Die Erfindung betrifft einen Stromabnehmer und ein Verfahren zum Betrieb eines auf einem Dach eines Schienenfahrzeugs anordenbaren Stromabnehmers zur Energieübertragung von einem Fahrdraht einer Oberleitung auf das Schienenfahrzeug, wobei der Stromabnehmer eine Positioniervorrichtung mit einer daran angeordneten Schleifleiste umfasst, wobei mittels der Positioniervorrichtung die Schleifleiste relativ zu dem Fahrdraht bewegbar und zur Ausbildung eines Schleifkontaktes mit einer Andruckkraft in einer Schleifkontaktlage gegen den Fahrdraht drückbar ist, wobei mittels einer Antriebseinrichtung und einer Federeinrichtung der Positioniervorrichtung die Andruckkraft auf die Schleifleiste ausbildbar ist.

Zur Stromversorgung von schienengebundenen aber auch nicht schienengebundenen Fahrzeugen über einen Fahrdraht kommen regelmäßig Schleifleisten aus Kohlenstoff zum Einsatz. Derartige Schleifleisten sind immer einem Verschleiß durch Abrieb des Kohlenstoffmaterials unterworfen. Beim Einsatz solcher Schleifleisten, beispielsweise auf Lokomotiven von Zügen, ist es nötig, diese bereits vor dem Erreichen einer endgültigen Verschleißgrenze auszutauschen, um gefährliche Betriebszustände, Defekte oder Pannen zu vermeiden. Zwar ist regelmäßig in Schleifleisten eine Notabschaltfunktion integriert, welche ein Absenken der Schleiflei ste bei Erreichen eines endgültigen Verschleißgrades, oder bereits vorher bei einer Beschädigung der Schleifleiste, beispielsweise einem Bruch, bewirkt, wobei nach der Auslösung einer solchen Notabschaltung eine weitere Stromversorgung und somit ein weiterer Betrieb des Fahrzeugs j edoch mittels dieser Schleifleiste nicht mehr möglich ist. Zur Vermeidung derartiger Situationen werden Schleifleisten turnusmäßig im Hinblick auf ihren Verschleißgrad hin inspiziert. Diese Inspektionen erfolgen regelmäßig durch Personal, wobei dies nur aufwendig durchzuführen ist, da die Schleifleisten auf einem Dach eines Fahrzeugs, wie beispielsweise einer Lokomotive angebracht sind und aufgrund der am Fahrdraht anliegenden Hochspannung besondere Sicherheitsvorkehrungen eingehalten werden müssen. Derartige Inspektionen werden daher in bestimmen Intervallen in Bahnbetrieb swerken durchgeführt. Zur Vermeidung dieser aufwendigen Kontrollen sind teilweise automatisierte Verschleißüberwachungssysteme bekannt, welche ein Erreichen einer Verschleißgrenze signalisieren können. Bei spielsweise ist aus der WO 2014/173798 A2 eine Schleifleiste mit einer Verschleißanzeigemarkierung bekannt, die mittels einer Infrarotkamera erfassbar ist. Bei einer Passage der an einer Fahrstrecke positionierten Kamera kann die Schleifleiste mittels der Kamera erfasst und durch Bildverarbeitung die Verschleißanzeigemarkierung erkannt werden. Abhängig von einem Erscheinungsbild der Verschließanzeigemarkierung können nun Rückschlüsse auf einen Verschleißgrad der Schleiflei ste gezogen werden. Nachteilig ist hier, dass keine permanente Überwachung eines Verschleißzustandes der Schleifleiste möglich ist, und dass ein technischer Aufwand zur Etablierung einer derartigen Überwachung in einem Schienennetz vergleichswei se groß und damit kostenaufwendig ist.

Weiter kann die Positioniereinrichtung regelmäßig eine Schwinge, eine

Wippeneinrichtung, Gelenkeinrichtung und/oder einen Pantographen, über die bzw. den die Schleifleiste mittels der Federeinrichtung gegen den Fahrdraht gedrückt und so die erforderliche Andruckkraft zur Ausbildung eines sicheren Schleifkontaktes aufgebracht wird. Die Federeinrichtung kann durch einen Luftbalg, Zug- und/oder Druckfedern ausgebildet sein. Im Rahmen der Erfindung ist es auch denkbar, dass ein Luftbalg die Antriebs- und die Federeinrichtung bildet. Die Federeinrichtung gleicht auch Bewegungen des Schienenfahrzeugs sowie einen sich verändernden Verlauf des Fahrdrahts aus. Je nach einem Relativabstand von einem Fahrweg des Schienenfahrzeugs zu dem Fahrdraht und einer Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs können stark wechselnde Kräfte auf die Schleifleiste wirken, wodurch die Schleifleiste stark beansprucht wird. Auch kann die Schleifleiste selbst bzw. die Positioniervorrichtung zum Schwingen angeregt werden. Bei einem Abheben der Schleifleiste von dem Fahrdraht kann ein Lichtbogen entstehen, wodurch ein Verschleiß der Schleifleiste durch einen elektrischen Abbrand erhöht ist. Hieraus ergibt sich insgesamt ein erhöhter Aufwand für eine Wartung des Stromabnehmers und für einen Austausch der Schleifleiste, der von einer Beschaffenheit der Oberleitung abhängig ist. Es ist daher bekannt, im Rahmen von Test- oder Messfahrten mit einem Schienenfahrzeug Streckenab schnitte von Oberleitungen zu prüfen. Dazu muss das speziell dafür vorgesehene Schienenfahrzeug mit einer eigens dafür vorgesehenen Messtechnik, beispielsweise Kameras zur Bildaufnahme des Fahrdrahts, ausgestattet sein. Derartige Prüfungen sind daher kostenintensiv und erlauben lediglich eine Momentaufnahme eines Betrieb szustandes der Oberleitung.

Derartige der Überwachung der Infrastruktur, wie beispielsweise der Oberleitung, dienende Messfahrten werden j edoch nur in regelmäßigen Ab ständen und daher temporär begrenzt durchgeführt. Um auch wartungsintensive Bauteile eines Schienenfahrzeugs regelmäßig kontrollieren zu können, gibt es Bestrebungen diese Bauteile durch am Schienenfahrzeug angeordnete Sensoren für zumindest einen Wartungszyklus, der bei einem Pantographen beispielsweise bei acht Jahren liegen kann, dauerhaft zu überwachen. Oftmal s kommen hierbei j edoch bei gattungsgemäßen Verfahren relativ teure Sensoren, wie beispielsweise optische Komponenten und/oder Fasersensoren zum Einsatz. Weiter ist es nach- teilhaft an den bekannten Überwachungssystemen, dass lokal, d.h. direkt am Schienenfahrzeug und/oder im Bereich des zu überwachenden Anbauteils, keine Vorverarbeitung der Daten stattfindet und somit eine hohe Datenmenge zu übertragen und weiterzuverarbeiten ist.

Auch werden gattungsgemäß lediglich einzelne Sensoren und deren Messwerte isoliert betrachtet und nicht mit weiteren Messwerten, insbesondere den Messwerten unterschiedlicher Sensorarten, zusammengeführt, so dass die Vorteile eines Schwarmeffekts bzw. einer Schwarmintelligenz nur unzureichend oder gar nicht genutzt werden können.

Weiter nachteilig an bekannten Überwachungssystemen und Überwa- chungsverfahren ist es, dass diese nicht energieautark über die gewünschten Zeiträume, insbesondere über mehrere Jahre hinweg, zu betreiben sind, da die bekannten Überwachungssysteme j e nach Sensorik und Ort der Anordnung am Schienenfahrzeug eine externe Energieversorgung, beispielsweise über das Schienenfahrzeug, benötigen. Hierzu sind in nachteiliger Weise Eingriffe in die Schienenfahrzeugelektronik oder Verbindungen zur Schienenfahrzeugelektronik notwendig.

Daher besteht ein großer Bedarf an einem Verfahren zum Betrieb eines Stromabnehmers sowie eines Überwachungssystems mit einem Stromabnehmer, das energieautark betreibbar i st und Sensordaten mehrerer Sensoren zuverlässig erfassen und verarbeiten kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Stromabnehmers, einen Stromabnehmer sowie ein Überwachungssystem mit einem Stromabnehmer vorzuschlagen, das bzw. der einen verbesserten Betrieb, insbesondere eine energieautarke Überwachung, des Stromabnehmers ermöglicht. Ein Verfahren zum Betrieb eines auf einem Dach eines Schienenfahrzeugs anordenbaren Stromabnehmers zur Energieübertragung von einem Fahrdraht einer Oberleitung auf das Schienenfahrzeug kann mit einem Stromabnehmer durchgeführt werden, wobei der Stromabnehmer eine Positioniervorrichtung mit einer daran angeordneten Schleifleiste umfasst, wobei mittel s der Positioniervorrichtung die Schleifleiste relativ zu dem Fahrdraht bewegbar und zur Ausbildung eines Schleifkontaktes mit einer Andruckkraft in einer Schleifkontaktlage gegen den Fahrdraht drückbar ist, wobei mittels einer Antrieb seinrichtung und/oder einer Federeinrichtung der Positioniervorrichtung die Andruckkraft auf die Schleifleiste ausbildbar ist, wobei der Stromabnehmer eine an der Positioniervorrichtung angeordnete Energieversorgungseinheit und eine Messeinheit mit einer Messvorrichtung aufweist, wobei zumindest zwei Sensoren einer Sensoreinrichtung der Messvorrichtung an der Positioniervorrichtung und/oder der Schleifleiste angeordnet sind, und wobei mittels der Energieversorgungseinheit zumindest die zur Energieversorgung der Sensoren der Sensoreinrichtung erforderliche elektrische Energie gewonnen wird, und wobei in der Schleifkontaktlage mittels der Sensoren j eweils Messwerte erfasst werden.

Mittels einer Verarbeitungseinrichtung der Messvorrichtung können die Messwerte verarbeitet werden, wobei es denkbar ist, dass die Verarbeitungseinrichtung die Messwerte zueinander in Beziehung setzen und einen Betrieb sstand des Stromabnehmers und/oder der Oberleitung beschreibenden Kennwert bestimmen kann.

Die Schleifleiste umfasst ein in der Regel aus Kohlenstoff gebildetes Kontaktelement, welches an einem Fahrdraht anliegen und dadurch eine elektrische Verbindung mit diesem herstellen kann. Dieses Kontaktelement ist durch einen Schleifleistenträger gehaltert, welcher wiederum auf einer Gelenkeinrichtung, die als sogenannter Pantograph oder als Schwinge ausgebildet sein kann, angebracht ist. Dieser Pantograph bzw. die Schwinge bildet zusammen mit einem Grundrahmen eine Positionier- Vorrichtung für die Schleifleiste und damit zusammen mit der Schleifleiste einen sogenannten Stromabnehmer aus. Dieser ist dann seinerseits auf einem Dach eines Fahrzeugs, bevorzugt über den Grundrahmen, angebracht, um den über dem Fahrzeug befindlichen Fahrdraht zu kontaktieren. Im Rahmen der Erfindung kann die Positioniervorrichtung bevorzugt einen Grundrahmen, eine Gelenkeinrichtung und eine Wippeneinrichtung aufweisen. Der Grundrahmen kann am Schienenfahrzeug anordenbar sein. Die Wippeneinrichtung kann die Schleifleiste tragen. Die Gelenkeinrichtung kann zwischen Grundrahmen und Wippeneinrichtung angeordnet und kann an den Grundrahmen und/oder die Wippeneinrichtung angelenkt sein. Die Gelenkeinrichtung kann bevorzugt einen Oberarm und einen Unterarm aufweisen, die gelenkig miteinander verbunden sind. Oberarm und Unterarm können auch al s Oberschere und Unterschere ausgebildet sein. Der Oberarm kann gelenkig mit der Wippeneinrichtung verbunden sein und/oder der Unterarm kann gelenkig mit dem Grundrahmen verbunden sein. Die gelenkige Verbindungsstelle zwischen Oberarm und Unterarm der Gelenkeinrichtung kann auch als Knie der Gelenkeinrichtung oder der Positioniervorrichtung bezeichnet werden.

Mittels der Positioniervorrichtung kann die Schleifleiste gegen den Fahrdraht gedrückt und die erforderliche Andruckkraft zur Ausbildung eines sicheren Schleifkontaktes aufgebracht werden. Die Andruckkraft kann durch einen Luftbalg, Zug- und/oder Druckfedern aufgebracht werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Andruckkraft motorisch mittels eines Elektromotors und/oder eines Aktors aufgebracht wird. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zumindest ein Sensor, beispielsweise ein Stromsensor und/oder ein Spannungssensor, an dem Elektromotor und/oder Aktor angeordnet sind und zur Messung von Strom und/oder Spannung mit diesem Zusammenwirken. Da der Elektromotor und/oder der Aktor regelmäßig auf dem Potential des Schienenfahrzeugs angeordnet sind, kann eine Datenübermittlung an eine Auswer- teinheit, eine Verarbeitungseinrichtung und/oder eine Basiseinheit kabellos, bevorzugt per Bluetooth, erfolgen.

Die Positioniervorrichtung kann elektrisch oder pneumatisch betrieben und/oder gesteuert werden und entsprechend anhand von Spannungs- und Strommessung (elektrisch) und/oder anhand zumindest eines Drucksensors (pneumatisch/hydraulisch) überwacht werden.

Bei dem Verfahren kann es vorgesehen sein, dass der Stromabnehmer eine Messeinheit mit einer Messvorrichtung umfasst, die ihrerseits eine Sensoreinrichtung mit zumindest zwei Sensoren aufweist. Die Sensoren können an der Positioniervorrichtung und/oder Schleifleiste angeordnet sein, können j edoch auch prinzipiell an einer beliebigen Stelle des Stromabnehmers angeordnet sein. Mittels der Sensoreinrichtung bzw. der Sensoren können in der Schleifkontaktlage jeweils unterschiedliche Messwerte der Positioniervorrichtung und/oder der Schleifleiste erfasst werden. Bei diesen Messwerten handelt es sich um physikalische Messgrößen, die mit der Positioniervorrichtung, der Schleifleiste oder der Oberleitung in einer direkten Wirkbeziehung stehen und während eines Betrieb s des Stromabnehmers veränderlich sind.

Mittels der Verarbeitungseinrichtung können die j eweil s mit den Sensoren gemessenen Messwerte bzw. die Messgrößen verarbeitet und ein Kennwert bestimmt werden, der geeignet ist, einen Betriebszustand des Stromabnehmers und/oder der Oberleitung zu beschreiben. Die Basiseinheit kann eine Verarbeitungseinrichtung umfassen.

Vorteilhafterweise kann die Verarbeitungseinrichtung zur Bestimmung des Kennwertes die j eweiligen Messwerte der Sensoren zueinander in Beziehung setzen. Hierdurch wird es möglich weiterführende Informationen in Form des Kennwerts über einen Betriebszustand des Stromabnehmers und/oder der Oberleitung zu erhalten. Die Verarbeitungseinrichtung kann eine Berechnung mit zumindest zwei Messwerten zumindest zweier Sensoren durchführen. Bei den Messwerten kann es sich j e nach Art der Sensoren um Messwerte gleicher oder unterschiedlicher Art handeln. Beispiel sweise kann mit einem ersten Sensor eine vertikale Bewegung der Positioniervorrichtung und mit einem zweiten Sensor eine vertikale Bewegung der Schleiflei ste gemessen werden. Die Verarbeitungseinrichtung setzt dann beide Messwerte in Beziehung, beispielsweise dadurch, dass ein Zusammenhang beider Messwerte von der Verarbeitungsvorrichtung bei der Berechnung des Kennwerts berücksichtigt wird, bei spielsweise eine Unebenheit in einem Fahrweg relativ zu einem ebenen Fahrdraht oder umgekehrt. Ist dann eine vertikale Bewegung von Schleifleiste und Positioniervorrichtung identisch, i st die Bewegung von dem Verlauf des Fahrdrahts induziert, und nicht von dem Fahrweg.

Der Kennwert kann ein parametrierter Wert, eine Kenngröße, eine Kennzahl oder ein Datensatz sein. Der Kennwert kann auch innerhalb eines Datensatzes enthalten sein. Insbesondere ist vorgesehen die Messwerte mittels der Verarbeitungseinrichtung digitaltechnisch zu verarbeiten, um so einen digital weiterverarbeitbaren Kennwert zu erhalten. Die Verarbeitungseinrichtung ist daher durch zumindest eine digitale elektronische Schaltung ausgebildet, die analoge und/oder digitale Signale des Sensors verarbeiten kann. Die Verarbeitungseinrichtung kann beispielsweise auch eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), ein integrierter Schaltkreis (IC) oder ein Computer sein.

Dadurch, dass die Verarbeitungseinrichtung den Kennwert bestimmen kann, der geeignet ist, den Betrieb szustand des Stromabnehmers und/oder der Oberleitung zu beschreiben, wird es möglich, den Betriebszustand des Stromabnehmers und/oder der Oberleitung zu bestimmen, diesen zu überwachen und/oder Einfluss auf den Betrieb szustand des Stromabnehmers zu nehmen. Unter einem Betriebszustand wird eine strukturelle, variable Eigenschaft des Stromabnehmers bzw. der Oberleitung verstanden, die während eines Betrieb s vorliegt. Da der Betriebszustand des Stromabnehmers ganz wesentlich auch von einer Beschaffenheit bzw. einem Betrieb szustand des Fahrwegs abhängig ist, kann der Kennwert auch den Betriebszustand des Fahrwegs beschreiben. Insgesamt kann so gezielt eine Wartung des Stromabnehmers, der Oberleitung und des Fahrwegs durchgeführt werden, ohne das turnusmäßige Wartungsintervalle eingehalten oder Prüffahrten mit einem Schienenfahrzeug durchgeführt werden müssten. Insgesamt wird es so möglich, einen Stromabnehmer bzw. eine Oberleitung kostengünstiger, und damit ein Schienenfahrzeug insgesamt wirtschaftlicher, zu betreiben.

Die erfindungsgemäße Energieversorgungseinheit gewinnt die zumindest zur Energieversorgung der Sensoren der Sensoreinrichtung erforderliche Energie selbst direkt am Stromabnehmer, sodass die Messeinheit auch über einen längeren Zeitraum, beispielsweise mehrere Jahre, energieautark mitbetrieben werden kann und kein Eingriff in die Elektronik des Schienenfahrzeugs notwendig ist. Bevorzugt gewinnt die Energieversorgungseinheit die zur Energieversorgung der vollständigen Messeinheit, zumindest bestehend aus Messvorrichtung und Verarbeitungseinrichtung, erforderliche Energie. Es ist denkbar, dass die Verarbeitungseinrichtung zusätzlich eine Datenkonzentratoreinrichtung umfasst und zudem eine Auswerteeinheit und eine Steuervorrichtung in die Messeinheit integriert sind. Insofern Auswerteeinheit, Steuervorrichtung und/oder Datenkonzentratoreinrichtung am Stromabnehmer vorgesehen sind, gewinnt die Energieversorgungseinheit bevorzugt auch die für deren Betrieb der Auswerteeinheit, Steuervorrichtung und/oder Datenkonzentratoreinrichtung erforderliche Energie. Die Energieversorgungseinheit weist bevorzugt zumindest eine Energieversorgungseinrichtung auf.

Wie vorab beschrieben lassen sich aus den Messwerten mindestens zweier Sensoren eine Vielzahl von Kennwerten oder eine Gruppe von Kennwerten bestimmen. Beispielsweise lässt sich durch die Auswertung einer Gruppe von Kennwerten ein Modell der mit dem Schienenfahrzeug befahrenen Strecke ermitteln, und/oder es lässt sich dem Streckenabschnitt ein von den erfassten Messwerten abhängiger Fingerabdruck zuordnen. Die Ermittlung des Fingerabdrucks der befahrenen Strecke basiert darauf, dass die Oberleitung an j eder Stelle ein individuelles Profil aufweist, das mittels Sensorik erfasst werden kann. Um das individuelle Profil an j eder Stelle zuverlässig einer geographischen Position zuordnen zu können, kann ein Positionssensor, wie beispielsweise ein GPS-Sensor, vorgesehen sein, dessen Daten mit dem Profil der Oberleitung verknüpft werden können. Dabei wurde es im Rahmen der Erfindung erkannt, dass typische Komponenten der Oberleitungsinfrastruktur, wie Masten, Hänger, Verankerungen, Trenner und/oder Übergänge, einen charakteristischen Fingerabdruck der Oberleitung oder des Schienennetzes beeinflussen und/oder erzeugen können. Somit kann ein charakteristischer Fingerabdruck eines Oberleitungsabschnitts bzw. eines Streckenab schnitts beim Befahren dieses Streckenabschnitts oder Oberleitungsabschnitts erzeugt werden. Anhand der einzigartigen Charakteristik der Oberleitung lässt sich nach Aufnahme des Fingerabdrucks der Oberleitung ein Defekt der Oberleitung einem Ort des Defekts zuordnen. Insbesondere bei mehrmaligem Befahren des gleichen Oberleitungsabschnitts lässt sich durch Vergleich der gemessenen Fingerabdrücke der Oberleitungsabschnitte mit zuvor gemessenen Fingerabdrücken der Oberleitungsabschnitte und/oder einem Abgleich mit den Messwerten weiterer Sensoren, die beispielsweise Messwerte zum Zustand des Stromabnehmers erfassen, identifizieren, ob die Ursache eines Defekts auf die Oberleitung oder den Pantographen zurückzuführen ist. Auch i st es denkbar, dass im Rahmen der Erfassung des Fingerabdrucks eines Oberleitungsab schnitts und/oder losgelöst von der Erfassung eines Fingerabdrucks eines Oberleitungsabschnitts die Höhe der Oberleitung, sowohl unter Kontakt als auch freihängend, erfasst werden kann und/oder aus den Messwerten abgeleitet werden kann.

Auch ist es denkbar, dass der mittel s des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmbare Kennwert einen Abnutzungsgrad der Schleifleiste, wie bei spielsweise eine reguläre Abnutzung während des Betriebs und/oder eine ungewollte bzw. ungeplante Abnutzung, wie beispielsweise Ausbrüche am Kontaktelement, beschreibt. Weiter können Anpressdruck, Hebe- Zeiten und/oder Senkzeiten des Stromabnehmers bestimmt werden. Auch ist es denkbar, dass der Zustand einzelner Komponenten des Stromabnehmers, insbesondere der Positioniervorrichtung, durch einen Kennwert beschrieben werden. So kann der Kennwert gemäß einer Ausführungsform den Betriebszustand einer Schwinge, einer Wippe, einer Gelenkführung, eines Pantographen und/oder einer Federeinrichtung beschreiben.

Zusätzlich ist es denkbar, dass der den Betriebszustand des Stromabnehmers und/oder der Oberleitung beschreibende Kennwert aus Messwerten zu Stromstärke und/oder Spannung, die über den Stromabnehmer abfällt, ermittelt wird. Diese Messwerte können der Verarbeitungseinrichtung zugeführt, durch die Verarbeitungseinrichtung zueinander in Beziehung gesetzt werden und somit ein einen Betriebszustand des Stromabnehmers und/oder der Oberleitung beschreibender Kennwert ermittelt werden.

Aufgrund der autarken Ausbildung des Stromabnehmers und insbesondere der Messeinheit anhand der am Stromabnehmer angeordneten Energieversorgungseinheit, ist die Messeinheit unabhängig vom Schienenfahrzeug betreibbar, wobei die Messeinheit bevorzugt eine drahtlose Datenübertragung zur Übermittlung von Messwerten und/oder Kennwerten nutzt. Messeinheit und Energieversorgungseinheit können somit auch nachträglich in vorteilhafter Weise auf einem Stromabnehmer angeordnet bzw. nachgerüstet werden und unabhängig von Informationen und elektrischer Versorgung durch das Schienenfahrzeug betrieben werden. Die elementaren Funktionen eines Stromabnehmers werden daher durch die Messeinheit und die Energieversorgungseinheit nicht beeinflusst und auch ein Eingriff in weitere Komponenten des Schienenfahrzeugs ist nicht notwendig. Um diese vorteilhafte Unabhängigkeit vom Schienenfahrzeug zu gewährleisten, gewinnt die Energieversorgungseinheit zumindest die zum Betrieb der Sensoren der Sensoreinrichtung erforderliche Energie, bevorzugt die für den Betrieb der gesamten Messeinheit erforderliche Energie. Durch die Verwendung sparsamer Prozessoren in Verbindung mit intelligenten Verarbeitungsalgorithmen benötigt die Messeinheit im Mittel ca. 0,5 bi s 5 Watt, bevorzugt im Mittel nur ca. 1 Watt, elektrische Leistung. Diese geringe Leistungsaufnahme ist im Vergleich zu der mittels des Stromabnehmers transferierten Leistung vernachlässigbar.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In den Rahmen der Erfindung fallen zudem sämtliche Kombinationen aus mindestens zwei in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Es versteht sich, dass die zu dem Verfahren gemachten Ausführungen sich in äquivalenter Weise auf den erfindungsgemäßen Stromabnehmer und das Über- wachungssystem beziehen, ohne für diese separat genannt zu werden. Hierbei versteht es sich insbesondere, dass sprachübliche Umformungen und/oder ein sinngemäßes Ersetzen von j eweiligen Begrifflichkeiten im Rahmen der üblichen sprachlichen Praxis, insbesondere das Verwenden von durch die allgemein anerkannte Sprachliteratur gestützten Synonymen, von dem vorliegenden Offenbarungsgehalt umfasst sind, ohne in ihrer j eweiligen Ausformulierung explizit erwähnt zu werden.

Die zumindest zur Energieversorgung der Sensoren der Sensoreinrichtung erforderliche elektrische Energie kann mittels einer ersten Energieversorgungseinrichtung aus einem am Stromabnehmer anliegenden Wechselstrom gewonnen werden und/oder mittels einer zweiten Energieversorgungseinrichtung anhand eines am Stromabnehmer anliegenden Gleichstroms gewonnen werden. Bevorzugt weist der Stromabnehmer eine erste und eine zweite Energieversorgungseinrichtung auf. Dann kann vorteilhafterweise unabhängig von der Art der Stromversorgung des Schienenfahrzeugs, beispielswei se kann diese über ein Wechselstromnetz oder über ein Gleichstromnetz erfolgen, der energieautarke Betrieb der Messeinheit gewährleistet werden. So kann bei Betrieb des Stromabnehmers in einem Wechselstromnetz die erste Energieversorgungseinrichtung eingesetzt werden, die im Rahmen der Erfindung auch als Wechselstrom- Energieversorgungseinrichtung bezeichnet ist, und bei Betrieb des Stromabnehmers in einem Gleichstromnetz die zweite Energieversorgungseinrichtung, die im Rahmen der Erfindung auch als Gleichstrom- Energieversorgungseinrichtung bezeichnet ist, eingesetzt werden, um zumindest die zur Energieversorgung der Sensoren der Sensoreinrichtung erforderliche elektrische Energie zu gewinnen.

Somit kann die Energieversorgungseinheit, um sowohl bei am Stromabnehmer anliegendem Gleichstrom al s auch Wechselstrom eine autarke Energieversorgung der Messeinheit sicherzustellen, zwei auf unterschiedlichen Prinzipien beruhende, am Stromabnehmer angeordnete Energieversorgungseinrichtungen umfassen. Bevorzugt sind eine Gleichstrom- Energieversorgungseinrichtung (DC-Energy-Harvester) und eine Wechselstrom-Energieversorgungseinrichtung (AC-Energy-Harvester) am Stromabnehmer angeordnet.

Sofern der Stromabnehmer in einem Wechselstromnetz betrieben wird, d.h. dass am Stromabnehmer Wechselspannung anliegt, wird der Wechsel strom innerhalb der Energieversorgungseinrichtung genutzt, um in eine Ringkernspule einen Wechselstrom zu induzieren, der mittels der Energieversorgungseinheit und/oder in einer Basiseinheit der Messeinheit in eine für die Messeinheit nutzbare Gleichspannung umgewandelt wird. Zur Übertragung des Stroms von der Oberleitung zum Schienenfahrzeug kann der Stromabnehmer in bekannter Art und Weise zumindest ein Stromband, bevorzugt vier Strombänder, aufweisen. Im Rahmen der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn an der Stelle, an der der Strom von der Gelenkeinrichtung des Stromabnehmers an den Grundrahmen mittels zumindest eines Strombands übergeben wird, ein Bolzen am Grundrahmen angeordnet ist, über den eine Ringkernspule geschoben ist und der, beispielsweise mittels eines Kabelschuhs, an das Stromband anschließbar ist. Der Wechselstrom fließt somit durch den Bolzen und induziert in der Ringkernspule ebenfalls einen Wechselstrom, der in eine für die Messeinheit nutzbare Gleichspannung gewandelt werden kann. Der Bolzen i st bevorzugt derart ausgebildet, dass der Stromfluss durch die Strombänder von der Oberleitung zum Schienenfahrzeug nicht beeinträchtigt wird. Es ist denkbar, dass an j edem der Strombänder eines Stromabnehmers eine Wechselstrom-Energieversorgungseinrichtung angeschlossen ist. Beispielsweise kann ein Stromabnehmer vier Strombänder und vier Wechselstrom-Energieversorgungseinrichtungen aufweisen, wobei j ede der Wechselstrom-Energieversorgungseinrichtungen einem Stromband des Stromabnehmers zugeordnet ist.

Die Energiegewinnung bei Betrieb eines Stromabnehmers in Gleichstromnetzen mittels der Gleichstrom-Energieversorgungseinrichtung, beruht auf einem Spannungsabfall aufgrund des Wiederstands der Strombänder des Stromabnehmers. Im Rahmen der Erfindung wurde es erkannt, dass der Stromabnehmer, insbesondere die Strombänder des Stromabnehmers einen Widerstand, regelmäßig von lediglich einigen Milliohm (mQ), aufweisen. Beim Betrieb in einem Gleichstromnetz fällt aufgrund des Widerstands des Stromabnehmers j e nach Stromstärke an diesem Widerstand eine Spannung ab . Diese Spannung kann beispielsweise einige hundert Millivolt (mV) betragen. Die am Stromabnehmer bzw. an den Strombändern aufgrund des Widerstands des Stromabnehmers bzw. der Strombänder abfallende Spannung kann abgegriffen werden und zur Energieversorgung der Messeinheit genutzt werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Gleichstrom- Energieversorgungseinrichtung eine elektrische Leitung umfasst, die entlang des Stromabnehmers, insbesondere entlang der Gelenkeinrichtung des Stromabnehmers von der Wippeneinrichtung zum Grundrahmen des Stromabnehmers verlegt ist. Diese erste elektrische Leitung kann als Bypass-Leitung bezeichnet sein und beispielsweise in einer an dem Grundrahmen angeordneten Basiseinheit enden. Über eine weitere, zweite elektrische Leitung kann die Basiseinheit wieder mit einem am Grundrahmen des Stromabnehmers anliegenden Ab schnitts eines Strombandes kontaktiert werden. Somit erfolgt eine Parallelschaltung aus Stromband des Stromabnehmers und der parallel dazu über die Basiseinheit geführten ersten und zweiten elektrischen Leitungen. Dabei wurde es als Wesentlich erkannt, dass die von der Wippeneinrichtung des Stromabnehmers zur Basiseinheit geführte erste elektrische Leitung einen, insbesondere wesentlich, höheren Wiederstand als das Stromband des Stromabnehmers aufweist.

Die Energieversorgungseinheit kann einen Spannungswandler, wie einen Boost-Converter und/oder einen Buck-Converter, aufweisen. Zudem kann die Energieversorgungseinheit einen Energiespeicher aufweisen, der eine zeitversetzte Energieabgabe j e nach Bedarf der Messeinheit ermöglicht. Im Ergebnis ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung mit geringen Hardware-Kosten eine autarke und qualitativ hochwertige Überwachung der Interaktion zwischen Stromabnehmer und Oberleitung bzw. Fahrdraht der Oberleitung sowie deren Zuständen, die als Kennwert ausgebbar sind.

Als ein Messwert kann eine Winkellage der Positioniervorrichtung eine Beschleunigung, eine Geschwindigkeit, eine Rotation, eine Frequenz, eine Temperatur, eine Beleuchtungsstärke, eine Kraft, eine Stromstärke, eine Spannung, ein elektrischer Widerstand, eine Distanz, eine Masse, ein Luftdruck, ein Schall, ein Verschleiß und/oder eine Ortsposition kontinuierlich oder diskontinuierlich erfasst und verarbeitet werden. Eine Beschleunigung kann mit einem Gyrosensor einfach gemessen werden. Mit der Winkellage der Positioniervorrichtung kann eine Auslenkung einer Wippeneinrichtung oder eines Pantographen relativ bezogen auf das Schienenfahrzeug an einem Drehpunkt der Wippeneinrichtung bzw. des Pantographen gemessen werden. Dazu kann beispielsweise ein Drehpotentionmeter an dem Drehpunkt oder ein anderer geeigneter Sensor, beispielsweise ein Gyrosensor zur Messung eines Neigungswinkels oder einer Rotation, verwendet werden. Eine Temperatur kann mit einem Temperatursensor an der Positioniervorrichtung, bzw. an einer Wippeneinrichtung oder einem Pantographen, oder der Schleifleiste gemessen werden, sodass beispielsweise festgestellt werden kann, ob die Gefahr einer Vereisung des Fahrdrahts besteht. Die Messung einer Beleuchtungsstärke kann mit einem optischen Sensor oder auch einer Kamera, die dann den Sensor ausbildet, erfolgen. Dadurch können beispielsweise Unregelmäßigkeiten an einer Oberfläche des Fahrdrahts oder Lichtbögen festgestellt werden. Eine Kraft kann mittels eines Dehnungsmessstreifens, eines Kraftsensors, eines Drucksensors oder dergleichen ermittelt werden. Beispielsweise kann dann eine Andruckkraft in Abhängigkeit eines Luftdrucks eines Zylinders der Positioniervorrichtung gemessen werden. Eine Stromstärke bzw. eine Spannung ist mit einem Amperemeter bzw. mit einem Voltmeter als ein Sensor messbar. Ein Widerstand kann aus Stromstärke und Spannung ermittelt werden und ein Maß für eine Kontaktgüte sein, sowie Auskunft über einen Verschleißzustand des Schleifstücks geben. Beispielsweise kann dann eine Qualität einer Energieübertragung zwischen Schleifstück und Fahrdraht bestimmt werden. Die Masse kann ebenfalls mittels eines Kraftsensors ermittelt werden. Ein Luftdruck kann an einem Luftbalg oder einem Druckzylinder zum Aufbringen der Andruckkraft gemessen werden. Eine Ortsposition des Stromabnehmers kann durch ein Satellitennavigationssystem, beispielsweise GPS, leicht ermittelt werden. Ein Schall kann durch ein Mikrofon gemessen werden, sodass Geräusche als Messwerte ausgewertet werden können. Ein Verschleiß kann mittels eines Sensors gemessen werden, mit dem eine Höhe bzw. Dicke einer Schleifleiste messbar i st. Die Messwerte können kontinuierlich bzw. fortlaufend ermittelt und verarbeitet werden. Auch ist es möglich, die Messwerte diskontinuierlich zu erfassen und zu verarbeiten, beispielsweise zu festgelegten Zeitpunkten oder bei bestimmten Anlässen.

Es ist denkbar, dass als ein Sensor zumindest ein Beschleunigungssensor verwendet wird, der an der Schleifleiste und/oder der Positioniervorrichtung angeordnet sein kann. Der Sensor kann ein rotatorischer oder translatorischer Beschleunigungssensor bzw. Schwingungssensor sein, der zur Messung einer Bewegung bzw. Beschleunigung der Positioniervorrichtung und/oder der Schleifleiste verwendet werden kann. Beispielsweise kann mittels des Beschleunigungssensors eine Bewegung der Schleifleiste an dem Fahrdraht detektiert werden, wobei dann aus der Bewegung Rückschlüsse auf eine Gestalt des Fahrdrahts und/oder der Schleifleiste gezogen werden können. So kann beispielsweise ein Absatz im Verlauf des Fahrdrahts, der ein Abheben der Schleifleiste von dem Fahrdraht bewirken kann, leicht ermittelt werden. Spezielle Messfahrten oder Vorort-Inspektionen der Oberleitung zur Ermittlung derartiger Fehlstellen sind dann nicht mehr erforderlich. Weiter bewirkt eine Änderung der Schleifleiste in Folge von Verschleiß bzw. Abrieb eine geometrische Änderung der Schleifleiste. Hieraus kann sich ein Unterschied zwischen einer neuen und einer verschlissenen Schleifleiste ergeben. Da die Schleifleiste während der Fahrt des Schienenfahrzeugs regelmäßig mit dem Fahrdraht kontaktiert ist und von diesem bestrichen wird, kann die Verarbeitungseinrichtung aus einer Bewegung der Schleifleiste zusammen mit einem weiteren Messwert, beispiel sweise einer Bewegung der Positioniervorrichtung, eine Veränderung der Schleifleiste ableiten. Auch kann vorgesehen sein, dass in der Verarbeitungsvorrichtung Bewegungsprofile von neuen und verschlissenen Schleifleisten gespeichert sind, wobei die Verarbeitungsvorrichtung einen Vergleich durchführen und einen Verschleißzustand bzw. einen Verbrauch der Schleifleiste ermitteln kann. Dieser Verschleiß kann dann auch in Form des Kennwerts ausgegeben werden. Darüber hinaus kann ein Bruch oder eine Deformation der Schleifleiste sowie eine Beschädigung der Oberleitung einfach ermittelt werden.

Weiter kann zumindest ein Sensor verwendet werden, der innerhalb der Schleifleiste, an der Schleifleiste, an einem Befestigungslager der Schleifleiste oder an einer die Schleifleiste halternden Wippeneinrichtung der Positioniervorrichtung angeordnet sein kann. Folglich kann der Sensor beispielsweise in einer Ausnehmung der Schleifleiste bzw. eines Kontaktelements der Schleifleiste angeordnet sein. Weiter kann der Sensor auch direkt an der Schleifleiste bzw. einem Schleifleistenhalter der Schleifleiste angebracht sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Sensor als Schwingungssensor ausgebildet sein und an dem Befesti- gungslager der Schleifleiste angeordnet sein. Die Schleifleiste kann beispielsweise zwei Befestigungslager aufweisen, mittels der die Schleifleiste an der Positioniervorrichtung befestigt ist. Darüber hinaus kann an der Wippeneinrichtung eine weitere Schleifleiste angeordnet sein, die ebenfalls einen Sensor aufweist, sodass auch diese Schleifleiste mittels der Messeinheit überwachbar ist. Gleichfalls ist es möglich, dass die Sensorvorrichtung mehr als zwei Sensoren umfasst, die an den vorgenannten Punkten angeordnet sind, um so den Kennwert noch genauer bestimmen zu können.

Ergänzend oder alternativ können in die Schleifleiste, insbesondere in das Kontaktelement der Schleiflei ste, eingebrachte Aussparungen, wie bspw. Bohrungen, mittels einer Abriebssensorik detektiert werden. Die Abriebssensorik kann einen Beschleunigungssensor aufweisen. Parallel zur Fahrtrichtung können mindestens drei Aussparungen in horizontalem Abstand in das Kontaktelement der Schleifleiste, bevorzugt das Kontaktelement der Schleifleiste durchgreifend, auf der Höhe einer Verschleißgrenze eingebracht werden. Diese Aussparungen werden beim Erreichen der Verschleißgrenze freigelegt und verursachen durch den Kontakt zur Oberleitung eine unter Berücksichtigung der Zuggeschwindigkeit charakteristische Vibrationen. Diese Vibrationen können beispielsweise mit zumindest einem Beschleunigungssensor detektiert werden. Bevorzugt weisen die Aussparungen einen Durchmesser von 2 bis 5 mm auf. Weiter bevorzugt weisen die Aussparungen einen Durchmesser von 3 mm auf.

Die Positioniervorrichtung kann eine die Schleifleiste halternde Wippeneinrichtung und eine am Schienenfahrzeug angeordneten Grundrahmen und eine zwischen Grundrahmen und Wippeneinrichtung angeordnete Gelenkeinrichtung aufweisen. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zumindest ein an der Wippeneinrichtung angeordneter Sensor und zumindest eine an der Gelenkeinrichtung und/oder dem Grundrahmen angeordnete Energieversorgungseinrichtung verwendet werden. Durch die Anordnung eines Sensors an der Wippeneinrichtung können Messwerte nahe des Kontaktelements und des Fahrdrahts der Oberleitung, beispielsweise mittels eines Beschleunigungs- oder Schwingungssensors, erfasst werden. Bevorzugt ist eine erste elektrische Leitung einer Gleichstrom-Energieversorgungseinrichtung an der Gelenkeinrichtung angeordnet und eine Wechselstrom- Energieversorgungseinrichtung am Grundrahmen der Positioniervorrichtung angeordnet. Der durch eine erste und/oder zweite Energieversorgungseinrichtung, beispielswei se eine Wechselstrom- Energieversorgungseinrichtung und eine Gleichstrom- Energieversorgungseinrichtung, gewonnene Strom kann an eine, bevorzugt am Grundrahmen befestigte, Basi seinheit geleitet werden und dort umgewandelt und/oder weiterverteilt werden.

Wie bereits zuvor beschrieben, kann die Positionierungsvorrichtung eine die Schleifleiste haltende Wippeneinrichtung und einen am Schienenfahrzeug angeordneten Grundrahmen und eine zwischen Grundrahmen und Wippeneinrichtung angeordnete Gelenkeinrichtung aufweisen. Die Messwerte zumindest zweier Sensoren können dann an eine an der Gelenkeinrichtung und/oder der Wippeneinrichtung angeordnete Datenkonzentratoreinrichtung zur Datenkonzentration übermittelt werden. Die Übermittelung erfolgt bevorzugt kabelgebunden. Durch die Verwendung von Datenkonzentratoreinrichtungen können eine Vielzahl an Sensoren einer Messeinheit und/oder mehrere Messeinheiten über eine Baumstruktur der Busverkabelung verknüpft werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde es erkannt, dass eine Verkabelung in Baumstruktur vorteilhaft gegenüber einer linearen Struktur, wie bei spielsweise bei einem bekannten linearen CAN-Bus, ist. Insbesondere ist die Baumstruktur mittel s einer einfachen und symmetrischen Verkabelung ausbildbar und weist eine wesentlich erhöhte Flexibilität gegenüber einer linearen Verkabelung auf. Auch kann durch die Nutzung von Datenkonzentratoreinrichtungen die Datenmenge konzentriert bzw. reduziert werden, sodass nur ausgewählte und/oder bereits weiterverarbeitete Daten übermittelt werden müssen. Dies reduziert den Aufwand des Datentransfers maßgeblich. Um eine erfindungsgemäße Baumstruktur der Verkabelung auszubilden kann an einer Wippeneinrichtung und/oder einer Schleifleiste bzw. einem Kontaktelement eine Datenkonzentratoreinrichtung vorgesehen sein. Bevorzugt können j e Wippeneinrichtung zwei Datenkonzentratoreinrichtungen vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann an der Gelenkeinrichtung, insbesondere im Bereich des Knies der Gelenkeinrichtung, also im Bereich des Gelenks zwischen Oberarm und Unterarm, ein Datenkonzentratoreinrichtung vorgesehen sein. Somit kann eine erste Datenkonzentration direkt an der Wippeneinrichtung erfolgen und eine weitere Datenkonzentration an der Gelenkeinrichtung. Es ist denkbar, dass die Datenkonzentratoreinrichtung einen Beschleunigungssensor, ein Gyroskop und/oder einen Rotationssensor aufweist. Beispielsweise kann eine am Knie der Gelenkeinrichtung vorgesehene Kniedatenkonzentratoreinrichtung über zumindest ein Gyroskop und einen Beschleunigungssensor sowie über die Analytik der Messung des Winkels am Knie die Höhe der Wippeneinrichtung gegenüber dem Schienenfahrzeug feststellen. Zusätzlich kann die am Knie angeordnete Datenkonzentratoreinrichtung Informationen über eine seitliche Auslenkung der Gelenkeinrichtung und somit des Stromabnehmers erfassen. Die Datenkonzentratoreinrichtung am Knie der Gelenkeinrichtung kann auch zum Aktivieren einer Messeinheit genutzt werden. So kann mittels des Datenkonzentratoreinrichtung festgestellt werden, ob die Schleifleiste aufgrund der Beabstandung der Wippeneinrichtung vom Schienenfahrzeug am Fahrdraht anliegt und/oder ob der Zug sich bewegt. Bei Bewegung des Zuges und/oder Anlage der Schleifleiste am Fahrdraht der Oberleitung kann die Messeinheit aktiviert werden. Eine Aktivierung kann alternativ oder zusätzlich auch mittels eines an einer Federeinrichtung der Positioniervorrichtung angeordneten Drucksensors oder eines Spannungssensors an einer elektromotorisch betriebenen Antriebseinrichtung der Positioniervorrichtung erfolgen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die an einer elektrischen Leitung des Stromabnehmers anliegende Spannung und/oder die Strom- stärke in einer elektrischen Leitung des Stromabnehmers mittels zumindest eines Sensors einer am Grundrahmen angeordneten Basiseinheit der Messeinheit gemessen werden. Bevorzugt ist die elektrische Leitung aus einem Metallprofil, einer Stromschiene und/oder einem Stromband ausgebildet, durch das und/oder die der vom Schienenfahrzeug benötigte Strom von der Schleifleiste zum Schienenfahrzeug fließt. Mittels der an der Basiseinheit angeordneten Sensoren können beispiel sweise Vibrationen und/oder Schräglagen des Zuges erfasst und/oder berechnet werden. Die Aufnahme von Messwerten an der am Grundrahmen angeordneten Basiseinheit kann vorteilhafterwei se die Zuordnung von Fehlerbildern und/oder die Ermittlung von Kennwerten präzisieren. Die von der am mit dem Schienenfahrzeug verbundenen Grundrahmen angeordeneten Basiseinheit ermittelten Messewerte können einen Rückschluss zulassen, inwiefern Fehler oder Anomalien auf das Schienenfahrzeug selbst, den Zustand der vom Schienenfahrzeug befahrenen Gleise oder tatsächlich auf den Stromabnehmer und/oder den Fahrdraht zurückzuführen sind.

Der Druck einer Druckleitung der Positioniervorrichtung kann mittels eines am Grundrahmen angeordneten Drucksensors gemessen werden. Bevorzugt wird der Druck einer Druckleitung der Positioniervorrichtung mittels zumindest eines Drucksensors, der mit der am Grundrahmen angeordneten Basiseinheit der Messeinheit verbunden ist, gemessen. Bevorzugt wird eine Druckleitung der Positioniervorrichtung mittels des Drucksensors bei Luftstromabnehmern, die typischerweise im Fernverkehr (Heavy Rail und Highspeed) eingesetzt werden, überwacht. Aus den an einer Druckleitung in der Positioniervorrichtung gemessenen Druckmesswerten können der statische Anpressdruck und/oder dynamische Schwankungen ermittelt werden. Der Drucksensor bzw. die vom Drucksensor erfassten Messwerte können auch genutzt werden, um die Messeinheit in einen Standby-Betrieb zu versetzen und/oder bei Bewegungen und/oder Druckänderungen, die auf eine Fahrbewegung des Schienenfahrzeugs schließen lassen, die Messeinheit wieder zu aktivieren. Beispielsweise lässt eine Druckerhöhung in der Druckleitung der Positio- niervorrichtung einen Rückschluss auf das Anheben der Wippeneinrichtung mittels der Positioniervorrichtung und somit auf einen Fährbetrieb des Schienenfahrzeugs zu.

Die Verarbeitungseinrichtung kann eine Analyse der Messwerte durchführen, während die Schleifleiste an dem Fahrdraht entlanggeführt wird. Folglich kann die Verarbeitungseinrichtung diese Analyse während einer Fahrt des Schienenfahrzeugs durchführen. Im Rahmen des Verfahrens kann auch vorgesehen sein, dass während eines Stopps des Schienenfahrzeugs, beispielsweise an einem Bahnhof oder einer Haltestelle, Messwerte analysiert werden. Insbesondere können vorzugsweise nur dann Kennwerte zu einem Betrieb szustand der Oberleitung gewonnen werden, wenn die Schleifleiste an dem Fahrdraht entlanggeführt wird.

Die Verarbeitungseinrichtung kann die Messwerte von Sensoren und/oder die Kennwerte in regelmäßigen Zeitabständen, bei einer Änderung oder kontinuierlich erfassen und speichern. Demnach kann vorgesehen sein, dass die Messwerte und/oder die Kennwerte nur dann erfasst und gespeichert werden, wenn sich die Werte verändern, um eine Menge an Daten gering zu halten. Alternativ ist es möglich eine kontinuierliche d.h. fortlaufende Erfassung und Speicherung vorzusehen. Durch das Speichern der Messwerte und/oder Kennwerte wird es möglich eine Verarbeitung auch noch nach einer Erfassung durchzuführen. Beispielsweise kann dann während einer Fahrt des Schienenfahrzeugs eine Erfassung von Messwerten erfolgen, wobei erst während einer Wartung des Schienenfahrzeugs in einem Depot die Bestimmung des bzw. der Kennwerte durchgeführt werden kann. Zum Bei spiel kann so ein Zustand einer Oberleitung entlang einer Fahrtstrecke des Schienenfahrzeugs nach einer Fahrt bestimmt werden.

Die Messvorrichtung kann eine Steuervorrichtung aufweisen, mittels der ein Aktor zur Betätigung der Positioniervorrichtung gesteuert werden kann, wobei die Betätigung der Positioniervorrichtung mittels einer Regeleinrichtung der Steuervorrichtung nach einem Messwert und/oder einem Kennwert geregelt werden kann. Die Antriebseinrichtung kann den Aktor umfassen, der an einer Wippeneinrichtung bzw. Wippeneinrichtung der Positioniervorrichtung angeschlossen sein kann, derart, dass durch eine lineare Bewegung des Aktors eine Bewegung der Schleifleiste zwischen der Schleifkontaktlage und einer Verwahrlage bewirkt werden kann. Der Aktor kann beispielsweise durch einen linearen Antrieb, oder einen pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren Zylinder oder Balg ausgebildet sein. Auch kann vorgesehen sein, dass über den Aktor die Andruckkraft verändert wird oder der Aktor die Andruckkraft ausbildet. Der Aktor bildet dann die Federeinrichtung aus bzw. ist mit dieser kombiniert. Die Steuervorrichtung kann nun von der Messvorrichtung Signale bzw. Messwerte und/oder Kennwerte übermittelt bekommen, und diese mittels der Regeleinrichtung zur Regelung der Antrieb seinrichtung nutzen. Wird beispielsweise von der Verarbeitungseinrichtung ein Bruch der Schleifleiste detektiert, kann mittels des Aktors die Schleifleiste in eine Verwahrlage am Schienenfahrzeug verschwenkt werden. Darüber hinaus ist es möglich die Andruckkraft über den Aktor zu regeln. Prinzipiell kann eine derartige Steuervorrichtung auch unabhängig von der Messvorrichtung als eine Baugruppe des Schienenfahrzeugs vorhanden sein.

Die Andruckkraft kann durch die Regeleinrichtung in Abhängigkeit der Messwerte und/oder Kennwerte geregelt werden. Beispielsweise kann die Andruckkraft im Wesentlichen gleichbleibend ausgebildet werden, unabhängig von einer Winkellage und einer Bewegung der Positioniereinrichtung. Somit kann dann auch ein Abheben der Schleifleiste von dem Fahrdraht in Folge von Unebenheiten oder anderen Einflüssen weitestgehend verhindert werden. Die Verarbeitungseinrichtung kann bei spielsweise einen Kennwert an die Steuervorrichtung ausgeben, nachdem die Schleifleiste von dem Fahrdraht wegbeschleunigt wird, wobei die Steuervorrichtung dann über die Regeleinrichtung bzw. den Aktor auf beispielsweise eine Wippeneinrichtung eine Gegenkraft bewirken kann, die ein Abheben verhindert. Gleichwohl wird es auch möglich, die Andruckkraft so zu regeln, dass kein übermäßiger Verschleiß der Schleifleiste in Folge einer erhöhten Andruckkraft erfolgt. Die Andruckkraft kann dann auch vergleichsweise vermindert werden, wenn ein verbesserter elektrischer Kontakt mit dem Fahrdraht ausgebildet werden kann.

Die Messvorrichtung kann die Messwerte und/oder Kennwerte an eine Auswerteeinheit übermitteln, wobei die Messwerte und/oder Kennwerte in einer Datenbank der Auswerteeinheit gespeichert und/oder mittels einer Auswertevorrichtung der Auswerteeinheit weiterverarbeitet werden können. Die Auswerteeinheit kann folglich die Datenbank und die Auswertevorrichtung umfassen. Die Auswerteeinheit kann daher zur Sammlung und Weiterverarbeitung der Messwerte und/oder Kennwerte dienen und durch einen Computer ausgebildet sein. Die Auswerteeinheit kann eine von der Messeinheit und/oder dem Schienenfahrzeug beab stan- dete Rechenvorrichtung sein, die bei spielsweise einen Cloud Service ermöglicht. Die Übermittlung der Messwerte und/oder Kennwerte kann automatisch und/oder auf Anforderung der Auswerteeinheit erfolgen. Beispielsweise kann mit der Auswertevorrichtung ein Ergebnis einer Auswertung einer Bedienperson angezeigt oder ausgegeben werden. Die Auswerteeinheit kann einen Funktionsumfang aufweisen, der über den Funktionsumfang der Verarbeitungseinrichtung hinausgeht. Die Auswerteeinheit kann durch das Kombinieren der Messwerte und/oder Kennwerte mehrerer Messeinheiten die Qualität der Aussagen über den Zustand der überwachten Komponenten des Stromabnehmers erhöhen sowie Ursachen für Schäden an Oberleitung oder Stromabnehmer und deren Auswirkungen, beispielsweise bestimmte Kennwerte, besonders klar zuordnen, da zu j eder Komponente des Stromabnehmers mehrere Kennwerte und/oder mehrere Messwerte, beispielsweise von mehreren Messeinheiten und/oder Messvorrichtungen im Sinne einer Schwarmintelligenz, zusammengeführt und verarbeitet werden können. Durch die Kombination unterschiedlicher Sensortypen können auch „virtuelle Sensoren“ generiert werden. Der Schwarmeffekt ist im Rahmen der Erfindung als eine Kombination der Daten verschiedener Sensoren und/oder verschiedener Sensoreinrichtungen und/oder verschiedener Messvorrichtungen und/oder verschiedener Messeinheiten und/oder verschiedener Überwachungssysteme zu verstehen.

Prinzipiell ist es j edoch auch möglich die Verarbeitungseinrichtung in der Auswerteeinheit zu integrieren und umgekehrt. Auch kann eine derartige Auswerteeinheit unabhängig von dem Stromabnehmer als eine Baugruppe des Schienenfahrzeugs vorhanden sein.

Die Messvorrichtung kann eine Übermittlungseinrichtung aufweisen, mittels der über eine Datenverbindung die Messwerte und/oder Kennwerte der Messvorrichtung zu der Auswerteeinheit und/oder der Steuervorrichtung übermittelt werden können, wobei die Auswerteeinheit und/oder die Steuervorrichtung von der Messeinheit örtlich beabstandet angeordnet oder in der Messeinheit integriert sein kann. Wenn die Steuervorrichtung bzw. die Auswerteeinheit in der Messeinheit integriert ist kann die Datenverbindung einfach durch eine Leitungsverbindung ausgebildet sein. Dann ist es auch möglich Teile der Messvorrichtung, wie die Verarbeitungseinrichtung und die Steuervorrichtung sowie auch die Auswerteeinheit an anderer Stelle am Schienenfahrzeug zu verbauen. Bei der Übermittlung der Messwerte und/oder Kennwerte kann ein Datenaustausch, beispielsweise auf Basis eines Übermittlungsprotokolls, erfolgen. Die Datenverbindung kann kontinuierlich, in regelmäßigen Abständen oder ereigni sbasiert hergestellt werden. Insgesamt wird es so möglich von der Messvorrichtung gesammelte Daten zu sammeln und auszuwerten. Vielfältige Möglichkeiten zur Auswertung eröffnen dann eine Analyse bestimmter Zustände und Ereignisse, womit ein Betrieb des Stromabnehmers und der Oberleitung bzw. des Schienenfahrzeugs optimiert werden kann.

Die Datenverbindung kann über ein externes Datennetzwerk ausgebildet werden. Die Datenverbindung kann dabei über ein Mobilfunknetz, WLAN, eine Satellitenverbindung, das Internet oder einen anderen beliebigen Funkstandard für sich alleine oder in Kombination ausgebildet werden. Wenn die Auswerteeinheit und/oder die Steuervorrichtung von der Messeinheit örtlich beabstandet angeordnet ist, kann diese auch außerhalb des Schienenfahrzeugs, fernab von dem Schienenfahrzeug stationär, beispielsweise in einem Gebäude, angeordnet sein. Insbesondere wird es dadurch möglich eine Funktion des Stromabnehmers an dem Schienenfahrzeug zu überwachen und/oder zu steuern, ohne dass an dem Schienenfahrzeug selbst diese Aufgabe durch eine Person durchgeführt werden müsste.

Die Auswerteeinheit kann Messwerte und/oder Kennwerte von Messeinheiten mehrerer Stromabnehmer verarbeiten. So kann die Auswerteeinheit Messwerte und/oder Kennwerte mehrerer an einem einzelnen Schienenfahrzeug angeordneter Stromabnehmer verarbeiten. Durch einen Vergleich der Messwerte und/oder Kennwerte der Stromabnehmer kann eine Genauigkeit einer Messung bzw. einer Überwachung weiter erhöht werden. Darüber hinaus können mit der Auswerteeinheit Kennwerte von Stromabnehmern verarbeitet werden, die an unterschiedlichen Schienenfahrzeugen angeordnet sind. Auch hierdurch kann eine Genauigkeit von Messungen und Überwachungen der Schienenfahrzeuge bzw. der jeweiligen Oberleitung wesentlich verbessert werden. Unter anderem kann so ein aktuelles und sich ständig veränderndes Zustandsbild über ein Streckennetz und die darauf verkehrenden Schienenfahrzeuge gewonnen werden. Eine daraus resultierende Optimierung eines Betriebszustandes kann die Betrieb skosten wesentlich verringern. Auch ist eine regelmäßige und häufige Überprüfung der Infrastruktur und der Schienenfahrzeuge nicht mehr vollumfänglich erforderlich und eine Fahrzeugsicherheit während eines Betriebes wird wesentlich erhöht. Auch kann auf eine Durchführung spezieller Messfahrten verzichtet werden.

Mittels einer Nutzereinheit kann eine Datenverbindung zu der Auswerteeinheit und/oder der Messeinheit ausgebildet werden, wobei die Messwerte und/oder Kennwerte an die Nutzereinheit übermittelt und ausgege- ben werden können. Die Messwerte und/oder Kennwerte sowie die Ergebnisse der Auswertungen der Messwerte und/oder Kennwerte können über die Nutzereinheit einem Endanwender zur Verfügung gestellt werden. Die Nutzereinheit kann ein Computer sein, der unabhängig von der Auswerteeinheit und/oder der Messeinheit ist. Dieser Computer kann ein stationärer Computer, ein Mobilfunkgerät oder dergleichen sein, mit dem sich eine weitere Datenverbindung zum Datenaustausch mit der Auswerteeinheit und/oder der Messeinheit herstellen lässt. Der Datenaustausch kann bei spielsweise über ein externes Datennetzwerk, wie das Internet, erfolgen. So könnten mit der Auswerteeinheit aufbereitete Daten bzw. mit der Auswertevorrichtung weiterverarbeitete Messwerte und/oder Kennwerte einem weiteren Nutzerkreis zur Verfügung gestellt werden. Die Messwerte und/oder Kennwerte oder die Ergebnisse der Auswertungen der Messwerte und/oder Kennwerte können über die Nutzereinheit einem Endanwender individuell zur Verfügung gestellt werden. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise durch einen Server mit einer Software ausgebildet sein, die die in der Datenbank der Auswerteeinheit enthaltenen Informationen der Nutzereinheit übermittelt. Diese Übermittlung kann durch die Bereitstellung einer Internetseite mit ausgewählten Informationen, beispielsweise einem aktuellen Verschleißzustand des Schleifstücks, bestehen. Eine derartige Internetseite oder ein Webinterface kann vorgesehen sein, um dem Endanwender Daten visuell zugänglich zu machen. Die Internetseite oder das Webinterface kann auf den Endanwender und dessen Anwendungsfälle zugeschnitten sein. Die Auswerteeinheit, die Messeinheit und/oder die Nutzereinheit kann Daten an verschiedenste Systeme des Endanwenders übermitteln, z.B . an Bestandssysteme eines Endanwenders, wie eines Schienennetzbetreibers. Über eine Auswerteeinheit und/oder Nutzereinheit können auch Alerts und/oder Warnmeldungen und/oder Hinweismeldungen versendet und/oder ausgegeben werden.

Die Verarbeitungseinrichtung oder die Auswerteeinheit kann einen zeitlichen Verlauf der Messwerte und/oder Kennwerte auswerten und einen Verschleißzustand des Stromabnehmers und/oder der Oberleitung unter Berücksichtigung einer für den Verschleiß relevanten zeitabhängigen Komponente und/oder einer messgrößenabhängigen Komponente bestimmen. So kann nicht nur eine Aussage über einen aktuellen Verschleißzustand getroffen werden, sondern es kann auch näherungsweise bestimmt werden, zu welchem Zeitpunkt beispielsweise eine Schleifleiste oder ein Fahrdraht voraussichtlich verschlissen sein wird. Dadurch wird es möglich, ein Wartungsintervall für den Stromabnehmer und/oder die Oberleitung genau festzulegen und zeitlich zu optimieren, beispielsweise durch eine Anpassung an den tatsächlichen Zustand des Stromabnehmers und/oder der Oberleitung. Darüber hinaus kann über den zeitlichen Verlauf auch festgestellt werden, zu welchem Zeitpunkt bestimmte Ereignisse eingetreten sind. Treten Ereignisse widerholt auf, kann hieraus eine Systematik abgeleitet werden. Beispielsweise kann bei einem Befahren eines bestimmten Streckenabschnitts ein schlechterer elektrischer Kontakt oder ein erhöhter Verschleiß festgestellt werden.

Mittels der Sensoreinrichtung kann eine Schwingung der Schleifleiste erfasst werden, wobei die Verarbeitungseinrichtung oder die Auswerteeinheit einen Verschleißzustand der Schleifleiste und/oder der Oberleitung bestimmen kann. Bei einem Verschleiß der Schleifleiste kann eine Gestalt, insbesondere eine Höhne der Schleifleiste verändert werden, wobei die Veränderung der Gestalt auch ein Schwingungsverhalten der Schleifleiste verändern kann. Beispielsweise kann mit der Verarbeitungseinrichtung auch eine Eigenfrequenz und/oder eine Resonanzfrequenz der Schleifleiste und/oder der Positioniervorrichtung als eine Schwingung bestimmt werden. Mittel s der Verarbeitungseinrichtung kann aus der Schwingung ein Verschleißgrad der Schleifleiste, der Positioniervorrichtung und/oder der Oberleitung bestimmt werden. Wird ein Schwingungsverhalten mit einem zunehmenden Abrieb von Material der Schleiflei ste bzw. eines Bauteils der Positioniervorrichtung oder des Fahrdrahts verändert, kann aus dieser Veränderung ein Rückschluss auf einen Verschleißgrad der Schleifleiste, der Positioniervorrichtung und/oder des Fahrdrahts gezogen werden. So kann beispiel sweise nicht nur festgestellt werden, ob die Schleifleiste neu oder vollständig verschlissen ist, sondern auch inwieweit die Schleifleiste verbraucht ist. Die Gestalt der Schleiflei ste wird im Wesentlichen durch einen an der Schleifleiste erfolgten Abrieb des Kohlenstoffmaterials des Kontaktelements bestimmt. Hieraus kann sich im Wesentlichen ein Unterschied der Höhe der Schleiflei ste bzw. des Kontaktelements zwischen einer neuen und einer verschlissenen Schleifleiste ergeben. Da die Schleifleiste während einer Fahrt eines Schienenfahrzeugs regelmäßig von dem Fahrdraht entlang einer Länge der Schleifleiste in einem fortwährenden Wechsel kontaktiert wird bzw. bestrichen wird, kann ein Verschleiß der Schleifleiste, bezogen auf eine Länge der Schleifleiste, ungleichmäßig erfolgen. Das bedeutet, dass ein Abrieb der Schleifleiste in einer Mitte der Schleifleiste stärker sein kann, als an deren Rändern. Auch können sich in Abhängigkeit eines Zustands der Oberleitung Rillen an der Schleifleiste ausbilden. Eine Höhe der Schleifleiste kann sich daher entsprechend einer Nutzung ungleichmäßig verändern, was die Gestalt der Schleifleiste beeinflusst. Weiter kann während einer Fahrt eines Schienenfahrzeugs der fortwährende regelmäßige Wechsel von dem Fahrdraht entlang der Länge der Schleifleiste erfasst werden, wobei auch hieraus ein Zustand der Schleifleiste bestimmt werden kann.

Die Verarbeitungsvorrichtung kann die Gestalt mittels der Finite- Elemente-Methode berechnen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungsvorrichtung mit einem auf der Finite-Elemente- Methode basierenden Rechenmodel aus dem Schwingungsverhalten der Schleifleiste eine mögliche Gestalt der Schleifleiste berechnet. Hier kann insbesondere der zuvor beschriebene mögliche Abrieb der Schleifleiste berücksichtigt werden. So ist es möglich noch genauer einen Verschleißzustand der Schleifleiste zu bestimmen.

Die Verarbeitungseinrichtung oder die Auswerteeinheit kann aus einem Betriebszustand einen Lichtbogen an der Schleifleiste und/oder dem Fahrdraht, einen Zickzack- Verlauf des Fahrdrahts, eine Vereisung des Fahrdrahts und/oder Fehlstellen des Fahrdrahts bestimmen. Im Rahmen der Erfindung kann der Begriff „Fehlstellen des Fahrdrahtes“ neben Schäden und/oder Defekten des Fahrdrahts auch eine fehlerhafte Verlegung und/oder Positionierung des Fahrdrahts umfassen. Die Bestimmung des Lichtbogens kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein an der Schleifleiste übertragener Strom gemessen wird. Weiter kann eine Beleuchtungsstärke oder Leuchtdichte im Bereich des Fahrdrahts gemessen werden, sodass aus beiden Messwerten bei einem gleichzeitigen Auftreten von Messspitzen mit hoher Sicherheit das Vorliegen eines Lichtbogens bestimmt werden kann. Da der Fahrdraht regelmäßig entlang eines Fahrtwegs in einem Zickzack-Verlauf angeordnet ist, kann dann auch dieser Zickzack-Verlauf des Fahrdrahts bestimmt werden. Beispielsweise mittels Beschleunigungssensoren und/oder induktiven Sensoren. So wird es dann auch möglich, ein Profil der Oberleitung entlang des Fahrtwegs zu erstellen. Das Profil der Oberleitung kann in Art einer Karte der Oberleitung bzw. des Verlaufs des Fahrdrahts in der Auswerteeinheit gespeichert werden. Eventuelle an der Oberleitung bzw. an dem Fahrdraht detektierte Fehlstellen können dann einem eindeutig spezifizierbaren Punkt der Oberleitung genau zugewiesen werden. Eine Vereisung des Fahrdrahts kann ebenfalls leicht durch eine Mehrzahl von Sensoren bzw. Messwerten ermittelt werden, beispielsweise durch eine Temperaturmessung der Außentemperatur und einer Messung der Luftfeuchte im Bereich des Fahrdrahts. So können sich auch entlang des Fahrtwegs Bereiche bzw. Streckenab schnitte der Oberleitung ergeben, an denen eine Vereisung mehr oder weniger wahrscheinlich ist, beispielsweise im Bereich von Gewässern. Diese Daten können ebenfall s in der Auswerteeinheit gespeichert werden. Darüber hinaus können Fehlstellen des Fahrdrahts bzw. der Oberleitung mit Sensoren detektiert werden, beispielsweise mittels eines Beschleunigungssensors ein auf die Schleiflei ste bewirkter Stoß in Folge einer Fehl stelle des Fahrdrahts und eine sich verändernde Andruckkraft mit einem Drucksensor zum gleichen Zeitpunkt. Insgesamt wird es so möglich, durch eine Kombination mehrerer Messwerte von Sensoren gleicher oder unterschiedlicher Art Rückschlüsse auf einen Betriebszustand der Oberleitung zu ziehen, und diesen Betrieb szustand in Form von Kennwerten und/oder anderen Daten, die geeignet sind den Betrieb szustand zu beschreiben, zu dokumentieren. Hierzu ist insbesondere keine eigens dafür vorgesehene Messfahrt erforderlich, da die Erfassung der Messwerte während eines Regelbetrieb s einfach und wiederholt durchgeführt werden kann.

Die Verarbeitungseinrichtung oder die Auswerteeinheit können eine Musteranalyse oder statistische Auswertung der über einen Zeitraum gespeicherten Messwerte und/oder Kennwerte durchführen und aus der Musteranalyse oder der statistischen Auswertung eine Kennzahl ableiten. So wird es möglich, durch die Musteranalyse eine Wechselbeziehung zwischen Messwerten, Kennwerten bzw. Datensätzen zu ermitteln, sofern diese vorliegt. Aus Wechselbeziehungen lassen sich regelmäßig Kausalzusammenhänge ableiten. Durch die Musteranalyse aufgefundene Korrelationen können in der einfachsten Ausführungsform des Verfahrens zur Ermittlung von Kausalzusammenhängen genutzt werden, deren Kenntnis wiederum für eine Optimierung eines Betriebs von Schienenfahrzeugen genutzt werden kann. Beispielsweise kann ein Auftreten eines Fehlers bei einem Streckenab schnitt einer Oberleitung mit einem bestimmten Typ eines Schienenfahrzeugs oder eines Stromabnehmers korrelieren. Dadurch wird es möglich, eine Ursache für den Fehler bzw. die Wirkbeziehung zwischen Schienenfahrzeug und Fehler zu ermitteln und gezielt abzustellen. Liegt eine ausreichende Menge an Daten vor, können diese mittels einer statistischen Auswertung untersucht werden, um sicherzustellen, dass es sich beispielswei se nicht um zufällig detektierte Ereignisse handelt. Gleichwohl ist es möglich, durch die statistische Auswertung eine Gewichtung beispielsweise eines Fehlers oder einer Häufigkeit sowie eine Wahrscheinlichkeit eines Auftretens des Fehlers zu berech- nen. Die Verarbeitungseinrichtung oder die Auswerteeinheit können die Messwerte unterschiedlicher Sensoren und/oder Kennwerte zueinander in Beziehung setzen und funktionale Abhängigkeiten der Messwerte und/oder Kennwerte mittels künstlicher Intelligenz ableiten. Es kann auch vorgesehen sein, die Musteranalyse mittels künstlicher Intelligenz durchzuführen. Die künstliche Intelligenz kann beispielsweise im Rahmen von maschinellem Lernen oder Deep Learning bzw. einer Klassifizierung von Daten verwendet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können statistische Modelle mittels maschinellem Lernen (ML) erstellt werden. Die ermittelten Kennwerte können beim maschinellen Lernen als sogenannte Features oder Trainingsdaten genutzt werden, wobei Muster und/oder Gesetzmäßigkeiten in den Trainingsdaten erkannt werden können. Auch können funktionale Abhängigkeiten der Sensoren untereinander untersucht werden. Beispielsweise kann ein übertragener Strom in Bezug zu einer Temperatur gesetzt und möglicherweise so festgestellt werden, dass ein Fahrdraht vereist ist. Weiter kann beispielsweise über eine Musteranalyse der Messwerte und/oder Kennwerte eine im Vergleich zu einem intakten oder neuwertigen Fahrdraht dünnere Stelle eines Fahrdrahts erkannt und somit auf potentielle Fehlerquellen und/oder Ausfallquellen rückgeschlossen werden. So können auch eine Reihe weiterer Betrieb szustände und Ereignisse in Folge funktionaler Abhängigkeiten erkannt und interpretiert werden, beispielsweise Wechsel entlang eines Fahrdrahts sowie deren Relativposition, eine Steigung und Anzahl, ein Abheben der Schleifleiste von dem Fahrdraht und gegebenenfalls eine Funken- bzw. Lichtbogenbildung, ein Verschleiß der Schleifleiste in Folge mechanischer Reibung an dem Fahrdraht bzw. ein elektrischer Abbrand als Folge eines Anpressdrucks bzw. der Andruckkraft, insbesondere ein gemittelter Verschleiß über eine Strecke, Streckenab schnitte mit besonders hohem oder besonders niedrigem Verschleiß, eine Verschleißrate in Abhängigkeit eines Fahrverhaltens, wie bei spielsweise Beschleunigung oder Stillstandsstrombelastung, Schäden und/oder Positionsabweichungen von der Oberleitung bzw. dem Fahr- draht, eine Strombelastung, wie kurzzeitiger Überstrom, Kurzschlussstrom, Auslösen einer Schutzsicherung oder eines Kurzschließers im Fehlerfall, ein Zustand von Verschleißkomponenten des Stromabnehmers, wie beispielsweise Lager, Gelenke, strukturelle Elemente, ein Bruch der Schleifleiste, beispielsweise in Folge eines Aufpralls auf ein Hindernis, eine Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs. Auf diese zuvor beispielhaft genannten Zustände und Ereignisse kann entsprechend durch Instandhaltungsmaßnahmen, eine Anpassung des Fahrverhaltens des Schienenfahrzeugs oder andere geeignete Maßnahmen reagiert werden.

Zudem kann vorgesehen sein, dass mit der Verarbeitungseinrichtung oder der Auswerteeinheit Signale bzw. Messwerte von nicht dem Stromabnehmer zugehörigen Sensoren und/oder Kennwerte mit Signalen bzw. Messwerten von den dem Stromabnehmer zugehörigen Sensoren und/oder Kennwerte zueinander in Beziehung setzt. Beispielsweise durch eine ergänzende Berücksichtigung von Signalen bzw. Messwerten und/oder Kennwerten von Sensoren eines Erdungskontakts, einer Spurkranzschmierung, einer Wellenerdung, etc.. Prinzipiell ist es möglich mit der Verarbeitungseinrichtung alle an dem Schienenfahrzeug ermittelbaren Signale bzw. Messwerte auf diese Weise zu verarbeiten.

Mittels eines Positionssensors der Sensoreinrichtung kann eine Ortsposition des Stromabnehmers bestimmt werden, wobei die Ortsposition den Kennwerten oder den Messwerten eines weiteren Sensors der Sensoreinrichtung zugeordnet werden kann, wobei die Auswerteeinheit einen Zustand der Oberleitung bestimmen kann. Der Positionssensor kann beispielsweise über Satellitennavigation eine Position des Stromabnehmers und damit des Fahrzeugs bestimmen. So kann unter anderem festgestellt werden, an welchem Punkt einer Fahrstrecke ein bestimmter Messwert eines anderen Sensors der Sensoreinrichtung erfasst wurde. Hierdurch lässt sich einem Ereignis bzw. Messwert die betreffende Ortsposition zuordnen. Darüber hinaus ist es möglich mittels der Auswerteeinheit den Zustand der Oberleitung zu bestimmen, beispielsweise über eine Auswertung von Schwingungen des Stromabnehmers bzw. einer Wippeneinrichtung entlang der Oberleitung. So kann die Wippeneinrichtung ein verändertes Schwingungsverhalten aufweisen, wenn der Fahrdraht stark verschlissen ist. Auch können Absätze, Unterbrechungen und Rampen an dem Fahrdraht ermittelt und einer Position an der Fahrstrecke zugeordnet werden. Hierüber kann Einfluss auf eine Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs in den so lokalisierten Fahrabschnitten der Fahrtstrecke genommen werden.

Die Auswerteeinheit kann ein Datenmodell der Oberleitung entlang zumindest eines Streckenab schnitts eines Fahrwegs des Schienenfahrzeugs erstellen, wobei das Datenmodell eine Vielzahl von unterschiedlichen Ortspositionen des Streckenabschnitts mit j eweils zugeordneten Messwerten und/oder Kennwerten umfassen kann. Das Datenmodell kann in der Auswerteeinheit gespeichert werden und einen Verlauf der Oberleitung beschreibende Daten bzw. Dateien umfassen. Das Datenmodell kann eine grafische Wiedergabe bzw. Kartierung des Verlaufs der Oberleitung entlang des Fahrwegs oder in einer einfacheren Ausführungsform eine Liste, die beispielsweise Bauteile der Oberleitung umfasst, sein. Das Datenmodell kann die Vielzahl unterschiedlicher Ortspositionen des betreffenden Streckenabschnitts bzw. des Fahrwegs als j eweils Datensätze aufweisen, sodass die strukturellen Eigenschaften der Oberleitung von dem Datenmodell wiedergegeben sind. Den Ortspositionen bzw. Datensätzen können j eweils Messwerte und/oder Kennwerte zugeordnet sein. So kann beispielsweise das Datenmodell Angaben über einen Zickzack- Verlauf des Fahrdrahts mit einer Länge der jeweils geraden Abschnitte des Fahrdrahts umfassen. Diesen Zickzack-Verlauf kann eine Ortsposition bzw. eine Streckenlänge des Fahrwegs, bezogen auf einen Referenzpunkt, zugeordnet sein. Werden nun mittels Sensoren Messwerte oder mittels der Verarbeitungseinrichtung Kennwerte bestimmt, können diese einer Ortsposition des betreffenden Streckenab schnitts zugeordnet werden, wenn bei der betreffenden Messung die Ortsposition bekannt ist oder ermittelt wird. So können eventuelle Ereigni sse oder Fehlstellen im Zusammenhang mit der Oberleitung dokumentiert und über die Kenntnis der Ortsposition bei Bedarf vor Ort, beispielsweise zur Instandsetzung, genau aufgefunden werden.

Weiter kann eine Anpassung des Datenmodells durch eine kontinuierliche und wiederholte Erfassung von Messwerten und/oder Kennwerten bei Fahrten des Schienenfahrzeugs entlang des Streckenab schnitts erfolgen. So kann vorgesehen sein, dass mit einem Stromabnehmer oder mehrerer dieser Stromabnehmer an einem oder unterschiedlichen Schienenfahrzeugen ein Fahrweg wiederholt befahren wird. Wenn dabei j eweils eine Erfassung von Messwerten und/oder Kennwerten durchgeführt wird, kann das in der Auswerteeinheit gespeicherte Datenmodell durch einen kontinuierlichen Abgleich verbessert werden. Beispielsweise einmalig auftretende Ereignisse werden als solche erkannt und können unberücksichtigt bleiben, wobei stets wiederkehrende Ereignisse auf eine besondere Eigenschaft oder ein Problem mit der Oberleitung oder dem Stromabnehmer bzw. dem Schienenfahrzeug an einer bestimmten Ortsposition schließen lassen. Auch kann durch die kontinuierliche Anpassung des Datenmodells eine Nutzungsintensität und ein damit zusammenhängender Verschleiß dokumentiert werden, was eine verbesserte Planung von Instandhaltungsmaßnahmen und Wartung ermöglicht. Auch kann die kontinuierliche Anpassung des Datenmodells zur Bestimmung der Ortsposition genutzt werden, derart, dass die Ortsposition eines Stromabnehmers durch die von dem Stromabnehmer während einer Fahrt gewonnenen Daten und deren Vergleich mit dem Datenmodell erfolgt.

Weiter kann eine Messeinheit verwendet werden, die unabhängig von dem Schienenfahrzeug an dem Stromabnehmer ausgebildet ist. Die Messeinheit kann dann örtlich und/oder funktional unabhängig von dem Schienenfahrzeug an den Stromabnehmer angeordnet bzw. integriert sein. Eine Verbindung von Messeinheit und Schienenfahrzeug ist daher nicht zwingend erforderlich. Insbesondere muss dann die Messeinheit auch nicht mit einem Niederspannungsnetz des Schienenfahrzeugs verbunden sein. Die Messeinheit und damit der Stromabnehmer werden so unabhängig von der Art des Schienenfahrzeugs und ohne eine besondere Zertifizierung eines Herstellers des Schienenfahrzeugs nutzbar. Gleichwohl kann optional vorgesehen sein, dass die Messeinheit mit dem Schienenfahrzeug, beispielsweise mit einem Fahrstand des Schienenfahrzeugs, verbunden ist, um Messwerte und/oder Kennwerte einem Fahrzeugführer zu signalisieren. Insbesondere kann ein bidirektionaler Datenaustausch zwischen der Messeinheit und dem Schienenfahrzeug erfolgen. So kann in einem Fahrstand beispielsweise ein Verschleiß signalisiert oder im dem Fahrstand verfügbare Messwerte des Schienenfahrzeugs, wie eine Geschwindigkeit, von der Messeinheit verarbeitet werden. Vorzugsweise kann die Messeinheit j edoch autark von dem Schienenfahrzeug genutzt werden.

Der Kennwert kann während eines Fährbetrieb s des Schienenfahrzeugs bestimmt werden, wenn die Schleiflei ste an dem Fahrdraht anliegt, wobei alternativ oder ergänzend der Kennwert während eines Standbetrieb s des Schienenfahrzeugs bestimmt werden kann, wobei die Schleifleiste in einer Ruheposition positioniert werden kann oder zwischen einer Kontaktposition an dem Fahrdraht und der Ruheposition am Schienenfahrzeug bewegt werden kann. Der Kennwert ist dann nur auf Basis der in der Ruheposition erfassbaren Messwerte bestimmbar. Bei einem Lösen der Schleifleiste von dem Fahrdraht oder bei einer Bewegung der Schleifleiste aus der Ruheposition am Schienenfahrzeug in Richtung auf den Fahrdraht wird die Schleifleiste zum Schwingen angeregt, wobei die Schleifleiste dann von äußeren Einflüssen im Wesentlichen unbeeinflusst schwingen kann. Hierdurch wird es beispielsweise möglich die Schwingung der Schleiflei ste zur Bestimmung des Verschleißzustandes heranzuziehen.

Der Stromabnehmer ist auf einem Dach eines Schienenfahrzeugs anord- bar und zur Energieübertragung von einem Fahrdraht einer Oberleitung auf das Schienenfahrzeug ausgebildet, wobei der Stromabnehmer eine Positioniervorrichtung mit einer daran angeordneten Schleifleiste umfasst, wobei die Positioniervorrichtung derart ausgebildet ist, dass die Schleifleiste mittels der Positioniervorrichtung relativ zu dem Fahrdraht bewegbar und zur Ausbildung eines Schleifkontaktes mit einer Andruckkraft in einer Schleifkontaktlage gegen den Fahrdraht drückbar ist, wobei die Positioniervorrichtung eine Antriebseinrichtung und/oder eine Federeinrichtung aufweist, mittels der die Andruckkraft auf die Schleifleiste ausbildbar ist. Erfindungsgemäß weist der Stromabnehmer eine Energieversorgungseinheit und eine Messeinheit mit einer Messvorrichtung auf, wobei zumindest zwei Sensoren einer Sensoreinrichtung der Messvorrichtung in der Positioniervorrichtung und/oder der Schleifleiste angeordnet sind, und wobei die Energieversorgungseinheit zumindest die zur Energieversorgung der Sensoren der Sensoreinrichtung erforderliche elektrische Energie gewinnt, und wobei in der Schleifkontaktlage mittels der Sensoren j eweils Messwerte erfassbar sind, wobei mittels einer Verarbeitungseinrichtung der Messvorrichtung die Messwerte verarbeitbar sind, wobei mittels der Verarbeitungseinrichtung die Messwerte zueinander in Beziehung setzbar und ein einem Betrieb szustand des Stromabnehmers und/oder der Oberleitung beschreibender Kennwert bestimmbar i st. Die Ausführungsformen und Vorteile des Stromabnehmers betreffend wird auf die vorangegangene Beschreibung des Verfahrens verwiesen.

Es versteht sich, dass die zu dem Verfahren gemachten Ausführungen sich in äquivalenter Weise auf den erfindungsgemäßen Stromabnehmer sowie das erfindungsgemäße Überwachungssystem beziehen ohne für dieses separat genannt zu werden.

Die Positioniervorrichtung des Stromabnehmers kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine die Schleifleiste halternde Wippeneinrichtung und einen am Schienenfahrzeug angeordneten Grundrahmen und eine zwischen Grundrahmen und Wippeneinrichtung angeordnete Gelenkeinrichtung aufweisen. Unter Verweis auf die obige Verfahrensbeschreibung kann zumindest ein Sensor in der Wippeneinrichtung und zumindest eine Energieversorgungseinrichtung an der Gelenkeinrichtung und/oder am Grundrahmen angeordnet sein. Bevorzugt sind an der Gelenkeinrichtung und/oder am Grundrahmen eine erste und eine zweite Energieversorgungseinrichtung angeordnet, wobei eine erste Energieversorgungseinrichtung Energie bei Betrieb des Stromabnehmers in einem Wechselstromnetz gewinnt und eine zweite Energieversorgungseinrichtung dazu ausgebildet ist, Energie bei Betrieb des Stromabnehmers in einem Gleichstromnetz zu gewinnen.

An der Gelenkeinrichtung und/oder der Wippeneinrichtung der Positioniervorrichtung kann eine Datenkonzentratoreinrichtung angeordnet sein. In der Datenkonzentratoreinrichtung können Daten und/oder Messwerte verarbeitet und/oder gebündelt werden, um die weiterzuleitende Datenmenge zu reduzieren. Eine Datenkonzentratoreinrichtung kann mit zumindest zwei Sensoren und/oder Messvorrichtungen verbunden sein. Zudem kann eine Datenkonzentratoreinrichtung mit einer Mehrzahl an weiteren Datenkonzentratoreinrichtungen verbunden sein, wodurch sich die Datenmenge mehrerer vorgelagerter Datenkonzentratoreinrichtungen mittels einer Datenkonzentratoreinrichtung weiter verringern lässt.

Durch die Datenkonzentration und Datenkonzentratoreinrichtungen lässt sich eine baumartige Struktur der Verbindung zwischen den Komponenten einer Messeinheit bzw. eines Überwachungssystems erzeugen. Bevorzugt erfolgt die Datenübermittlung zwischen Messeinheiten, Sensoren und Datenkonzentratoreinrichtungen kabelgebunden, sodass sich auch eine baumartige Verkabelungsstruktur ergibt. Zumindest eine Datenkonzentratoreinrichtung kann mit einer Basiseinheit verbunden sein. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform können an der Wippeneinrichtung vier Sensoren, wobei bevorzugt zwei Sensoren einer Schleifleiste zugeordnet sind, angeordnet sein, wobei j e zwei Sensoren einer Datenkonzentratoreinrichtung zugeordnet sind. Das heißt mit anderen Worten, dass an der Wippeneinrichtung zwei Datenkonzentratoreinrich- tungen angeordnet sind, die mit j eweils zwei Sensoren verbunden sind und deren Datenmengen reduzieren. Eine weitere Datenkonzentratoreinrichtung kann am Knie der Gelenkeinrichtung angeordnet sein. Diese am Knie der Gelenkeinrichtung angeordnete Datenkonzentratoreinrichtung ist kabelgebunden mit der Basiseinheit verbunden, wobei die an der Basiseinheit ankommenden Daten bzw. Messwerte in der Basiseinheit weiterverarbeitet, reduziert und/oder weitergeleitet werden. Die Weiterleitung von Daten aus der Basiseinheit erfolgt bevorzugt kabellos.

Es ist denkbar, dass die Basiseinheit der Messeinheit einen Drucksensor, einen Stromsensor und/oder ein Spannungssensor aufwei st. Somit kann mittels der Basiseinheit neben der Verarbeitung der von weiteren Sensoren erhaltenen Daten und deren Weiterleitung auch eine Datenaufnahme bzgl. Druck sowie Spannung und Strom erfolgen. Es ist auch denkbar, dass ein Drucksensor, ein Stromsensor und/oder ein Spannungssensor am Grundrahmen und/oder der Positioniervorrichtung angeordnet sind und deren Messwerte an die Basiseinheit zur Auswertung und/oder Weiterleitung übermittelt werden.

Ein Überwachungssystem kann eine Mehrzahl von Schienenfahrzeugen mit j eweils zumindest einem Stromabnehmer umfassen, wobei das Überwachungssystem eine Auswerteeinheit zur Verarbeitung von Messwerten und/oder Kennwerten der Messeinheiten mehrerer Stromabnehmer umfasst. Wie zuvor bereits beschrieben wird es dadurch möglich, mit einer einzelnen Auswerteeinheit mehrere Stromabnehmer eines Schienenfahrzeugs oder mehrere Schienenfahrzeuge mit Stromabnehmern zu überwachen bzw. die betreffenden Stromabnehmer zu steuern. Gleichwohl kann vorgesehen sein, dass j eder Stromabnehmer eine Auswerteeinheit aufweist. Auch können die Schienenfahrzeuge jeweils eine Mehrzahl von Stromabnehmers aufweisen. Insgesamt wird es so möglich, mit dem Überwachungssystem Datensätze der Stromabnehmer, unabhängig von der Art der Datenverbindung, zu sammeln und auszuwerten. Das Überwachungssystem kann auch eine von den Stromabnehmern bzw. den Schienenfahrzeugen räumlich beabstandete Auswerteeinheit aufweisen, die fernab von einem Schienenfahrzeug stationär, beispielsweise in einem Gebäude, angeordnet sein kann. Durch die dann in der Auswerteeinheit gespeicherten Daten können sich dann beispielsweise auch Korrelationen zwischen einer Ortsposition, einem Erfassungszeitpunkt und gegebenenfall s ermittelten Fehlern der Stromabnehmer ergeben, beispielsweise kann dann einer Jahreszeit oder einer Fahrstrecke ein vergleichsweiser erhöhter Verschleiß oder ein bestimmter Fehler an dem Stromabnehmer oder der Oberleitung zugeordnet werden.

Das Überwachungssystem kann eine oder eine Mehrzahl von Nutzereinheiten umfassen, die räumlich voneinander beabstandet sind. Die Datenverbindung bzw. Datenverbindungen zu den j eweiligen Nutzereinheiten können über ein externes Datennetzwerk ausgebildet werden. Die Nutzereinheit kann ein Computer sein, der unabhängig von dem Überwachungssystem ist. Dieser Computer kann ein stationärer Computer, ein Mobilfunkgerät oder dergleichen sein, mit dem sich die Datenverbindung zum Datenaustausch mit dem Überwachungssystem herstellen lässt. Der Datenaustausch kann beispielsweise über ein externes Datennetzwerk, wie das Internet, erfolgen. So können mit der Auswerteeinheit aufbereitete Daten über eine Ausgabevorrichtung einem erweiterten Nutzerkreis zur Verfügung gestellt werden. Die Ausgabevorrichtung kann beispielsweise durch einen Server mit einer Softwareanwendung ausgebildet sein, die die durch die Auswerteeinheit errechneten Ergebnisse und die in der Datenbank enthaltenen Informationen der j eweiligen Nutzereinheit übermittelt. Diese Übermittlung kann durch die Bereitstellung einer Internetseite mit ausgewählten Informationen, beispielsweise einer aktuellen Übersicht eines Bestands an Stromabnehmern, Oberleitungsstrecken und Schienenfahrzeugen. Die Informationen können Schienenfahrzeuge betreibenden Unternehmen j eweils individuell angepasst zur Verfügung gestellt werden. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen eines Überwachungssystems ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen des Verfahrens.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Stromabnehmer an einem Schienenfahrzeug in einer Seitenansicht;

Fig. 2a eine Vorderansicht einer unbenutzten Schleifleiste;

Fig. 2b eine Vorderansicht der verschli ssenen Schleifleiste;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines abschnittsweisen Verlaufs eines Fahrdrahts;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Überwachungssystems mit einem Schienenfahrzeug;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Messeinheit;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Messeinheit;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines weiteren Überwachungssystems;

Fig. 8 einen Stromabnehmer in perspektivischer Ansicht;

Fig. 9 den Stromabnehmer gemäß Fig. 8 in Seitenansicht;

Fig. 10 den Stromabnehmer gemäß Fig. 8 in Ansicht von vorne;

Fig. 11 den Stromabnehmer gemäß Fig. 8 in Draufsicht; Fig. 12 den Stromabnehmer gemäß Fig. 8 in einer weiteren perspektivischen Ansicht;

Fig. 13 den Grundrahmen des Stromabnehmers gemäß Fig. 8;

Fig. 14 einen Ab schnitt der Gelenkeinrichtung des Stromabnehmers gemäß Fig. 8;

Fig. 15 einen Ab schnitt der Wippeneinrichtung des Stromabnehmers gemäß Fig. 8 in perspektivischer Ansicht von unten;

Fig. 16 einen Ab schnitt der Wippeneinrichtung des Stromabnehmers gemäß Fig. 8 in perspektivi scher Ansicht von oben;

Fig. 17 eine an der Gelenkeinrichtung des Stromabnehmers gemäß Fig. 8 angeordnete Datenkonzentratoreinrichtung in perspektivischer Ansicht;

Fig. 18 eine schematische Darstellung einer Gleichstrom- Energieversorgungseinrichtung;

Fig. 19 eine am Grundrahmen des Stromabnehmers gemäß Fig. 8 angeordnete Wechselstrom-Energieversorgungseinrichtung in perspektivischer Ansicht;

Fig. 20 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Abrieb sensorik;

Fig. 21 einen Querschnitt durch eine Schleifleiste mit einer zweiten Ausführungsform einer Abriebsensorik;

Fig. 22 eine schematische Darstellung einer Baumstruktur einer Messeinheit;

Fig. 23 die Basiseinheit einer Messeinheit in perspektivischer Ansicht; und Fig. 24 eine schematische Darstellung der Anwendungen eines externen Datennetzwerks.

Die Fig. 1 zeigt einen Stromabnehmer 10 auf einem Dach 1 1 eines hier nicht näher dargestellten Schienenfahrzeugs mit einer als Pantograph 12 ausgebildeten Positioniervorrichtung 13. An dem Pantograph 12 sind zwei Schleifleisten 14 an einer Wippeneinrichtung 15 quer zu einem Fahrdraht 16 angeordnet. Die Wippeneinrichtung 15 i st an der Gelenkeinrichtung 72 angeordnet. Der Grundrahmen 71 verbindet die Positioniervorrichtung 13 mit dem Dach 1 1 des Schienenfahrzeugs. Das Schienenfahrzeug bewegt sich mit einer Fahrtgeschwindigkeit VF relativ zum Fahrdraht 16, wobei die Schleifleisten 14 mit einer Andruckkraft FA quer bzw. orthogonal zum Fahrdraht 16 an diesen gedrückt werden. Die Schleifleiste 14 ist aus einem hier nicht näher dargestellten Kontaktelement aus Kohlenstoff und einem Schleifleistenhalter gebildet, wobei es durch die hier beschriebene Bewegung der Schleifleiste 14 an dem Fahrdraht 16 zu einem Abrieb des Kohlenstoffmaterials kommt.

Eine Zusammenschau der Fig. 2a bis 2b zeigt eine Schleifleiste 17 in verschiedenen Ansichten und Verschleißzuständen. Die Schleifleiste 17 ist im Wesentlichen aus einem Kontaktelement 18, welches aus Kohlenstoff bzw. Grafit besteht und einem Schleifleistenhalter 19 gebildet. Der Schleifleistenhalter 19 weist ein Profil 20 auf, welches regelmäßig aus Aluminium besteht, auf dem das Kontaktelement 18 befestigt ist. An dem Profil 20 sind Befestigungslager 21 ausgebildet, die zur Verbindung der Schleifleiste 17 mit einer hier nicht dargestellten Positioniervorrichtung dienen.

Die Fig. 2a zeigt die Schleifleiste 17 in einem neuen, das heißt unbenutzten Zustand, sodass eine Höhe HCN des Kontaktelements 18 bzw. HTN der Schleiflei ste 17 im Bereich einer Mitte 22 der Schleifleiste 17 unverändert ist bzw. einen maximalen Wert aufweist. Im Bereich der Befestigungslager 21 und der Mitte 22 sind hier nicht näher ersichtliche Beschleunigungssensoren einer Sensorvorrichtung eines Messsystems angebracht.

Die Fig. 2b zeigt die Schleifleiste 17 in einem verbrauchten Verschleißzustand, sodass eine Höhe HCW des Kontaktelements 18 bzw. eine Höhe HTW der Schleiflei ste 17 im Bereich der Mitte 22 aufgrund eines Abrieb s einer Oberfläche 23 des Kontaktelements 18 wesentlich reduziert ist. Hieraus resultiert ein verändertes Schwingungsverhalten der Schleifleiste 17, da ein Widerstandsmoment bzw. eine Masse der Schleifleiste 17 verändert bzw. reduziert ist. Im Bereich der Mitte 22 ist hier ein Abrieb des Kontaktelements 18 am stärksten, da ein hier nicht dargestellter Fahrdraht in einem Zickzack-Verlauf ausgebildet ist und während einer Fahrt des Schienenfahrzeugs die Schleifleiste 17 an der Oberfläche 23 in einem Wechsel zwi schen äußeren Enden 24 des Kontaktelements 18 bzw. der Oberfläche 23 bestreicht.

Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrdrahts 25 relativ zu einem Fahrweg 26 und Schleifleisten 27 eines hier nicht näher dargestellten Stromabnehmers eines Schienenfahrzeugs. Der hier abschnittsweise dargestellte Fahrdraht 25 bildet relativ zu dem Fahrweg 26 einen Zickzack-Verlauf aus. Eine hier nicht näher dargestellte Oberleitung ist so beschaffen, dass der Fahrdraht an Befestigungspunkten 28 der Oberleitung gehaltert ist. Zwischen den Befestigungspunkten 28 verläuft der Fahrdraht 26 in im Wesentlichen geraden Abschnitten 29. Bei einer Fahrt des Schienenfahrzeugs entlang des Fahrwegs 26 bestreicht der Fahrdraht 25 die Schleifleisten 27 im Wechsel entlang ihrer Längserstre- ckung. Der Stromabnehmer ist hier mit einer Messeinheit mit einer Messvorrichtung und mit zumindest zwei Sensoren einer Sensoreinrichtung der Messvorrichtung ausgestattet. Mittels der Sensoren können Schwingungen der Schleifleisten 27 erfasst und mit einer Verarbeitungseinrichtung der Messvorrichtung diese Messwerte verarbeitet und zueinander in Bezug gesetzt werden. Die Verarbeitungseinrichtung kann daraus einen Betrieb szustand der Oberleitung bzw. einen Zickzack- Verlauf des Fahrdrahts 25 bestimmen bzw. berechnen.

Die Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Überwachungssys- tems 30 zusammen mit einem Schienenfahrzeug 3 1 . Das Schienenfahrzeug verkehrt auf einem Gleis 32 und verfügt über Stromabnehmer 33 auf einem Dach 34 des Schienenfahrzeugs 3 1 , die mit einem Fahrdraht 35 kontaktierbar sind. Das Überwachungssystem 30 umfasst eine Mehrzahl von Messeinheiten 36 an den Stromabnehmern 33 mit j eweils einer Verarbeitungseinrichtung 37 und einer Messvorrichtung 38. Das Überwachungssystem umfasst weiter eine Auswerteeinheit 39, die Datensätze von den Messeinheiten 36 empfängt, speichert und verarbeitet. Die Auswerteeinheit 39 kann die Datensätze analysieren und ein Ergebnis der Analyse ausgeben. Die Messeinheiten 36 sind über Datenverbindungen 40, mittels derer über Funksignale Datensätze übermittelt werden, über ein externes Datennetzwerk 41 mit der Auswerteeinheit 39 verbunden. Dabei kann auch eine bidirektionale Übermittlung der Datensätze erfolgen. Die Verarbeitungseinrichtungen 37 erfassen Messwerte der Messeinheit 36 bzw. hier nicht näher dargestellte Sensoren an den Stromabnehmern 33 , setzen diese zueinander in Beziehung und bestimmen einen Betrieb szustand der Stromabnehmer 33 bzw. des Fahrdrahts 35 als ein Ergebnis. Dieses Ergebnis wird an die Auswerteeinheit 39, wie zuvor beschrieben, übermittelt. Prinzipiell ist hier eine Verbindung der Messeinheiten 36 mit dem externen Datennetzwerk 41 über eine einzige Datenverbindung möglich und ausreichend. Optional ist es auch möglich, unter Umgehung des externen Datennetzwerks 41 bzw. Datensätze direkt zwischen den Messeinheiten 36 und der Auswerteeinheit 39 auszutauschen. Die Messeinheiten 36 können auch mit einem Fahrstand 42 des Schienenfahrzeugs 3 1 verbunden sein, derart, dass die Ergebnisse und/oder Messwerte der Verarbeitungseinrichtung 37 einen Fahrzeugführer in dem Fahrstand 42 angezeigt werden können. Die Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Messeinheit 43. Die Messeinheit 43 i st aus einer Messvorrichtung 44 gebildet und umfasst weiter eine Auswerteeinheit 45. Die Messvorrichtung 44 umfasst ihrerseits eine Sensoreinrichtung 46 mit einer Mehrzahl von Sensoren 47, 48 und eine Verarbeitungseinrichtung 49. Darüber hinaus ist eine Versorgungseinrichtung 50 vorgesehen mittels der die Messvorrichtung 44 mit elektrischer Energie versorgt wird. Die Versorgungseinrichtung 50 kann ein Energiespeicher, ein Generator oder eine externe Energieversorgung, beispielsweise über ein Schienenfahrzeug oder ein Fahrdraht, sein. Die Auswerteeinheit 45 wei st eine Datenbank 51 und eine Auswertevorrichtung 52 auf und empfängt Daten bzw. Messwerte und/oder Kennwerte von der Verarbeitungseinrichtung 49. Die Verarbeitungseinrichtung 49 erhält Messwerte von den Sensoren 47, 48 der Sensoreinrichtung 46 und verarbeitet diese. Die Messwerte betreffen Betrieb sparameter bzw. physikalische Messgrößen einer Andruckvorrichtung eines hier nicht dargestellten Stromabnehmers in Art des in der Fig. 1 beispiel shaft dargestellten Stromabnehmers. Die Verarbeitungseinrichtung 49 verarbeitet die Messwerte derart, dass sie diese in Beziehung setzt und ein einen Betriebszustand des betreffenden Stromabnehmers und/oder einer Oberleitung beschreibender Kennwert ermittelt wird. Die j eweils ermittelten Kennwerte werden fortlaufend oder sukzessive von der Verarbeitungseinrichtung 49 an die Auswerteeinheit 45 übermittelt und dort in der Datenbank 51 gespeichert bzw. mit der Auswertevorrichtung 52 weiterverarbeitet bzw. aufbereitet.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere Messeinheit 53 , bei der im Unterschied zur Messeinheit aus der Fig. 5 die Verarbeitungseinrichtung 49 Daten an eine Steuervorrichtung 54 übermittelt. Die Steuervorrichtung 54 ist aus einer Regeleinrichtung 55 und einer Positioniervorrichtung 56 gebildet, wobei die Regeleinrichtung 55 einen hier nicht näher dargestellten Aktor der Positioniervorrichtung 56 in Abhängigkeit der übermittelten Daten regelt. So wird mittels der Regeleinrichtung 55 eine Andruckkraft eines Schleifstücks eines Stromabnehmers, der die Positioniervorrichtung 56 umfasst, so geregelt, dass ein Abheben des Schleifstücks von einer Stromschiene im Wesentlichen verhindert wird.

Die Fig. 7 zeigt ein Überwachungssystem 57 mit einer Messeinheit 58.

Das Überwachungssystem 57 kann eine Mehrzahl von Messeinheiten 58 aufweisen. Die Messeinheit 58 weist im Unterschied zu der Messeinheit aus Fig. 6 eine Messvorrichtung 59 auf, die eine Übermittlungseinrichtung 60 umfasst. Die Übermittlungseinrichtung 60 empfängt von der Verarbeitungseinrichtung 49 Daten bzw. Messwerte und/oder Kennwerte und übermittelt diese an die Steuervorrichtung 54. Weiter besteht zwischen der Übermittlungseinrichtung 60 und einem externen Datennetzwerk 61 eine Datenverbindung 62 mit der über Funksignale Messwerte und/oder Kennwerte übermittelt werden. Über eine weitere Datenverbindung 63 ist eine Auswerteeinheit 64 mit einer Datenbank 65 und einer Auswertevorrichtung 66 an das externe Datennetzwerk 61 angeschlossen und tauscht über das externe Datennetzwerk 61 mit der Übermittlungseinrichtung 60 Daten bzw. Messwerte und/oder Kennwerte aus. Prinzipiell ist es auch möglich über eine direkte Datenverbindung 62 unter Umgehung des externen Datennetzwerks 61 diese Daten direkt auszutauschen. Darüber hinaus ist eine Nutzereinheit 68 vorgesehen, die mit einer weiteren Datenverbindung 69 mit dem externen Datennetzwerk 61 verbunden ist. Die Nutzereinheit 69 kann so Daten mit der Auswerteeinheit 64 austauschen, d.h. von der Auswerteeinheit 64 aufbereitete Daten der Messeinheiten 58 können über die Nutzereinheit 68 ausgegeben bzw. dargestellt und zur weiteren Nutzung zur Verfügung gestellt werden. Die Nutzereinheit 68 kann auch über eine direkte Datenverbindung 70 mit der Auswerteeinheit 64 direkt verbunden sein. Insgesamt wird es so möglich über an hier nicht dargestellten Stromabnehmern befestigten Sensoren 47, 48 Messwerte zu gewinnen und diese zur unmittelbaren Steuerung bzw. Regelung der j eweiligen Stromabnehmer mittels der Steuervorrichtung 54 zu nutzen. Weiter können diese Daten über das externe Datennetzwerk 61 , beispiel sweise das Internet, an die Auswerteeinheit 64 zur Speicherung und Auswertung übergeben werden. Funkti- onale Zusammenhänge der Daten können so genutzt, ausgewertet und interpretiert werden. Die Ergebnisse dieser Auswertungen können über die Nutzereinheit 68 einem Endanwender zur Verfügung gestellt werden.

Fig. 8 zeigt einen Stromabnehmer 10, der im Wesentlichen aus einem Grundrahmen 71 einer Positioniervorrichtung 13 sowie einer die Schleiflei sten 14 halternden Wippeneinrichtung 15 aufgebaut ist. Die Positioniervorrichtung 13 umfasst eine Gelenkeinrichtung 72, die einen Oberarm 84 und einen Unterarm 85, welche gelenkig miteinander verbunden sind, aufweist. Der Unterarm 85 ist gelenkig mit einem Grundrahmen 71 des Stromabnehmers 10 verbunden, während der Oberarm 84 mit der Wippeneinrichtung 15 verbunden ist. Weiter wei st der Stromabnehmer 10 eine am Grundrahmen angeordnete Antriebseinrichtung 73 und Federeinrichtung 74 auf. Der von den Schleifleisten 14 vom Fahrdraht abgegriffene Strom wird über eine als Stromband ausgebildete elektri sche Leitung 78, die über die Wippeneinrichtung 15, den Oberarm 84, den Unterarm 85 und den Grundträger 71 zu dem mit Energie zu versorgenden, hier nicht dargestellten, Schienenfahrzeug verlegt ist. Der durch das Stromband 78 abfließende Strom bzw. die anliegende Spannung wird von einer Energieversorgungseinheit 50 zur Energieversorgung der am Stromabnehmer 10 angeordneten Sensoren 47 genutzt werden. Die Energieversorgungseinheit 50 kann eine erste Energieversorgungseinrichtung 75 und eine zweite Energieversorgungseinrichtung 76 umfassen. Die erste Energieversorgungseinrichtung 75 ist dazu ausgebildet, aus einem Wechselstrom die zumindest zur Energieversorgung der Sensoren 47 der Sensoreinrichtung 46 erforderliche elektrische Energie zu gewinnen. Die zweite Energieversorgungseinrichtung 76 gewinnt die zur Energieversorgung der Sensoren 47 der Sensoreinrichtung 46 erforderliche elektrische Energie anhand eines am Stromabnehmer 10 anliegenden Gleichstroms. Die erste Energieversorgungseinrichtung 75 wird anhand Fig. 19 näher erläutert, während die zweite Energieversorgungseinrichtung 76 anhand Fig. 18 näher erläutert wird. Aus Fig. 8 ist weiter die Basiseinheit 80 ersichtlich, die gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel zumindest einen Anschluss für eine vom Unterarm 85 der Positioniervorrichtung 13 kommende Datenleitung 88, einen Anschluss für die Energieversorgungseinheit 50 sowie einen Anschluss für eine von einem Drucksensor 81 kommende Datenleitung 88 aufweist. Der Drucksensor 81 ist an einer Druckleitung 79 der Positioniervorrichtung 13 angeordnet, wodurch bei vom Drucksensor 81 erfasste Druckänderungen in der Druckleitung 79 Rückschlüsse auf einen Betrieb der Positioniervorrichtung 13 und/oder die Höhe der mit der Positioniervorrichtung 13 verbundenen Schleifleisten 14 möglich sind. Die zweite Energieversorgungseinrichtung 76 umfasst eine an der Basiseinheit 80 angeschlossene Bypass- Leitung 87.

Die Fig. 9 bis 17 zeigen in Zusammenschau, insbesondere auch in Zusammenschau mit Fig. 8, den Aufbau eines erfindungsgemäßen Stromabnehmers 10. Insbesondere den Fig. 9 bis 13 ist zu entnehmen, dass am Grundrahmen 71 des Stromabnehmers 10, über den der Stromabnehmer 10 mit dem Dach 34 eines Schienenfahrzeugs verbunden ist, eine Basiseinheit 80 angeordnet ist. Die Datenleitung 88 sowie die Bypass-Leitung 87 der zweiten Energieversorgungseinrichtung 76 verlaufen entlang der Gelenkeinrichtung 72 über den Grundrahmen 71 zur Basiseinheit 80. Um den Datentransfer zur Basiseinheit 80 zu reduzieren, sind drei Datenkonzentratoreinrichtungen 77, die zur Datenkonzentration ausgebildet sind, am Stromabnehmer 10 angeordnet. Konkret ist eine Datenkonzentratoreinrichtung 77 im Bereich des Gelenks zwischen Oberarm 84 und Unterarm 85 der Gelenkeinrichtung 72 angeordnet. Zwei weitere Datenkonzentratoreinrichtungen 77 sind an der Wippeneinrichtung 15 angeordnet. In den Datenkonzentratoreinrichtungen 77, die an der Wippeneinrichtung 15 angeordnet sind, können die Daten zumindest zweier Sensoren 47, die über eine Datenleitung 88 mit einer Datenkonzentratoreinrichtung 77 verbunden sind, konzentriert werden. Die Sensoren 47 sind als Bewegungssensoren ausgebildet, wobei j e zwei Sensoren 47 an einer Schleifleiste angeordnet sind. Die als Bewegungssensoren ausgebildeten Sensoren 47 können zumindest Beschleunigungen und Rotationen in drei Achsen messen. Die Datenkonzentratoreinrichtung 77 kann neben der Datenkonzentration auch der Messwertaufnahme dienen. So kann die Datenkonzentratoreinrichtung 77 einen Bewegungssensor aufweisen, der Beschleunigungen und Rotationen in drei Achsen misst. Zudem kann auch die Basiseinheit 80 einen Bewegungssensor, der Beschleunigungen und Rotationen in drei Achsen misst, aufweisen. Insgesamt können am Stromabnehmer 10 somit zumindest acht Bewegungssensoren angeordnet sein, die in einer Baumstruktur über Datenleitungen 88 verbunden sind. Dies wird mit Fig. 22 nochmals beschrieben. Die Basiseinheit 80 kann die Verarbeitungseinrichtung 37 umfassen, in der die Messwerte der Messeinheit 36 bzw. der Sensoren 47 und der Datenkonzentratoreinrichtung 77 zueinander in Funktion gesetzt werden und ein Betriebszustand des Stromabnehmers 10 bzw. eines hier nicht dargestellten Fahrdrahts 25 bestimmt wird. Die Messeinheit 36 kann weiter einen Drucksensor 81 umfassen, der am Grundrahmen 71 angeordnet ist. Der Drucksensor 81 misst den Druck in einer Druckleitung 79 einer Antriebseinrichtung 73 oder Federeinrichtung 74 des Stromabnehmers 10. Die Daten des Drucksensors 81 werden über eine Datenleitung 88 der Basiseinheit 80 zugeführt. Die Basiseinheit 80 kann die Messwerte oder die von der Verarbeitungseinrichtung 37 bestimmten Kennwerte an ein hier nicht dargestelltes externes Datennetzwerk 41 oder eine Auswerteeinheit 39 weiterleiten. Die Energieversorgung des Überwachungssystems, insbesondere die Energieversorgung der von der Messeinheit 36 umfassten Sensoren 47 und Datenkonzentratoreinrichtungen 77, kann j e nach Betrieb des Stromabnehmers 10 über die erste Energieversorgungseinrichtung 75 oder die zweite Energieversorgungseinrichtung 76 erfolgen. Die erste Energieversorgungseinrichtung 75 ist als Wechselstrom- Energieversorgungseinrichtung ausgebildet und wird bei Betrieb des Stromabnehmers 10 in einem Wechselstromnetz genutzt wird. Die erste Energieversorgungseinrichtung 75 ist am Grundrahmen 71 angeordnet und umfasst zumindest eine Ringkernspule 93 und einen Bolzen 94. Näher beschrieben wird die erste Energieversorgungseinrichtung 75 unter Bezug auf die Fig. 19. Zum Betrieb des Stromabnehmers 10 in einem Gleichstromnetz wird die zweite al s Gleichstrom- Energieversorgungseinrichtung ausgebildete Energieversorgungseinrichtung 76 verwendet. Die zweite Energieversorgungseinrichtung 76 umfasst eine von der Wippeneinrichtung 15 zur Basiseinheit 80 verlaufende Bypass-Leitung 87. Unter Verweis auf Fig. 18 wird die zweite Energieversorgungseinrichtung 76 nochmals beschrieben.

Anhand der Fig. 17 kann beispielhaft die Befestigung einer Datenkonzentratoreinrichtung 77 an der Positioniervorrichtung 13 beschrieben werden. Gemäß der mit Fig. 17 gezeigten Ausführungsform ist die Datenkonzentratoreinrichtung 77 am Unterarm 85, im Bereich der gelenkigen Verbindung mit dem Oberarm 84 der Gelenkeinrichtung 72 angeordnet. Die plattenförmig ausgebildete Montagevorrichtung 90, über die die Datenkonzentratoreinrichtung 77 mit dem Unterarm 85 verbunden ist, ist mittels Schellen 89 am Unterarm 85 befestigt. Weiter i st aus Fig. 17 ersichtlich, dass eine von der Wippeneinrichtung 15 kommende über den Oberarm 84 geführte Datenleitung 88 in der Datenkonzentratoreinrichtung 77 endet und eine weitere Datenleitung von der Datenkonzentratoreinrichtung 77 in Richtung des hier nicht gezeigten Grundrahmens 71 und der Basiseinheit 80 abgeht.

Fig. 18 zeigt schematisch die Funktionsweise der zweiten Energieversorgungseinrichtung 76, die, wie insbesondere aus einer Zusammenschau mit den Fig. 8 bis 13 hervorgeht, an der Positioniervorrichtung 13 angeordnet ist. Es ist bekannt, dass zur Energieversorgung eines hier nicht dargestellten Schienenfahrzeugs durch Energieübertragung vom Fahrdraht zum Schienenfahrzeug eine vorliegend als Stromband ausgebildete elektrische Leitung 78 von der Wippeneinrichtung 15 zum Grundrahmen 71 und von dort weiter zum Schienenfahrzeug führt. Diese elektrische Leitung 78 hat einen relativ geringen Widerstand, bevorzugt im Milliohm-Bereich und im Betrieb kann aufgrund dieses Widerstands j e nach Stromstärke des durch die elektrische Leitung 78 fließenden Stroms über diese elektrische Leitung 78 eine Spannung von mehreren 100 Millivolt abfallen. Diese Spannung kann mittels der zweiten Energieversorgungseinrichtung 76 abgegriffen und zur Energieversorgung des Überwachungssystems 30, insbesondere der Messeinheit 36 genutzt werden. Hierzu umfasst die zweite Energieversorgungseinrichtung 76 eine Bypass-Leitung 87, die bevorzugt als ein Kabel mit einem Querschnitt von 16 mm ² ausgebildet ist. Die Bypass-Leitung 87 wird erfindungsgemäß entlang der Gelenkeinrichtung 72 von der Wippeneinrichtung 15 zur Basiseinheit 80 verlegt. Eine weitere al s Kabel ausgebildete Kontaktierleitung 91 , die bevorzugt kürzer ist als die Bypass-Leitung 87, wird genutzt, um die Basiseinheit mit dem Grundrahmen 71 elektrisch zu kontaktieren. Somit ergibt sich eine Parallelschaltung mit einem im Vergleich zur als Stromband ausgebildeten elektrischen Leitung 78 relativ hochohmigen Widerstand, wodurch eine zur Energieversorgung der Messeinheit 36 ausreichende Spannung abgegriffen werden kann.

Aus Fig. 19 ist, in Zusammenschau mit den Fig. 8 bis 13, die Funktionsweise der ersten Energieversorgungeinrichtung 75, die bei Betrieb des Stromabnehmers 10 in einem Wechselstromnetz verwendet wird, ersichtlich. Die Ringkernspule 93 sowie der Bolzen 94 der ersten Energieversorgungseinrichtung 75 sind mittels einer Haltevorrichtung am Grundrahmen 71 befestigt. Die Befestigung erfolgt an der Stelle am Grundrahmen, an der der Strom mittels der als Stromband ausgebildeten elektrischen Leitung 78 vom Unterarm 85 der Gelenkeinrichtung 72 an den Grundrahmen 71 übergeben wird. Die Ringkernspule 93 ist über den Bolzen 94 geschoben und an den Bolzen 94 ist mittel s eines Kabelschuhs die elektrische Leitung 78 angeschlossen. Somit fließt bei Betrieb des Stromabnehmers 10 in einem Wechsel stromnetz ein Wechselstrom durch den Bolzen 94, der wiederum in der Ringkernspule 93 einen Wechselstrom induziert, welcher über eine weitere elektrische Leitung an die Basiseinheit 80 geleitet wird und dort in eine nutzbare Gleichspannung gewandelt wird. Die Stromableitung durch den Grundrahmen erfolgt über eine Stromableitung 92. Der Bolzen 94 ist derart ausgelegt, dass der Bolzen 94 den Stromfluss von Fahrdraht zum Schienenfahrzeug über die elektrische Leitung 78 nicht einschränkt. Sofern der Stromabnehmer 10 mehrere als Stromband ausgebildete elektrische Leitungen 78 aufwei st, kann j ede der elektrischen Leitungen 78 zur Energieversorgung mittels einer ersten Energieversorgungseinrichtung 75 und/oder Energieversorgungseinrichtung 76 verwendet werden. Somit kann eine Vielzahl von Energieversorgungseinrichtungen 75 und/oder Energieversorgungseinrichtungen 76 am Stromabnehmer 10 vorgesehen sein. Weiter kann an der ersten Energieversorgungseinrichtung 75, wie aus Fig. 19 hervorgeht, ein Datenkabel 88 zur Übertragung von Messwerten an die Basiseinheit 80 vorgesehen sein.

Zur Ermittlung des Verschleißzustands eines Kontaktelements 18 einer Schleifleiste 14 kann die Messeinheit eine Abriebsensorik 86 aufweisen. Die Abriebsensorik 86 kann gemäß Fig. 20 oder gemäß Fig. 21 ausgebildet sein. Gemäß der in Fig. 20 gezeigten Ausführungsform der Abriebsensorik 86 werden die zwischen Fahrdraht 16 und Kontaktelement 18 wirkenden Kräfte F und FN berücksichtigt, die j e nach Lage des Fahrdrahts 16 und Verschleißzustandes des Kontaktelementes 18 unterschiedlich sind. Es wurde im Rahmen der Erfindung erkannt, dass j e nach Lage des Fahrdrahts 16 und Verschleiß des Kontaktelements 18 charakteristische Vibrationen oder Beschleunigungen am Kontaktelement 18 hervorgerufen werden, die mittels eines Sensors 47, der bevorzugt als Beschleunigungssensors ausgebildet ist, erfassbar sind. Über diese charakteristischen Vibrationen und/oder Beschleunigungen lässt sich ein Verschleißzustand des Kontaktelements 18 ermitteln.

Alternativ und/oder zusätzlich kann die Abriebsensorik 86 gemäß Fig. 21 zur Ermittlung des Zustands des Kontaktelements 18 einer Schleifleiste 14 verwendet werden. Hierzu ist in das Kontaktelement 18 eine Aussparung 95 eingebracht, deren Oberkante die Verschleißgrenze 96 definiert. Sobald ein Abrieb des Kontaktelements 18 bi s zur Verschleißgrenze 96 erfolgt i st, liegt die Aussparung 95 offen und verursacht charakteristi- sehe Vibrationen und/oder Beschleunigungen, die mittels des Sensors 47 erfassbar sind. Anhand dieser charakteristischen Vibrationen und/oder Beschleunigungen kann ein den Verschleißzustand beschreibender Kennwert ermittelt und ein Erreichen der Verschleißgrenze 96 angezeigt werden.

Fig. 22 zeigt schematisch die Baumstruktur der Verkabelung der Messeinheit 36 an einem Stromabnehmer 10. Wie auch aus der Zusammenschau mit den Fig. 8 bis 16 hervorgeht, sind gemäß dem in Fig. 22 dargestellten Ausführungsbeispiel an j eder der zwei Schleifleisten 14 zwei Sensoren 47 angeordnet. Bevorzugt sind die Sensoren 47 als Bewegungssensoren, die Beschleunigungen und Vibrationen in drei Achsen erfassen können, ausgebildet. Jeweils zwei der Sensoren 47 sind mit einer Datenkonzentratoreinrichtung 77 verbunden. Auch die Datenkonzentratoreinrichtungen 77 können Bewegungssensoren aufweisen. Die zwei mit den Sensoren 47 verbundenen Datenkonzentratoreinrichtungen 77 sind zur weiteren Datenkonzentration mit einer weiteren Datenkonzentratoreinrichtung 77 über eine Datenleitung 88 verbunden. Diese übermittelt die Daten über eine weiteren Datenleitung 88 an die Basiseinheit 80. Die Basi seinheit 80 kann eine Verarbeitungseinrichtung 37 aufweisen und/oder die Daten an eine Auswerteeinheit 39 oder ein externes Datennetzwerk 41 über eine Drahtlosverbindung 97 übermitteln. Weiter ist die Basiseinheit dazu eingerichtet, über eine Datenleitung 88 empfangene Daten eines Drucksensors 81 und/oder einer elektrischen Messsensorik 82 zu empfangen und weiter zu verarbeiten. Die elektrische Messsensorik 82 kann einen Spannungssensor und/oder einen Stromsensor umfassen, mit der die an der elektrischen Leitung 78 anliegende Spannung des Stromabnehmers und/oder die Stromstärke des durch die elektrische Leitung 78 fließenden Stroms gemessen werden kann. Weiter ist die Basiseinheit 80 dazu eingerichtet, drahtlos Daten einer Abrieb sensorik 86 zu empfangen und weiter zu verarbeiten. Fig. 23 zeigt einen schematischen Aufbau einer Basiseinheit 80. Die Basiseinheit weist eine Logik-Platine 99, eine Stromversorgungsplatine 100 sowie eine Leiterplatte 98 der Energieversorgungseinheit 50 auf. Zur Ausbildung einer Drahtlosverbindung 97 umfasst die Basiseinheit 80 weiter ein Drahtlosmodul .

Mit Fig. 24 ist beispielhaft die Datenverarbeitung in einem externen Datennetzwerk 41 , das gemäß Fig. 24 als Cloud-Service-Anwendung, insbesondere als Internet-of-things-Hub 1 10, ausgebildet ist, dargestellt. Die am Stromabnehmer 10 mittels des Überwachungssystems 30 aufgenommenen Messwerte und/oder Kennwerte werden drahtlos an das externe Datennetzwerk 41 übermittelt. In dem als Cloud-Service- Anwendung ausgebildeten externen Datennetzwerk 41 können in einem Schritt S 1 Nachrichten in Messwerte aufgesplittet bzw. Messwerte und Nachrichten verknüpft werden. In einem Schritt S2 können die Daten weiter verteilt werden. So können in einem Schritt S4 für j eden Nutzer Kopien eines Messwerts und/oder Kennwerts angelegt werden. Zudem kann in einem Schritt S3 vor Weiterverarbeitung und/oder Aufbereitung der Daten eine Speicherung der Daten erfolgen. In den Schritten S5 bis S8 können die Daten j e nach den Forderungen des Nutzers aufbereitet und/oder durch den Nutzer verwaltet und/oder in unterschiedlichen nutzerspezifischen Anwendungen genutzt werden. Das heißt der Nutzer erhält Zugriff auf die Daten und kann diese in unterschiedlichen Anwendungen nutzen. Beispielsweise können mehrere Nutzer (S8) und/oder die Daten mehrerer Stromabnehmer, mehrerer Schienenfahrzeuge oder mehrerer Züge verwaltet werden (S 5) . Hierzu können im Rahmen von sogenannten Asset-Services (S6) dem Nutzer verschiedene Bewertungs- Sortier- und/oder Klassifizierungsvorschläge oder -dienste angeboten werden. Nach einem Datenservice (S7) können dem Nutzer unterschiedliche Datenmodelle entsprechend dessen Anforderungen zur Verfügung gestellt werden. Der Nutzer erhält über das Zugangsgateway 1 1 1 einen sicheren Zugang zu den Anwendungen S5 bis S8.