DE2551805A1

DE2551805A1 - Einrichtung zur beruehrungslosen fahrdrahtmessung bei elektrischen bahnen

Info

Publication number: DE2551805A1
Application number: DE19752551805
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Dipl Ing Einicke
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-11-14
Filing date: 1975-11-14
Publication date: 1977-05-18

Description

Einrichtung zur berührungslosen Fahrdrahtmessung
bei elektrischen Bahnen Zusatz zu Patent ,, ,. .., (Pat,-Anm. P 25 21 229.7) Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur berührungslosen Fahrdrahtmessung bei elektrischen Bahnen, bei der neben einer Messung der Höhe und Seitenlage des Fahrdrahtes mit Hilfe von auf dem Wagendach des Fahrzeuges in bestimmten Winkeln zum Fahrdraht angeordneter fotoelektrischer Sensoren, deren Signale in einer elektronischen Meßwertverarbeitungseinheit ausgewertet werden, die Einrichtung auch zur vorzugsweisen laufenden Bestimmung der Dicke des Fahrdrahtes einsetzbar ist, nach Patent .. .. ..., Patentanmeldung P 25 21 229.7.
Der Fahrdraht ist, besonders durch die Stromabnehmer der Fahrzeuge, ständigem Verschleiß unterworfen. Es ergeben sich Flachstellen, die als Sehne am Kreis darstellbar, sich ständig verbreitern. Nach den Bahnbestimmungen soll bei 20 X Abnutzung an der schlechtesten Stelle die Fahrleitung eines Abschnittes ausgetauscht werden. Das entspricht bei einer 2 Regelfahrleitung von 120 mm Querschnitt einer Lebensdauer von etwa 10 bis 15 Jahren. Um den genauen Zeitpunkt eines erforderlich werdenden Austausches bestimmen zu können, sind Messungen nötig, die jedoch problematisch sind. Ursprünglich stationär mit Meßzangen ausgeführt, lassen sich so mit vertretbarem Aufwand nur einzelne Fahrdrahtstellen genau prüfen, nicht jedoch der Fahrdraht kontinuierlich in seiner ganzen Länge. Letzteres kann nur vom fahrenden Fahrzeug aus durchgeführt werden, wobei die Dicke des Fahrdrahtes als wesentlicher Parameter bei Wartung und Begutachtung des Zustandes des Fahrdrahtes vorzugsweise optisch gemessen wird. Um den Abnutzungsgrad hinreichend genau über die Dicke des Fahrdrahtes optisch messen zu können, muß die Meßeinrichtung den Fahrdraht möglichst eng umfassen. können, da die Flachstellen unten liegen, und sie muß auch sehr genau sein. Beides ist nur aufwendig erreichbar.
Zweck der Erfindung ist es, ein bereits vorgeschlagenes Verfahren weiter zu verbessern. Die Aufgabe besteht darin, ein wirtschaftliches, optisches Verschleißmeßverfahren zu erstellen, das einfach ist und recht genaue Messungen vom fahrenden Fahrzeug aus gestattet.
Diese Aufgabe wird für eine Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daR der durch die Stromabnehmer der Fahrzeuge hervorgerufene Fahrdrahtverschleiß über die Breite des Schleifspiegels am Fahrdraht bestimmbar ist, der als reflektierende Fläche von einem Dunkel/Hell-Übergang und einem Hell/Dunkel-Übergang innerhalb der Fahrdrahtdicke begrenzt ist.
Man kann dabei davon ausgehen, daß der Fahrdraht bereits nach kurzer Einlaufzeit verschmutzt ist und als schwarzer Körper wirkt. Nur der Schleifspiegel wirkt nennenswert reflektierend.
Zweckmäßig ist es dabei, die natürliche Reflektion des Schleifspiegels durch Beleuchtung mit einer zusätzlichen Strahlungsquelle zu erhöhen. Man bekommt so eine scharfe Markierung des Schleifspiegels und die Möglichkeit, Streulicht auszuschalten.
Darüber hinaus sind Messungen auch nachts durchführbar. Die Wahl des Lichts der Strahlungsquelle kann wesentlich zur Erhöhung der Einsatzfähigkeit der Meßeinrichtung beitragen. Vorteilhaft ist es, als Strahlungsquelle polarisiertes Licht in Verbindung mit Polarisationsfiltern vor den fotoelektrischen Sensoren für die Verschleißmessung vorzusehen. Streulicht, das heißt Licht der Umgebung, kann so weitgehend ausgeschaltet werden.Nur das reflektierende Licht einer Polarisationsebene wird zur Auswertung benutzt. Zur Erhöhung des Anteils reflektierten Lichts kann es auch zweckmäßig sein, als Strahlungsquele einen Infrarotstrahler vorzusehen. Bei Metall ist hierbei der Reflektionsfaktor besonders gut, nahe 100 %.
Die Breite des Schleifspiegels am Fahrdraht kann über die zwei, in seitlichem Abstand voneinander befindlichen fotoelektrischen Sensoren der Höhen- und Seitenlagemessung miterfaßt werden. Durch die seitliche Erfassung ist der erfaßbare Bereich jedoch nur schmal. Wesentlich günstiger ist es, wenn ein zusätzlicher fotoelektrischer Sensor Verwendung findet, der durch eine Nachführeinrichtung in konstantem Abstand senkrecht unter dem Fahrdraht gehalten ist. Die Nachführung kann dabei verschieden bewirkt werden. Einmal kann sie in offener Steuerung erfolgen, indem die Führungsgrößen für die Nachführeinrichtung, das heißt, Sollagen in Höhe und Seite aus den Montagedaten der Fahrdrahtaufhängung abgeleitet sind. Da die Lage des Fahrdrahtes vom früheren Montagesollzustand abweichen kann, ist es zweckmäßig, eine genauere Nachführung zu verwenden, bei der als Führungsgrößen für die Nachführeinrichtung die Istwerte der Höhen- und Seitenlagemessung des Fahrdrahtes heranzuziehen sind. Die letztere Methode erfordert dann einen Versatz der fotoelektrischen Sensoren. Der fotoelektrische Sensor für die Verschleißmessung wird zweckmäßig, z.B. l m hinter den fotoelektrischen Sensoren für die Höhen- und Seitenlagemessung,in Fahrtrichtung gesehen, angebracht werden.
Durch das Festhalten des fotoelektrischen Sensors, senkrecht unterhalb des Fahrdrahtes in konstantem Abstand, befindet sich das Abbild des Fahrdrahtes mit dem zu messenden Schleifspiegel in voller Breite auf der Bildebene. Das Blickfeld des fotoelektrischen Sensors braucht über seine Optik nur wenig breiter als die Fahrdrahtdicke gehalten zu werden und gestattet, das Streulicht in Grenzen zu halten. Das nötige Blickfeld des Sensors hängt von der endlichen Genauigkeit der Nachführung ab.
Anhand eines schematischen unmaßstäblichen Ausführungsbeispiels wird das Prinzip der Erfindung im nachstehenden näher erläutert. Die Figur zeigt einen stärker abgenutzten Fahrdraht l (stark vergrößert) mit bereits breitem Schleifspiegel 2. Eine nicht näher dargestellte Nachführeinrichtung hält einen auf einem Fahrzeugdach befindlichen fotoelektrischen Sensor 3, ausgerüstet mit einem Raster von Fotodioden 4, stets senkrecht undin konstanten Abstand h unter dem Fahrdraht 1. Der Schleifspiegel 2 als Meßfeld ist bei dieser Anordnung am breitesten. Man bekommt ein direktes Bild auf die Rasterebene und kann direkt die Lage auswerten. Bei Beleuchtung von außen (Tageslicht; man blickt von unten gegen den Fahrdraht? werden die Konturen des Fahrdrahtes l, wie dargestellt, auf der Rasterebene abgebildet und die dort befindlichen Fotodioden 4 beleuchtet oder abgeschattet. Im vorliegenden Beispiel sind die Fotodioden 4 in den Zonen a bis b bzw. e bis f beleuchtet (heller-Himmel), zwischen b und c bzw. d und e abgeschattet (schwarzer Fahrdrahtteil) und zwischen c und d wiederbeleuchtet (blanker Schleifspiegel).
Jeder Übergang von hell auf dunkel oder umgekehrt wird von der Auswerteelektronik erfat. Ein Lesestrahl tastet dabei die Diodenzeilen laufend ab, z.B. von links nach rechts.
In diesem Fall wäre bei Punkt b der erste Übergang von hell auf dunkel. Dieser Wert wird noch nicht verwendet, erst der zweite Übergang c, von dunkel auf hell, qilt als erster Meßwert. Der dritte Übergang von hell auf dunkel (d) gilt dann als zweiter Meßwert, wonach die Messung abgebrochen werden kann. Aus den beiden Meßwerten (das heißt, der Anzahl der beleuchteten Dioden zu den unbeleuchteten) kann direkt auf die Breite B des Schleifspiegels 2 und damit auf den Grad der Abnutzung des Fahrdrahtes 1 nach der Formel B A . (n2 - nl) geschlossen werden, A stellt darin eine Konstante dar, n2 die Anzahl der beleuchteten und n1 die Anzahl der unbeleuchteten Dioden. Die Auswertung kann sofort oder für den Meßort reproduzierbar später durchgeführt werden.
Wir der Fahrdraht 1 von unten zusätzlich angestrahlt, kann unter völliger Ausschaltung von Streulicht nur mit reflektiertem Licht gearbeitet werden (z.B. Nachbetrieb oder polarisiertes Licht am Tage). Die Verhältnisse sind dann noch ein deutiger, nur der Schleifspiegel 2 wird als Zone c-d als beleuchtet abgebildet.
Durch die Erfindung kann mit guter Meßgenauigkeit der Fahrdrahtverschleiß optisch vom fahrenden Fahrzeug aus festgestellt werden.
7 Seiten Beschreibung 7 Patentansprüche l Bl. Zeichnungen L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche: e Einrichtung zur berührungslosen Fahrdrahtmessung bei elektrischen Bahnen, bei der neben einer Messung der Höhe und Seitenlage des Fahrdrahtes mit Hilfe von auf dem Wagendach des Fahrzeuges in bestimmten Winkeln zum Fahrdraht angeordneter fotoelektrischer Sensoren, deren Signale in einer elektronischen Merjwertverarbeitungseinheit ausgewertet werden, die Einrichtung auch zur vorzugsweisen laufenden Bestimmung der Dicke des Fahrdrahtes einsetzbar ist, nach Patent ......, Patentanmeldung P 25 21 229.7, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Stromabnehmer der Fahrzeuge hervorgerufene Fahrdrahtverschleiß über die Breite des Schleifspiegels (2) am Fahrdraht (1) bestimmbar ist, der als reflektierende Fläche von einem Dunkel/Hell-Übergang (c) und einem Hell/Dunkel-Übergang (d) innerhalb der Fahrdrahtdicke begrenzt ist.
2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die natürliche Reflektion des Schleifspiegels (2) durch Beleuchtung mit einer zusätzlichen Strahlungsquelle erhöht ist.
3.) Einrichtung nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher fotoelektrischer Sensor (3) Verwendung findet, der'durch eine Nachführeinrichtung in konstantem Abstand (h) senkrecht unter dem Fahrdraht(1) gehalten ist.
4.) Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsgrößen für die Nachführeinrichtung aus den Montagedaten der Fahrdrahtaufhängung abgeleitet sind.
5.) Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungsgrößen für die Nachführeinrichtung die Istwerte der Höhen- und Seitenlagemessung des FahrdrahtesCl) heranzuziehen sind.
6.) Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsquelle polarisiertes Licht in Verbindung mit Polarisationsfiltern vor den fotoelektrischen SenSoren für die Verschleißmessung vorgesehen ist.
7.) Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsquelle ein Infrarotstrahler vorgesehen ist.