact wire segments and tracks track the contact wire course follows a zigzag for uniform wear of the grinding bars.
  • lateral driving inaccuracies due to steering movements within the traffic lane and, if appropriate, lateral adjustment movements of a current collector with laterally traceable contact strips lead to it. While in rail vehicles usually unipolar
  • Catenary lines with a contact wire formed as a lead and the track rails as a return conductor are commonplace, for road vehicles two-pole overhead lines with a first contact wire designed as a forward conductor and a second, designed as a return conductor
  • the published patent application DE 102 56 705 AI discloses a non-rail vehicle, as it is used as a truck in the open pit for the transport of ore, coal or overburden.
  • To supply an electric motor of the vehicle two Panto ⁇ graphs are available, which are in operation via contact strips with contact wires of a two-pole catenary in contact. So that the vehicle is always steered only so that the
  • Position of the pantograph and thus of the entire vehicle to the contact wire can be communicated by means of a display unit the Anlageniva ⁇ rer, so that it can execute immediately suitable steering ⁇ movements. It is also possible to supply the information of the sensors to a control unit for automatic steering of the vehicle.
  • the maximum detection width of the inductive proximity tion initiators must correspond at least to the lateral movement range of the contact wire, so that the position of the contact wire on the contact strip is always recognizable.
  • the published patent application DE 10 2011 076 615 A1 discloses a non-rail vehicle whose pantograph per overhead line pole has a contact strip with a working area for contacting the respective contact wire.
  • the vehicle comprises actuator means coupled to the current collector for adjusting the contact strips transverse to a vehicle longitudinal axis.
  • the vehicle further includes sensor means for He ⁇ replaced by the position of the vehicle relative to the trolley wires.
  • the sensor means comprise two measuring devices for determining a field strength of the magnetic fields generated by the contact wires, which are determined by the energy supply in the
  • Catenary system for traction supply of the vehicle he testifies ⁇ .
  • the transverse distance, in which the two measuring devices for field strength determination are arranged from each other, is different from the distance between the two contact wires.
  • the known vehicles require a complex sensor and can rela ⁇ tively the contact wire to the contact wire only with current-carrying contact wire and with moderate accuracy determine the current side position of an abrasive strip.
  • the invention has for its object to provide a simple and cost-effective position detection of the contact point between the contact wire and contact strip generic vehicles with improved measurement accuracy.
  • a vehicle comprises an electric or diesel-electric traction drive and a current collector for feeding in electrical energy from a trolley system arranged overhead line.
  • the Stromabneh ⁇ mer on a vehicle-side hinged support frame which is a horizontally and transversely to a vehicle longitudinal axis.
  • the contact strip with a contact wire of the overhead contact line system at a contact point in sliding contact can be brought.
  • Inventive ⁇ according to the vehicle includes a arranged at a reference point of the contact strip distance sensor for measuring a distance between the reference point and the current point of contact by means of a measuring beam.
  • the measuring beam is aligned along the grinding bar in such a way that the measuring beam reflected on the contacted contact wire is at least partially detectable by the distance sensor.
  • the vehicle further comprises an evaluation unit connected to the distance sensor for determining the current contact wire side position of the current collector relative to the contact wire.
  • the distance sensor can be designed as an optical sensor, for example as a laser sensor, which determines the distance by means of running time measurement or triangulation.
  • the lateral position can be determined directly by arranging the distance sensor on the sliding strip. With Vor ⁇ part, the distance measurement according to the invention is independent of current and current direction in the busy contact wire. It is also insensitive to short-term contact breaks.
  • the measurement of the distance by means of the measuring beam is also distinguished high measurement accuracy and resolution as well as fast reac ⁇ tion time.
  • Other advantages include the great work Tempe ⁇ ratur Scheme and the simple one-dimensional Signalverarbei ⁇ processing that allow such distance sensors.
  • the reference point on which the distance sensor is arranged can lie in the region of one of the two ends of a grinding piece of the grinding strip carried by a contact piece holder.
  • the contact strip and / or contact piece holder can be designed such that the distance sensor is integrated in the contact strip, for example in a suitably shaped recess.
  • the distance sensor has at least one detector for detecting the measuring beam reflected by the contact wire, but can be used to increase the resolution and measuring accuracy of a vertical row or even a matrix arrangement of de have detectors. Alternatively, a plurality of distance sensors can be arranged one above the other at the reference point.
  • the distance sensor has an optical unit for ver ⁇ tical beam expansion of the measuring beam.
  • Measuring beam in the range of 1 ° to 2 °.
  • the vertical extent of the beam cross-section is increased, which is associated with several advantages.
  • the parallel in such orientation of the measuring beam to the grinding surface of the grinding track is simplified and reduces the demands on the stability Sta ⁇ the measuring beam orientation over the life of the pantograph.
  • the orientation is independent of an age-related abrasion of the grinding piece and thus of the position of the contact wire ground grinding surface of the grinding piece.
  • the beam expansion increases the robustness of the distance measurement when the grinding piece is worn, and at the same time the
  • the optical unit for beam expansion can already be integrated in the distance sensor or can be provided as a separate attachment optics in the form of a lens or a diffraction grating.
  • the distance sensor is mounted in front of or behind the sanding strip and without or with little projection over a grinding surface of a sanding piece to a sanding piece holder carrying the sanding piece of the sanding strip.
  • the distance sensor is arranged in the direction of travel behind the sanding strip, it is mounted protected by the sanding strip. In comparison with an integration in the contact strip and / or contact strip holder, lateral mounting of the distance sensor is simpler and allows the use of commercially available products.
  • the distance sensor has a protective housing with a jet opening.
  • a housing provides mechanical protection for the distance sensor against impacts of flying objects and may be formed as an open, cage-like frame or as an open, beveled tube.
  • the protective housing also prevents damage to the distance sensor, which could arise if the contact wire strikes.
  • Vehicle is the distance sensor in the region of the reference point with the sliding strip gekop ⁇ pelt via a spring-loaded joint.
  • gluing the contact wire can displace the distance sensor harmless for a short time, which then then returns due to the spring load in its original position ⁇ .
  • an anti-glare contactor for shading a portion of the measuring beam which is not reflected by the contact wire is arranged on the contact strip.
  • the anti-glare may be on the opposite side of the reference point contact wire on ⁇ arranged and formed by a dome of resilient material or a spring-loaded hinge on the grinding strip be hinged.
  • two distance sensors with converging measuring beams are arranged on the sliding strip, by means of which the distances of their reference points to the contact wire can be measured.
  • the two measuring beams can also be divergent.
  • the measuring accuracy is increased by measuring the contact wire side position twice. Furthermore, there is a re ⁇ dundancy in the measurement of the lateral position, if one of the distance sensors fails.
  • the current collector carries a rocker with two in the direction of travel successively arranged abrasive strips, wherein a distance sensor or two distance sensors is or are arranged on each of the abrasive strips.
  • a plurality of distance sensors may be provided in the rockers known per se.
  • the current collector carries two sliding strips arranged side by side in the direction of travel, of which one sliding strip can be brought into sliding contact with one of the two contact wires of a two-pole overhead contact line at one contact point each, wherein at one reference point or at two Reference points of the pantograph between the
  • the vehicle according to the invention is not track-bound, wherein the support frame of the pantograph is designed to Aus Oh ⁇ tion of an adjusting movement of the sanding strip or sanding strips transverse to the direction of travel, and wherein an adjusting device for executing the adjusting movement depending on the determined by the evaluation unit current contact wire side position is controlled ,
  • a control device determines from the current lateral position of the pantograph and optionally from the current transverse position of Tragge ⁇ stells a manipulated variable for the adjusting device with the aim to keep the contact point between the contact wire and contact strip in the area of the grinding piece. If this is not possible due to an excessive track deviation of the vehicle, the control device can also issue a signal for automatic lowering of the current collector.
  • the vehicle according to the invention is not track bound and comprises a ver ⁇ connected with the evaluation unit driver assistance system, which has a display unit for outputting the current contact wire side position for a Fah ⁇ rer and / or designed to perform an automatic steering intervention for tracking depending on the current contact wire side position ,
  • the display unit can be formed by an arrangement of signal lamps or by a screen, whereby the driver can see the current
  • the display unit may additionally be configured to output a warning sound that differs in pitch and / or tone sequence for contact wire side layers to the left or right and depending on how close the pantograph is to a limit position to the contact wire. When reaching a limit position, an automatic lowering of the pantograph can be triggered.
  • FIG 1 a befindsch in sliding contact with a contact wire
  • Pantograph of a vehicle according to the invention are schematically illustrated in front view.
  • FIGs 1 and 2 has a non-illustrated rails ⁇ bound or non track-bound vehicle having an electric or diesel-electric traction drive on a current collector 2 for feeding electrical energy from a route-side catenary system.
  • the current collector 2 comprises a support frame 3 articulated on the vehicle side, which carries an abrasive strip 4 oriented horizontally and transversely to a vehicle longitudinal axis x.
  • the support frame 3 may be articulated and supported by a base frame, for example on the vehicle roof.
  • the support frame 3 is coupled to a lifting and lowering device, not shown, by means of which the grinding ⁇ bar 4 is adjustable between a lowered rest position and a raised operating position.
  • the sanding strip 4 In the operating position, the sanding strip 4 is in sliding contact with a contact wire 1 of the overhead contact line system at a wandering contact point K.
  • the pantograph 2 may also have two in the direction of travel v successively arranged abrasive strips 4, which are supported by a common rocker of the support frame 3.
  • the catenary system may also comprise two parallel ver ⁇ current contact wires 1, wherein the current collector 2 and each contact wire 1 comprises one or two successively arranged contact strips.
  • An abrasive strip 4 here consists of an elongate sanding piece 5, for example made of graphite or copper, and a sanding piece holder 6 in which the sanding piece 5 is exchangeably fixed. At the lateral ends of the Schleif Nativehalterung 6 downwardly curved runners 14 are attached.
  • Ab ⁇ level sensor 8 is arranged a current contact point B and K by means of a measuring beam for measuring a distance d between the reference point.
  • the distance sensor 8 can be formed for example by a laser sensor which determines the distance by means of running time measurement.
  • a beam axis S of the measuring beam ⁇ is for this purpose in such a way along the friction strip 4 excluded directed that the measured beam at the contacted contact wire 1 measuring beam is at least partially detectable by a detector of the distance sensor 8.
  • An evaluation unit connected to the distance sensor 8 determines from the time and detector signals a current contact wire side position of the current ⁇ taker 2 relative to the contact wire 1, that is, the lateral position of the contact strip 4 of the pantograph 2 relative to the driving ⁇ wire 1.
  • an optical unit 9 for example, a superior lens
  • the verti ⁇ cal expands the measuring beam to a beam angle o, for example, 1 ° to 2 °.
  • the distance sensor 8 is protected in the direction of travel v behind the contact strip 4 and has a small projection b on a grinding surface 6 of the grinding piece 5, to provide little attack surface for a überstrei ⁇ fenden contact wire 1.
  • the distance sensor 8 is coupled in the region of the reference point B via a spring-loaded joint 12 to the contact strip holder 7, so that the distance sensor 8 are displaced by an overreaching trolley wire 1 without damage and then return to its original ⁇ ne position.
  • the distance sensor 8 has an example cage-like protective housing 10 with a jet opening 11 through which the measuring beam can pass.
  • a glare protection 13 is arranged on the sliding strip 4, which shadows a not reflected by the contact wire 1 portion of the measuring beam.
  • the anti-glare protection 13 protects against extraneous light, which could interfere with the distance sensor 8 parallel to the contact strip 4 from the outside.
  • the current collector 2 carries two arranged in the direction of travel v adjacent grinding strips 4, of which each grinding ⁇ bar 4 with one of the two contact wires 1 a two-pole overhead contact line at each contact point K in grinding contact can be brought.
  • two proximity sensors 8 arranged with each other runaway measuring radiation at one or two reference points ⁇ B of the current collector 2, between the contact strips.
  • the support frame 3 of the pantograph 2 may be formed transversely to the direction of travel v for performing an adjusting movement of the sanding strip 4 or sanding strips 4.
  • the evaluation unit having a display ⁇ unit to output the current overhead wire side position for egg NEN driver and / or the execution of an automatic steering intervention for tracking is formed in dependence on the refreshes ⁇ economic trolley wire side layer, it may By means of the lateral position determination according to the invention, the vehicle can be steered manually or automatically in such a way that the current collector 2 does not lose contact with the contact wire 1.

Landscapes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem elektrischen oder dieselelektrischen Traktionsantrieb und einem Stromabnehmer (2) zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einer fahrstreckenseitig angeordneten Oberleitungsanlage. Der Stromabnehmer (2) weist ein fahrzeugseitig angelenktes Traggestell (3) auf, welches eine horizontal und quer zu einer Fahrzeuglängsachse (x) ausgerichtete Schleifleiste (4) trägt. Mittels des Traggestells (3) ist die Schleifleiste (4) mit einem Fahrdraht (1) der Oberleitungsanlage an einem Kontaktpunkt (K) in Schleifkontakt bringbar. Erfindungsgemäß ist an einem Bezugspunkt (B) der Schleifleiste (4) ein Abstandssensor (8) zur Messung eines Abstandes (d) zwischen Bezugspunkt (B) und aktuellem Kontaktpunkt (K) mittels eines Messstrahls (S, σ) angeordnet. Der Messstrahl (S, σ) ist derart längs der Schleifleiste (4) ausgerichtet, dass der am kontaktierten Fahrdraht (1) reflektierte Messstrahl (S, σ) wenigstens teilweise vom Abstandssensor (8) detektierbar ist. Durch eine mit dem Abstandssensor (8) verbundene Auswertungseinheit ist die aktuelle Fahrdrahtseitenlage des Stromabnehmers (2) relativ zum Fahrdraht (1) bestimmbar. Hierdurch wird eine einfache und kostengünstige Lageerfassung des Kontaktpunktes (K) an der Schleifleiste (4) gattungsgemäßer Fahrzeuge mit verbesserter Messgenauigkeit bereitgestellt.

Description

Beschreibung
Fahrzeug mit einem Stromabnehmer Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem elektrischen oder dieselelektrischen Traktionsantrieb und einem Stromab¬ nehmer zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einer fahrstreckenseitig angeordneten Oberleitungsanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Fahrzeuge sind als Schienenfahrzeuge in weit ver¬ breitetem Einsatz, sie sind aber auch als nicht schienenge¬ bundene Straßenfahrzeuge bekannt. Der Stromabnehmer weist ein fahrzeugseitig angelenktes Traggestell auf, welches eine ho- rizontal und quer zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtete
Schleifleiste trägt. Mittels des Traggestells ist die
Schleifleiste von einer abgesenkten Ruheposition in eine aufgestellte Betriebsposition bringbar, in der die Schleifleiste mit einem Fahrdraht der Oberleitungsanlage an einem Kontakt- punkt in Schleifkontakt steht. Die Lage des Kontaktpunktes kann sich im Fahrtverlauf kontinuierlich ändern. Bei schienengebundenen Fahrzeugen liegt dies daran, dass über Gleisbögen der Bogenverlauf durch gerade Fahrdrahtsegmente angenä¬ hert wird und über Gleisgeraden der Fahrdrahtverlauf einem Zickzack zur gleichmäßigen Abnutzung der Schleifleisten folgt. Bei nicht schienengebundenen Fahrzeugen kommen seitliche Fahrungenauigkeiten durch Lenkbewegungen innerhalb der Fahrspur sowie gegebenenfalls seitliche Stellbewegungen eines Stromabnehmers mit seitlich nachführbaren Schleifleisten hin- zu. Während bei Schienenfahrzeugen in der Regel einpolige
Oberleitungen mit einem als Hinleiter ausgebildeten Fahrdraht und den Gleisschienen als Rückleiter üblich sind, sind für Straßenfahrzeuge zweipolige Oberleitungen mit einem ersten, als Hinleiter ausgebildeten Fahrdraht und einem zu diesem pa- rallel verlaufenden zweiten, als Rückleiter ausgebildeten
Fahrdraht im Einsatz. In jedem Fall ist eine kontinuierliche Erfassung der aktuellen Lage des Kontaktpunktes auf der
Schleifleiste von Interesse. Die Offenlegungsschrift DE 102 56 705 AI offenbart ein nicht schienengebundenes Fahrzeug, wie es als Lastwagen im Tagebau zum Transport von Erz, Kohle oder Abraum eingesetzt wird. Zur Versorgung eines Elektromotors des Fahrzeugs sind zwei Panto¬ grafen vorhanden, die im Betrieb über Schleifleisten mit Fahrdrähten einer zweipoligen Oberleitung in Kontakt stehen. Damit das Fahrzeug stets nur so gelenkt wird, dass die
Schleifleisten die Fahrdrähte nicht verlassen, sind an den Pantografen Sensorleisten angeordnet, die Magnetfeldsensoren tragen. Diese bestimmen die magnetische Feldstärke des vom Strom im Fahrdraht erzeugten Magnetfeldes so genau, dass aus dem gemessenen Feldstärkewert der Abstand des Sensors zum Fahrdraht bestimmt werden kann. Die Information über die Po- sition des Sensors relativ zum Fahrdraht und damit über die
Position des Pantografen und damit des gesamten Fahrzeugs zum Fahrdraht kann mittels einer Anzeigeeinheit dem Fahrzeugfüh¬ rer mitgeteilt werden, so dass dieser sofort geeignete Lenk¬ bewegungen ausführen kann. Es ist auch möglich, die Informa- tionen der Sensoren einer Steuereinheit für eine automatische Lenkung des Fahrzeuges zuzuführen.
Aus der Patentschrift DE 196 16 896 Cl ist eine Einrichtung zum kontinuierlichen Erfassen der Fahrdrahtseitenlage elekt- rischer Bahnen mit Oberleitungsbetrieb bekannt. Die Einrich¬ tung befindet sich derart im Bereich der Schleifstücke, dass immer ein vertikaler Abstand zwischen dem Fahrdraht und der Oberkante einer mit induktiven Näherungsinitiatoren bestückten Trageinrichtung besteht. Aus der Gesamtheit der indukti- ven Näherungsinitiatoren ist eine Informationsübertragungs¬ leitung herausgeführt, die der Übertragung der erkannten Position an eine geeignete Auswerteeinrichtung dient. Die Anordnung der induktiven Näherungsinitiatoren erfolgt derart nebeneinander, dass es zu einer lückenlosen Aneinanderreihung der aktiven Flächen der Schleifstücke kommt. Das führt dazu, dass immer mindestens ein induktiver Näherungsinitiator den in einem geringen Abstand darüber befindlichen Fahrdraht erkennt. Die maximale Erfassungsbreite der induktiven Nähe- rungsinitiatoren muss mindestens dem seitlichen Bewegungsbereich des Fahrdrahtes entsprechen, damit die Position des Fahrdrahtes auf dem Schleifstück immer erkennbar ist. Die Offenlegungsschrift DE 10 2011 076 615 AI offenbart ein nicht schienengebundenes Fahrzeug, dessen Stromabnehmer je Oberleitungspol eine Schleifleiste mit einem Arbeitsbereich zur Kontaktierung des jeweiligen Fahrdrahtes aufweist. Das Fahrzeug umfasst mit dem Stromabnehmer gekoppelte Aktormittel zum Verstellen der Schleifleisten quer zu einer Fahrzeuglängsachse. Das Fahrzeug umfasst ferner Sensormittel zur Er¬ fassung der Lage des Fahrzeuges relativ zu den Fahrdrähten. Dabei weisen die Sensormittel zwei Messgeräte zur Bestimmung einer Feldstärke der von den Fahrdrähten erzeugten magneti- sehen Felder auf, die durch die Energieeinspeisung in der
Oberleitungsanlage zur Traktionsversorgung des Fahrzeugs er¬ zeugt werden. Der Querabstand, in dem die beiden Messgeräte zur Feldstärkebestimmung voneinander angeordnet sind, ist verschieden vom Abstand zwischen den beiden Fahrdrähten.
Die bekannten Fahrzeuge erfordern eine aufwändige Sensorik und können die aktuelle Seitenlage einer Schleifleiste rela¬ tiv zum Fahrdraht nur bei stromführendem Fahrdraht und mit mäßiger Genauigkeit bestimmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Lageerfassung des Kontaktpunktes zwischen Fahrdraht und Schleifleiste gattungsgemäßer Fahrzeuge mit verbesserter Messgenauigkeit bereitzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrzeug mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Demnach umfasst ein Fahrzeug einen elektrischen oder dieselelektrischen Traktionsantrieb und einen Stromabnehmer zur Einspei- sung von elektrischer Energie aus einer fahrstreckenseitig angeordneten Oberleitungsanlage. Dabei weist der Stromabneh¬ mer ein fahrzeugseitig angelenktes Traggestell auf, welches eine horizontal und quer zu einer Fahrzeuglängsachse ausge- richtete Schleifleiste trägt. Mittels des Traggestells ist die Schleifleiste mit einem Fahrdraht der Oberleitungsanlage an einem Kontaktpunkt in Schleifkontakt bringbar. Erfindungs¬ gemäß umfasst das Fahrzeug einen an einem Bezugspunkt der Schleifleiste angeordneten Abstandssensor zur Messung eines Abstandes zwischen Bezugspunkt und aktuellem Kontaktpunkt mittels eines Messstrahls. Der Messstrahl ist derart längs der Schleifleiste ausgerichtet, dass der am kontaktierten Fahrdraht reflektierte Messstrahl wenigstens teilweise vom Abstandssensor detektierbar ist. Das Fahrzeug umfasst ferner eine mit dem Abstandssensor verbundene Auswertungseinheit zur Bestimmung der aktuellen Fahrdrahtseitenlage des Stromabnehmers relativ zum Fahrdraht. Der Abstandssensor kann als optischer Sensor, beispielsweise als Lasersensor ausgebildet sein, der den Abstand mittels LaufZeitmessung oder Triangulation bestimmt. Anders als bei auf dem Fahrzeugdach oder an der Stoßstange angeordneter Sen- sorik, kann durch die Anordnung des Abstandssensors an der Schleifleiste die Seitenlage direkt bestimmt werden. Mit Vor¬ teil ist die erfindungsgemäße Abstandsmessung unabhängig von Stromstärke und Stromrichtung im befahrenen Fahrdraht. Sie ist auch unempfindlich gegen kurzzeitige Kontaktabrisse. Die Messung des Abstandes mittels Messstrahl zeichnet auch eine hohe Messgenauigkeit und Auflösung sowie eine schnelle Reak¬ tionszeit aus. Weitere Vorteile sind der große Arbeitstempe¬ raturbereich und die einfache eindimensionale Signalverarbei¬ tung, die solche Abstandssensoren erlauben. Der Bezugspunkt, an dem der Abstandssensor angeordnet ist, kann im Bereich ei- nes der beiden Enden eines von einer Schleifstückhalterung getragenen SchleifStückes der Schleifleiste liegen. Dabei können Schleifstück und/oder Schleifstückhalterung so ausgestaltet sein, dass der Abstandssensor in die Schleifleiste integriert ist, beispielsweise in eine passend geformte Aus- nehmung. Der Abstandssensor weist zur Erfassung des vom Fahrdraht reflektierten Messstrahls wenigstens einen Detektor auf, kann aber zur Erhöhung der Auflösung und Messgenauigkeit eine vertikale Zeilen- oder gar eine Matrixanordnung von De- tektoren aufweisen. Alternativ können mehrere Abstandssensoren am Bezugspunkt übereinander angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs weist der Abstandssensor eine Optikeinheit zur ver¬ tikalen Strahlaufweitung des Messstrahls auf. Je nach Lage des Bezugspunktes und in Abhängigkeit der Länge der Schleif¬ leiste und des SchleifStückes kann die Auffächerung des
Messstrahls im Bereich von 1° bis 2° liegen. Hierdurch wird die vertikale Ausdehnung des Strahlquerschnittes vergrößert, was mit mehreren Vorteilen einhergeht. So wird die in etwa parallele Ausrichtung des Messstrahls zur Schleiffläche des SchleifStückes vereinfacht und die Anforderungen an die Sta¬ bilität der Messstrahlausrichtung über die Lebensdauer des Stromabnehmers verringert. Insbesondere wird die Ausrichtung unabhängig von einem altersbedingten Abrieb des Schleifstückes und damit von der Lage der vom Fahrdraht beschliffenen Schleiffläche des SchleifStückes . Insgesamt wird durch die Strahlaufweitung die Robustheit der Abstandsmessung bei Ab- nutzung des SchleifStückes erhöht und gleichzeitig die
Blendgefahr vermindert. Die Optikeinheit zur Strahlaufweitung kann im Abstandssensor bereits integriert sein oder als separate Vorsatzoptik in Form einer Linse oder eines Beugungsgitters bereitgestellt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßem Fahrzeugs ist der Abstandssensor in Fahrtrichtung vor oder hinter der Schleifleiste und ohne oder mit wenig Überstand über eine Schleiffläche eines SchleifStückes an eine das Schleifstück tragende Schleifstückhalterung der Schleifleiste montiert. Bei Anordnung des Abstandssensors in Fahrtrichtung hinter der Schleifleiste ist dieser durch die Schleifleiste geschützt montiert. Im Vergleich zu einer Integration in Schleifstück und/oder Schleifstückhalterung ist eine seitli- che Montage des Abstandssensors einfacher und erlaubt die Verwendung handelsüblicher Produkte. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs weist der Abstandssensor ein Schutzgehäuse mit Strahlöffnung auf. Ein Gehäuse bietet mechanischen Schutz für den Abstandssensor gegen Einschläge fliegender Objekte und kann als offener, käfigartiger Rahmen oder als offenes, abgeschrägtes Rohr ausgebildet sein. Das Schutzgehäuse verhindert auch Schäden am Abstandssensor, die bei einem Überstreifen des Fahrdrahtes entstehen könnten. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Fahrzeugs ist der Abstandssensor im Bereich des Bezugspunktes mit der Schleifleiste über ein federbelastetes Gelenk gekop¬ pelt. Bei einem Überstreifen kann der Fahrdraht den Abstandssensor kurzzeitig schadlos verdrängen, der dann anschließend aufgrund der Federbelastung in seine ursprüngliche Lage zu¬ rückkehrt .
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist an der Schleifleiste ein Blend- schütz zur Abschattung eines vom Fahrdraht nicht reflektierten Anteils des Messstrahls angeordnet. Der Blendschutz kann auf der dem Bezugspunkt abgewandten Seite des Fahrdrahtes an¬ geordnet sein und durch eine Kuppel aus nachgiebigem Material gebildet oder über ein federbelastetes Gelenk an der Schleif- leiste angelenkt sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sind an der Schleifleiste zwei Abstandssenso¬ ren mit aufeinander zulaufenden Messstrahlen angeordnet, mit- tels derer die Abstände ihrer Bezugspunkte zum Fahrdraht messbar sind. Die beiden Messstrahlen können auch divergierend sein. Durch zweifache Messung der Fahrdrahtseitenlage wird die Messgenauigkeit erhöht. Desweiteren besteht eine Re¬ dundanz bei der Messung der Seitenlage, falls einer der Ab- Standssensoren ausfällt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs trägt der Stromabnehmer eine Wippe mit zwei in Fahrtrichtung hintereinander angeordneten Schleifleisten, wobei an jeder der Schleifleisten ein Abstandssensor oder zwei Abstandssensoren angeordnet ist beziehungsweise sind. Je nach Anforderungen an Messgenauigkeit und Redundanz können bei den an sich bekannten Wippen mehrere Abstandssensoren vorgesehen sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs trägt der Stromabnehmer zwei in Fahrtrich- tung nebeneinander angeordnete Schleifleisten, von welchen je eine Schleifleiste mit je einem der beiden Fahrdrähte einer zweipoligen Oberleitungsanlage an je einem Kontaktpunkt in Schleifkontakt bringbar ist, wobei an einem Bezugspunkt oder an zwei Bezugspunkten des Stromabnehmers zwischen den
Schleifleisten zwei Abstandssensoren mit voneinander weglaufenden Messstrahlen angeordnet sind. Bei Stromabnehmern für zweipolige Oberleitungen ist es bekannt, die beiden Schleif¬ leisten oder Wippen durch eine mechanische Verbindung zu koppeln, die als Bezugspunkt für die Abstandssensoren gut geeig- net ist. Wiederum können hierdurch die Messgenauigkeit und die Redundanz bei der Messung der Seitenlage verbessert wer¬ den .
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Fahrzeug nicht spurge- bunden, wobei das Traggestell des Stromabnehmers zur Ausfüh¬ rung einer Stellbewegung der Schleifleiste oder Schleifleisten quer zur Fahrtrichtung ausgebildet ist, und wobei eine Stelleinrichtung zur Ausführung der Stellbewegung in Abhängigkeit der von der Auswertungseinheit bestimmten aktuellen Fahrdrahtseitenlage ansteuerbar ist. Eine Steuereinrichtung ermittelt aus der aktuellen Seitenlage des Stromabnehmers und gegebenenfalls aus der aktuellen Querstellung des Tragge¬ stells eine Stellgröße für die Stelleinrichtung mit dem Ziel, den Kontaktpunkt zwischen Fahrdraht und Schleifleiste im Be- reich des SchleifStückes zu halten. Ist dies aufgrund einer zu großen Spurabweichung des Fahrzeugs nicht möglich, kann die Steuereinrichtung auch ein Signal zu einer automatischen Absenkung des Stromabnehmers absetzen. Weiter vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Fahrzeug nicht spurgebunden und umfasst ein mit der Auswertungseinheit ver¬ bundenes Fahrerassistenzsystem, welches eine Anzeigeeinheit zur Ausgabe der aktuellen Fahrdrahtseitenlage für einen Fah¬ rer aufweist und/oder zur Ausführung eines automatischen Lenkeingriffs zur Spurhaltung in Abhängigkeit der aktuellen Fahrdrahtseitenlage ausgebildet ist. Die Anzeigeeinheit kann durch eine Anordnung von Signallampen oder durch einen Bild- schirm ausgebildet sein, wodurch dem Fahrer die aktuelle
Fahrdrahtseitenlage im Führerhaus seines Fahrzeugs visuali- siert werden kann. Der Fahrer kann dann die Seitenlage durch einen entsprechenden manuellen Lenkeingriff korrigieren oder durch einen automatischen Lenkeingriff des Fahrerassistenz- Systems korrigieren lassen. In jedem Fall besteht die Mög¬ lichkeit einer verbesserten Kontakthaltung zwischen Stromabnehmer und Oberleitung. Die Anzeigeeinheit kann zusätzlich dazu ausgebildet sein, einen Warnton auszugeben, der sich in Tonhöhe und/oder Tonfolge für Fahrdrahtseitenlagen nach links oder rechts und in Abhängigkeit davon unterscheidet, wie nahe der Stromabnehmer an eine Grenzposition zum Fahrdraht liegt. Bei Erreichen einer Grenzposition kann ein automatisches Absenken des Stromabnehmers ausgelöst werden. Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an¬ hand der Zeichnungen, in deren
FIG 1 ein in Schleifkontakt mit einem Fahrdraht befindlicher
Stromabnehmer eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs in
Draufsicht und
FIG 2 ein in Schleifkontakt mit einem Fahrdraht befindlicher
Stromabnehmer eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Vorderansicht schematisch veranschaulicht sind. Gemäß FIG 1 und FIG 2 weist ein nicht dargestelltes schienen¬ gebundenes oder nicht schienengebundenes Fahrzeug mit einem elektrischen oder dieselelektrischen Traktionsantrieb einen Stromabnehmer 2 zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einer fahrstreckenseitig angeordneten Oberleitungsanlage auf. Der Stromabnehmer 2 umfasst ein fahrzeugseitig angelenktes Traggestell 3, welches eine horizontal und quer zu einer Fahrzeuglängsachse x ausgerichtete Schleifleiste 4 trägt. Das Traggestell 3 kann gelenkig ausgebildet sein und sich über einen Grundrahmen, beispielsweise auf dem Fahrzeugdach, abstützen. Das Traggestell 3 ist mit einer nicht dargestellten Hub- und Senkeinrichtung gekoppelt, mittels der die Schleif¬ leiste 4 zwischen einer abgesenkten Ruheposition und einer angehobenen Betriebsposition verstellbar ist. In der Be- triebsposition steht die Schleifleiste 4 mit einem Fahrdraht 1 der Oberleitungsanlage an einem wandernden Kontaktpunkt K in Schleifkontakt. Wenngleich nur eine Schleifleiste 4 darge¬ stellt ist, kann der Stromabnehmer 2 auch zwei in Fahrtrichtung v hintereinander angeordnete Schleifleisten 4 aufweisen, die von einer gemeinsamen Wippe des Traggestells 3 getragen werden. Die Oberleitungsanlage kann auch zwei parallel ver¬ laufende Fahrdrähte 1 aufweisen, wobei der Stromabnehmer 2 auch je Fahrdraht 1 eine oder zwei hintereinander angeordnete Schleifleisten 4 umfasst. Eine Schleifleiste 4 besteht hier aus einem länglichen Schleifstück 5, beispielsweise aus Gra- fit oder Kupfer, und einer Schleifstückhalterung 6, in der das Schleifstück 5 auswechselbar befestigt ist. An den seitlichen Enden der Schleifstückhalterung 6 sind nach unten gebogene Auflaufhörner 14 angesetzt.
Erfindungsgemäß ist an einem Bezugspunkt B der Schleifleiste 4, etwa im Bereich eines Endes des SchleifStückes 5, ein Ab¬ standssensor 8 zur Messung eines Abstandes d zwischen Bezugspunkt B und aktuellem Kontaktpunkt K mittels eines Mess- Strahls angeordnet. Der Abstandssensor 8 kann beispielsweise durch einen Lasersensor gebildet werden, der den Abstand mittels LaufZeitmessung bestimmt. Eine Strahlachse S des Mess¬ strahls ist hierzu derart längs der Schleifleiste 4 ausge- richtet, dass der am kontaktierten Fahrdraht 1 reflektierte Messstrahl wenigstens teilweise von einem Detektor des Abstandssensors 8 detektierbar ist. Eine mit dem Abstandssensor 8 verbundene Auswertungseinheit bestimmt aus den Zeit- und Detektorsignalen eine aktuelle Fahrdrahtseitenlage des Strom¬ abnehmers 2 relativ zum Fahrdraht 1, das heißt die Seitenlage der Schleifleiste 4 des Stromabnehmers 2 relativ zum Fahr¬ draht 1. Zur Vergrößerung des abtastbaren Messquerschnitts weist der Abstandssensor 8 eine Optikeinheit 9 auf, bei- spielsweise eine vorgesetzte Linse, die den Messstrahl verti¬ kal auf einen Strahlwinkel o von beispielsweise 1° bis 2° aufweitet. Der Abstandssensor 8 ist geschützt in Fahrtrichtung v hinter der Schleifleiste 4 angeordnet und weist einen geringen Überstand b über einer Schleiffläche 6 des Schleif- Stückes 5 auf, um wenig Angriffs-fläche für einen überstrei¬ fenden Fahrdraht 1 zu bieten. Der Abstandssensor 8 ist im Bereich des Bezugspunktes B über ein federbelastetes Gelenk 12 an die Schleifstückhalterung 7 gekoppelt, so dass der Abstandssensor 8 durch einen überstreifenden Fahrdraht 1 ohne Beschädigung verdrängt werden und anschließend wieder in sei¬ ne ursprüngliche Lage zurückkehren kann. Der Abstandssensor 8 weist ein beispielsweise käfigartiges Schutzgehäuse 10 mit einer Strahlöffnung 11 auf, durch die der Messstrahl hindurchtreten kann. An einem dem Abstandssensor 8 gegenüber liegenden Ende des SchleifStückes 5 ist an der Schleifleiste 4 ein Blendschutz 13 angeordnet, der einen vom Fahrdraht 1 nicht reflektierten Anteil des Messstrahls abschattet. Ebenso schützt der Blendschutz 13 vor Fremdlicht, welches von außen parallel zur Schleifleiste 4 den Abstandsensor 8 stören könn- te.
Auch wenn in FIG 1 und FIG 2 nur ein einzelner Abstandssensor 8 dargestellt ist, können an der Schleifleiste 4 eines erfin¬ dungsgemäßen Fahrzeugs auch zwei Abstandssensoren 8 mit auf- einander zulaufenden Messstrahlen S, o angeordnet sein. Mittels derer können die Abstände d ihrer Bezugspunkte B zum Fahrdraht 1 bestimmt werden, so dass bei bekanntem Abstand der beiden Bezugspunkte B eine Redundanz und/oder eine Mess- genauigkeitserhöhung erzielt wird. Dies kann auch erreicht werden, indem der Stromabnehmer 2 eine Wippe mit zwei in Fahrtrichtung v hintereinander angeordneten Schleifleisten 4 trägt und an jeder der Schleifleisten 4 ein oder zwei Ab- Standssensoren 8 angeordnet sind. Das gleiche gilt, wenn der Stromabnehmer 2 zwei in Fahrtrichtung v nebeneinander angeordnete Schleifleisten 4 trägt, von welchen je eine Schleif¬ leiste 4 mit einem der beiden Fahrdrähte 1 einer zweipoligen Oberleitungsanlage an je einem Kontaktpunkt K in Schleifkon- takt bringbar ist. Dabei sind an einem oder an zwei Bezugs¬ punkten B des Stromabnehmers 2 zwischen den Schleifleisten 4 zwei Abstandssensoren 8 mit voneinander weglaufenden Messstrahlen angeordnet. Bei einem nicht spurgebundenen Fahrzeug, etwa einem Minenfahrzeug oder einem Lastkraftwagen, kann das Traggestell 3 des Stromabnehmers 2 zur Ausführung einer Stellbewegung der Schleifleiste 4 oder Schleifleisten 4 quer zur Fahrtrichtung v ausgebildet sein. Dabei ist eine Stelleinrichtung zur Aus- führung der Stellbewegung in Abhängigkeit der von der Auswertungseinheit bestimmten aktuellen Fahrdrahtseitenlage an¬ steuerbar. Ist die Auswertungseinheit mit einem Fahrerassis¬ tenzsystem des Fahrzeugs verbundenen, welches eine Anzeige¬ einheit zur Ausgabe der aktuellen Fahrdrahtseitenlage für ei- nen Fahrer aufweist und/oder zur Ausführung eines automatischen Lenkeingriffs zur Spurhaltung in Abhängigkeit der aktu¬ ellen Fahrdrahtseitenlage ausgebildet ist, so kann mittels der erfindungsgemäßen Seitenlagebestimmung das Fahrzeug manuell oder automatisch derart gelenkt werden, dass der Stromab- nehmer 2 den Kontakt zum Fahrdraht 1 nicht verliert.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeug mit einem elektrischen oder dieselelektrischen Traktionsantrieb und einem Stromabnehmer (2) zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einer fahrstreckenseitig ange¬ ordneten Oberleitungsanlage, wobei der Stromabnehmer (2) ein fahrzeugseitig angelenktes Traggestell (3) aufweist, welches eine horizontal und quer zu einer Fahrzeuglängsachse (x) aus¬ gerichtete Schleifleiste (4) trägt und mittels dessen die Schleifleiste (4) mit einem Fahrdraht (1) der Oberleitungsan¬ lage an einem Kontaktpunkt (K) in Schleifkontakt bringbar ist, gekennzeichnet durch einen an einem Bezugspunkt (B) der Schleifleiste (4) angeordneten Abstandssensor (8) zur Messung eines Abstandes (d) zwischen Bezugspunkt (B) und aktuellem Kontaktpunkt (K) mittels eines Messstrahls (S, σ) , der derart längs der Schleifleiste (4) ausgerichtet ist, dass der am kontaktierten Fahrdraht (1) reflektierte Messstrahl (S, o) wenigstens teilweise vom Abstandssensor (8) detektierbar ist, und durch eine mit dem Abstandssensor (8) verbundene Auswer- tungseinheit zur Bestimmung der aktuellen Fahrdrahtseitenlage des Stromabnehmers (2) relativ zum Fahrdraht (1) .
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Abstandssensor (8) eine Optikeinheit (9) zur vertikalen Strahlaufweitung des
Messstrahls (S, o) aufweist.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abstandssensor (8) in Fahrtrichtung (v) vor oder hinter der Schleifleiste
(4) und ohne oder mit wenig Überstand (b) über einer Schleif- fläche (6) eines SchleifStückes (5) an eine das Schleifstück
(5) tragende Schleifstückhalterung (7) der Schleifleiste (4) montiert ist.
4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Ab- Standssensor (8) ein Schutzgehäuse (10) mit Strahlöffnung
(11) aufweist.
5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Ab¬ standssensor (8) im Bereich des Bezugspunktes (B) mit der Schleifleiste (4) über ein federbelastetes Gelenk (12) gekop¬ pelt ist.
6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei an der Schleifleiste (4) ein Blendschutz (13) zur Abschattung eines vom Fahrdraht (1) nicht reflektierten Anteils des Messstrahls (S, o) angeordnet ist.
7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei an der Schleifleiste (4) zwei Abstandssensoren (8) mit aufeinander zulaufenden Messstrahlen (S, o) angeordnet sind, mittels de¬ rer die Abstände (d) ihrer Bezugspunkte (B) zum Fahrdraht (1) messbar sind.
8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der
Stromabnehmer (2) eine Wippe mit zwei in Fahrtrichtung (v) hintereinander angeordneten Schleifleisten (4) trägt und an jeder der Schleifleisten (4) ein Abstandssensor (8) oder zwei Abstandssensoren (8) angeordnet ist beziehungsweise sind.
9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der
Stromabnehmer (2) zwei in Fahrtrichtung (v) nebeneinander an- geordnete Schleifleisten (4) trägt, von welchen je eine
Schleifleiste (4) einen der beiden Fahrdrähte (1) einer zwei¬ poligen Oberleitungsanlage an je einem Kontaktpunkt (K) in Schleifkontakt bringbar ist, wobei an einem Bezugspunkt (B) oder an zwei Bezugspunkten (B) des Stromabnehmers (2) zwi- sehen den Schleifleisten (4) zwei Abstandssensoren (8) mit voneinander weglaufenden Messstrahlen (S, o) angeordnet sind.
10. Nicht spurgebundenes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Traggestell (3) des Stromabnehmers (2) zur Ausführung einer Stellbewegung der Schleifleiste (4) oder Schleifleisten (4) quer zur Fahrtrichtung (v) ausgebildet ist, und wobei eine Stelleinrichtung zur Ausführung der Stellbewegung in Abhängigkeit der von der Auswertungseinheit bestimmten aktuellen Fahrdrahtseitenlage ansteuerbar ist.
11. Nicht spurgebundenes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einem mit der Auswertungseinheit verbundenen Fah¬ rerassistenzsystem, welches eine Anzeigeeinheit zur Ausgabe der aktuellen Fahrdrahtseitenlage für einen Fahrer aufweist und/oder zur Ausführung eines automatischen Lenkeingriffs zur Spurhaltung in Abhängigkeit der aktuellen Fahrdrahtseitenlage ausgebildet ist.
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