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Title:
DEVICE AND METHOD FOR DETECTING WEAR OF A TRANSPORT SYSTEM HAVING SLIDING CONTACTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/239292
Kind Code:
A1
Abstract:
If a failure of components of a transport-system sliding contact can be predicted, preventive maintenance that is sometimes unnecessary is eliminated and an alternative run-to-failure approach associated with downtime can be avoided. The invention relates to a system and to a method for detecting wear of a transport system, which has a sliding contact (2) having a current collector (4) and having a current-carrying conductor (6). A current-collector vibration sensor (12) mounted on the current collector (4) is designed to register vibrations produced by driving motion of the vehicle (8) along the current-carrying conductor (6) and to wirelessly transmit said vibrations to a background system (10). The background system (10) is designed to subject data transmitted to the background system (10), in particular the registered vibrations, to an analysis and to signal wear of the transport system, in particular wear of the current collector (4) and/or of the current-carrying conductor (6), on the basis of said analysis.

Inventors:
KÖNIG FRANK (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/058942
Publication Date:
December 03, 2020
Filing Date:
March 30, 2020
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
B60L5/04; B60L5/18
Foreign References:
JPH03261303A1991-11-21
DE102017214418A12019-02-21
EP2325656A12011-05-25
JP2016192863A2016-11-10
Attorney, Agent or Firm:
MAIER, Daniel (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. System zur Verschleißerkennung eines Fördersystems, insbe sondere eines Flughafen-Gepäckfördersystems, das einen Gleit kontakt (2) umfasst, welcher einen Stromabnehmer (4) und ei nen stromführenden Leiter (6) aufweist, wobei der Stromabneh mer (4) an ein Fahrzeug (8) montierbar ist und über den

Stromabnehmer (4) das Fahrzeug (8) mit Energie versorgbar ist, zudem umfassend einen stromabnehmerseitigen Schwingungs sensor (12) und ein Hintergrundsystem (10), wobei

- der stromabnehmerseitige Schwingungssensor (12) ausgestal tet ist, an dem Stromabnehmer (4) montiert durch eine Fahrbe wegung des Fahrzeugs (8) entlang dem stromführenden Leiter (6) erzeugte Schwingungen zu registrieren und drahtlos an das Hintergrundsystem (10) zu übermitteln; und

- das Hintergrundsystem (10) ausgestaltet ist, an das Hinter grundsystem (10) übermittelten Daten, insbesondere die re gistrierten Schwingungen, einer Analyse zu unterziehen und anhand dieser Analyse einen Verschleiß des Fördersystems, insbesondere des Stromabnehmers (4) und/oder des stromführen den Leiters (6), zu signalisieren.

2. System nach Anspruch 1, zudem umfassend

ein Ortungsmittel zur Übermittlung der Position des stromab nehmerseitigen Schwingungssensors (12) an das Hintergrundsys tem (10).

3. System nach einem der Ansprüche 1 bis 2, zudem umfassend mindestens einen weiteren stationären Schwingungssensor (12), der an dem stromführenden Leiter (6) befestigbar und ausge staltet ist, durch den vorbeigeführten Stromabnehmer (4) er zeugte Schwingungen zu registrieren und drahtlos an das Hin tergrundsystem (10) zu übermitteln.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass

der stromführende Leiter (6) eine Stromschiene und/oder der Stromabnehmer (4) eine Kohlebürste (18) ist.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zudem umfassend ein Gateway zur Übermittlung erfasster Daten von den Schwin gungssensoren (12) zum Hintergrundsystem (10) .

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass

die Schwingungssensoren (12) ausgestaltet sind, zusätzlichen zu den registrierten Schwingungen Zustandsdaten des Schwin gungssensors (12) an das Hintergrundsystem (10) zu übermit teln .

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass

der Stromabnehmer (4) eine Feder (16) aufweist, welche ausge staltet ist, den Stromabnehmer (4) an den stromführenden Lei ter (6) zu drücken.

8. Verfahren zur Verschleißerkennung beim Betrieb eines För dersystems, insbesondere eines Flughafen-Gepäckfördersystems, das einen Gleitkontakt (2) umfasst, welcher einen Stromabneh mer (4) und einen stromführenden Leiter (6) aufweist, wobei der Stromabnehmer (4) an ein Fahrzeug (8) montierbar ist und über den Stromabnehmer (4) das Fahrzeug (8) mit Energie ver sorgbar ist,

umfassend die Verfahrensschritte:

a) Bewegen des Stromabnehmers (4) entlang dem stromführenden Leiter (6), wodurch diese in Schwingungen versetzt werden; b) Registrieren der Schwingungen durch einen an dem Stromab nehmer (4) befestigten stromabnehmerseitigen Schwingungs sensor ( 12 ) ;

c) drahtloses Übermitteln der registrierten Schwingungen von dem stromabnehmerseitigen Schwingungssensor (12) zusammen mit einem Zeitstempel und einer Identität des Schwingungssensors (12) an ein Hintergrundsystem (10);

d) im Hintergrundsystem (10) werden an das Hintergrundsystem (10) übermittelte Daten, insbesondere die registrierten

Schwingungen, einer Analyse unterzogen und bei Abweichungen als Verschleiß des Fördersystems, insbesondere des Stromab nehmers (4) und/oder des stromführenden Leiters (6), erkannt und signalisiert.

9. Verfahren nach Anspruch 8, zudem umfassend die Verfahrens schritte :

e) Registrieren der durch den vorbeigeführten Stromabnehmer (4) an dem stromführenden Leiter (6) erzeugten Schwingungen von einem weiteren stationären Schwingungssensor (12);

f) Übermitteln der von dem stationären Schwingungssensor (12) registrierten Schwingungen zusammen mit einer Identität des stationären Schwingungssensors (12) drahtlos an das Hinter grundsystem (10);

g) Durchführen des Verfahrensschrittes d) von Anspruch 8 für die im Verfahrensschritt f) übermittelten Daten.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass

das Übermitteln der Daten von dem Schwingungssensor (12) zum Hintergrundsystem (10) über ein Gateway erfolgt, wobei das Gateway an einem festen Ort entlang dem stromführenden Leiter (6) installiert ist.

und bei jeder Überfahrt eines einen Schwingungssensors 12 aufweisenden Fahrwerks eine Nullzeit gesetzt wird

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, dass

die Abweichungen durch einen statistischen Vergleich mit vo rangehenden Registrierungen oder durch einen Vergleich mit einer fixen Größe erkannt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeich net durch

Übermitteln von Zustandsdaten eines jeden Schwingungssensors (12) an das Hintergrundsystem (10) zusätzlich zu den re gistrierten Schwingungen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeich net durch den Verfahrensschritt

Übermitteln einer Position des stromabnehmerseitigen Schwin gungssensors (12) an das Hintergrundsystem (10) .

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, dass

der Stromabnehmer (4) eine Feder (16) aufweist, welche ausge staltet ist, den Stromabnehmer (4) an den stromführenden Lei ter (6) zu drücken.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, dass

der stromführende Leiter (6) eine Stromschiene und/oder der Stromabnehmer (4) eine Kohlebürste (18) ist.

Description:
Vorrichtung und Verfahren zur Verschleißerkennung eines För dersystems mit Gleitkontakten

Die vorliegende Erfindung betrifft Fördersysteme welche einen Gleitkontakt aufweisen, insbesondere Flughafen-Gepäckförder systeme .

Fördersysteme mit Gleitkontakten weisen Abnutzungsteile

(Stromversorgungsschienen, Stromabnehmer, Kohlebürste, ...) mit beschränkter Lebensdauer auf, die abhängig ist von unter schiedlichen Faktoren wie beispielsweise Verwendungszeit, Be lastungsstärke, Luftfeuchtigkeit, Ablagerungen, Fremdkörper, Korrosion .

Der Stromabnehmer des Gleitkontakts steht während der Fahrt seines Fahrzeugs in ständiger schleifender Berührung mit der Stromschiene des Gleitkontakts . Sowohl der Stromabnehmer, insbesondere seine Kohlebürste, als auch die Stromschiene verschleißen durch Reibung. Stromabnehmer und Stromschiene müssen daher regelmäßig erneuert werden. Da ein Wechsel von Stromschienen mit erheblichem Aufwand verbunden ist, wird meist für die Kohlebürste ein weicheres Material gewählt, da mit der Verschleiß des Stromabnehmers höher ist und die

Stromschiene geschont wird.

In Flughafen-Gepäckfördersystemen werden Stromschienen-Strom- abnehmer-Fördersysteme herangezogen, um die neue Generation von Gepäcksortern oder Early-Baggage-Storage (EBS) Shuttlen anzutreiben .

Es ist das Ziel jedes Flughafens, Ausfälle von Gepäckhandha bungssystemen soweit wie möglich zu reduzieren. Gepäckhandha bungssysteme weisen häufig Stromschienen und Stromabnehmer umfassende Gleitkontakte auf. Also wird während des Betriebs das System 'lebendig' gehalten und während Nicht-Betriebs- stunden wird eine zeitbasierte Instandhaltung durchgeführt. SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) Systeme wer den in Flughäfen häufig für Statusüberwachung von Gepäckhand habungssystemen herangezogen. SCADA ermöglicht, den Betriebs zustand des gesamten Fördersystems zu überwachen. SCADA kann Taten initiieren, wenn Teile des Fördersystems für Gepäck handhabungsprozess nicht verfügbar werden. Kleinere Störungen wie Gepäck-Blockierungen oder Staus können innerhalb von Mi nuten behoben werden und ermöglichen eine Rückgabe des be troffenen Abschnitts an den normalen Betrieb. Jedoch können von Abnutzung verursachte Ausfälle von Komponenten wie Gleit kontakten nicht immer ohne Auswirkungen auf die Verfügbarkeit und Kapazität des gesamten Systems behoben werden. Diese Aus fälle können bedeutende, mit hohen Kosten verbundene Probleme für den Flughafen und Systembediener werden. Es ist deshalb wesentlich, Ausfälle von Komponente vorherzusagen, zu lösen und zu vermeiden.

Stromschienen und Stromabnehmer sind als Abnutzungsteile im Dauergebrauch, ein Sortierer läuft typischerweise 7 Tage pro Woche 18 Stunden täglich. Die Restnutzungsdauer kann durch Zählen von Betriebsstunden geschätzt werden. Allerdings re flektiert diese Schätzung nicht notwendigerweise den tatsäch lichen Zustand der Abnutzungsteile . Einerseits beeinflusst der Zustand der Stromschiene den Zustand der Kohlebürste und umgekehrt. Weitere die Lebensdauer negativ beeinflussende Ur sachen für Ausfallzeiten sind fehlerhaft ausgerichtete Ver bindungen, Voralterungen, Fremdkörper, ....

Die Umgebungs- und somit Betriebsbedingungen des Fördersys tems haben einen Einfluss auf sowohl die Leistung, als auch die Lebensdauer der Kohlebürste. Feuchtigkeit hat einen gro ßen Einfluss auf den Reibungskoeffizienten der Kohlebürste, einer der Hauptparameter für ihre Leistung. Bei idealen Be dingungen bildet sich eine Mischung aus Graphit, Metalloxiden und Luftfeuchtigkeit als Film auf der Oberfläche der Strom schiene (bus bar) wodurch der Reibungskoeffizient und damit die Abnutzung reduziert wird. Wenn die Luft zu trocken für die Entwicklung eines solchen Films ist, werden spezielle Bürstenbehandlungen empfohlen. Heiße Atmosphären und übersät tigte Luftfeuchtigkeit beeinflussen die Bürstenleistung nega tiv. Die Bürsten tendieren dazu, zuviel Film zu bilden, wodurch der Film im weiteren Verlauf lückenhaft wird und sich Rillen bilden können. Bei sich ändernden Bedingungen und ex ternen Faktoren (Verunreinigungen, ungleichmässige Belastung) ist eine Schätzung der Lebensdauer anhand der Laufzeit nicht mehr akkurat möglich. Es kann entweder eine vorbeugende War tung erfolgen oder aber die Systeme werden erst bei Ausfall gewartet. Alternativ kann der Zustand der Abnutzungskomponen- ten überwacht werden.

Ein Stromabnehmer eines Stromschienensystem weist mehrere Leiter, typischer Kupferstreifen, in einer isolierten Ver kleidung auf. Die Stromabnehmerschienen befinden sich inner halb der Verkleidung, mit elektrischen Kabeln verbunden über eine Öffnung an der Unterseite der Verkleidung. Die untere Öffnung ist meist mit einem Neoprenstreifen verschlossen, um Fremdkörper und Dämpfe abzuhalten. Der Stromabnehmer wird von den Stromschienen geführt und muss nur mit einem Zugarm gezo gen werden. Ein Kontaktblock ist diejenige Komponente des Stromabnehmers, welche den elektrischen Strom zwischen der stationären Stromschiene und dem sich bewegenden Stromabneh mer leitet. Der Kontaktblock weist eine Kohlebürste auf, die typischerweise einen oder mehrere Kohleblöcke aufweist und mit einem oder mehreren Widerständen oder Terminals ausge stattet ist. Meist erfolgt eine zeitbasierte Wartung oder 'vorbeugende In standhaltung' oder ein Betrieb bis hin zum Ausfall (reaktive Instandhaltung oder run to failure RTF approach) . Dies be dingt jedoch häufig zusätzlich zur Systemausfallzeit noch weitere Beschädigungen des Fördersystems, da ein beschädigter Stromabnehmer die Stromschiene stärker beansprucht als ein intakter Stromabnehmer. Kommt es beispielsweise während der Fahrt zu einem Schleifleistenbruch, kann die Fahrleitung durch die nach oben drückende Trägerkonstruktion des Stromab nehmers heruntergerissen werden.

Für einzelne Kohleblöcke existiert eine Zustandsüberwachungs technologie basierend auf einem eingebauten Draht. Der Draht ist isoliert von dem ihm umgebenden Material des Kohleblocks und agiert als Schalter: Nach einer gewissen Abnutzung ist der Draht durchgescheuert, was eine kritische Abnutzung an zeigt. Solche Kohleblöcke mit eingebauten Drähten sind jedoch teurer als herkömmliche und erfordern zusätzliche Hardware wie PLC Input. Daher werden meistens Kohlebürsten ohne Zu standsüberwachung und demzufolge ohne entsprechende Hardware eingesetzt .

Ebenfalls zur Zustandsüberwachung eingesetzt werden Wärmeka meras oder manuelle Sichtinspektion um den Abnutzungs zustand der Kohlebürsten zu ermitteln, wobei beide Methoden Personal zur Überwachung das Fördersystem während des Betriebs bzw. während der meist nächtlichen Ruhezeiten erfordern. Eine Sichtinspektion ist häufig aufgrund schwer erreichbarer und schwer einsehbarer Kohlebürsten und Stromschienen schwer durchführbar. Die schiere Anzahl an zu inspizierenden Kohle bürsten führt zudem mit sich, dass dies mit beträchtlichem Aufwand verbunden ist. Außerdem ist die Zuverlässigkeit der Inspektion abhängig von der Erfahrung des Inspektionspersonals und somit stark subjektiv. Es gibt keine automatischen und kontinuierlichen Zustandsüber wachungssysteme, die zugleich den Zustand der Stromschienen und des Stromabnehmers überwachen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verschleißerkennung während des Betriebs eines Förder systems bereitzustellen, welche die oben beschriebenen Prob leme löst. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen beschriebenen Lösungen gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht ein System zur Ver

schleißerkennung eines Fördersystems vor, insbesondere eines Flughafen-Gepäckfördersystems, das einen Gleitkontakt um fasst, welcher einen Stromabnehmer und einen stromführenden Leiter aufweist, wobei der Stromabnehmer an ein Fahrzeug mon tierbar ist und über den Stromabnehmer das Fahrzeug mit Ener gie versorgbar ist. Das System umfasst zudem einen stromab nehmerseitigen Schwingungssensor und ein Hintergrundsystem. Der stromabnehmerseitige Schwingungssensor ist ausgestaltet, an dem Stromabnehmer montiert durch eine Fahrbewegung des Fahrzeugs entlang dem stromführenden Leiter erzeugte Schwin gungen zu registrieren und drahtlos an das Hintergrundsystem zu übermitteln. Das Hintergrundsystem ist ausgestaltet, an das Hintergrundsystem übermittelte Daten, insbesondere die registrierten Schwingungen, einer Analyse zu unterziehen und anhand dieser Analyse einen Verschleiß des Fördersystems, insbesondere des Stromabnehmers und/oder des stromführenden Leiters, zu signalisieren.

Auf diese Weise wird eine kritische Abnutzung des Stromabneh mers und/oder des stromführenden Leiters signalisiert. Nicht nur die Schwingungen, auch weitere Daten können einer Analyse unterzogen werden, so dass für das System auch weitere Fehler und nicht nur Abnutzung detektierbar ist. Ein drohender Aus fall wird so vorhergesagt. Eine Wartung des Fördersystems kann dann geplant werden und zudem nur dann durchgeführt wer den, wenn sie tatsächlich notwendig ist, ohne dass es bereits zu einem Ausfall gekommen ist.

Stromabnehmer und stromführender Leiter eines Gleitkontakts weisen im Kontaktbereich Materialien unterschiedlicher Härte auf, wobei vorzugsweise das Material des Stromabnehmers ein weicheres Material ist als das Material des stromführenden Leiters .

Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte und, sofern nicht anders ausgeführt, beliebig miteinander kombinierbarer Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile wird im Folgenden eingegangen.

Um die registrierten Schwingungen und Daten ortsauflösbar zu machen, kann das System zudem ein Ortungsmittel umfassen zur Übermittlung der Position des stromabnehmerseitigen Schwin gungssensors an das Hintergrundsystem. Das Ortungsmittel kann stromabnehmerseitig (Ortserfassung durch Triangulation, GPS, ...) und/oder fix (Kamera, o.ä.) angeordnet sein.

Gemäß einer Ausführungsform kann das System zudem mindestens einen weiteren stationären Schwingungssensor umfassen, der an dem stromführenden Leiter befestigbar und ausgestaltet ist, durch den vorbeigeführten Stromabnehmer erzeugte Schwingungen zu registrieren und drahtlos an das Hintergrundsystem zu übermitteln . Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der stromführende Leiter eine Stromschiene und/oder der Stromabnehmer eine Koh lebürste sein. Eine Stromschiene kann aus mehreren Strom schienenabschnitten zusammengesetzt sein und somit Verbin dungsstellen aufweisen, wobei Unregelmäßigkeiten der Verbin dungsstellen von einem Schwingungssensor erfassbar sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das System zudem ein Gateway zur Übermittlung erfasster Daten von den Schwin gungssensoren zum Hintergrundsystem umfassen. Das Gateway kann hierzu an einem festen Ort entlang dem stromführenden Leiter installiert sein und bei jeder Überfahrt eines einen Schwingungssensors aufweisenden Fahrwerks eine Nullzeit set zen .

Um einen umfassenderen Überblick über den Zustand des Förder systems zu erhalten, können die Schwingungssensoren ausge staltet sein, zusätzlichen zu den registrierten Schwingungen Zustandsdaten des Schwingungssensors an das Hintergrundsystem zu übermitteln. So können die Zustandsdaten eines jeden

Schwingungssensors eine verbleibende Batteriekapazität und seine Temperatur und andere für das jeweilige Fördersystem relevante Zustandsdaten enthalten. Bei Unterschreiten einer festgelegten Batteriekapazität oder bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur kann das System ausgestaltet sein, eine Meldung abzusetzen.

Der Stromabnehmer kann gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Feder aufweisen, welche ausgestaltet ist, den Stromab nehmer an den stromführenden Leiter zu drücken. Bei dieser typischen Ausführung eines Stromabnehmers sind Veränderungen des Schwingungsmusters bei Abnutzung besonders gut detektier- bar . Hinsichtlich eines Verfahrens wird die vorstehend genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Verschleißerkennung beim Betrieb eines Fördersystems, insbesondere eines Flugha fen-Gepäckfördersystems, das einen Gleitkontakt umfasst, wel cher einen Stromabnehmer und einen stromführenden Leiter auf weist, wobei der Stromabnehmer an ein Fahrzeug montierbar ist und über den Stromabnehmer das Fahrzeug mit Energie versorg bar ist. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte:

a) Bewegen des Stromabnehmers entlang dem stromführenden Lei ter, wodurch diese in Schwingungen versetzt werden.

b) Registrieren der Schwingungen durch einen an dem Stromab nehmer befestigten stromabnehmerseitigen Schwingungssensor. c) Drahtloses Übermitteln der registrierten Schwingungen von dem stromabnehmerseitigen Schwingungssensor zusammen mit ei nem Zeitstempel und einer Identität des Schwingungssensors an ein Hintergrundsystem.

d) Im Hintergrundsystem werden an das Hintergrundsystem über mittelte Daten, insbesondere die registrierten Schwingungen, einer Analyse unterzogen und bei Abweichungen als Verschleiß des Fördersystems, insbesondere des Stromabnehmers und/oder des stromführenden Leiters, erkannt und signalisiert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren zudem die Verfahrensschritte umfassen:

e) Registrieren der durch den vorbeigeführten Stromabnehmer an dem stromführenden Leiter erzeugten Schwingungen von einem weiteren stationären Schwingungssensor.

f) Übermitteln der von dem stationären Schwingungssensor re gistrierten Schwingungen zusammen mit einer Identität des stationären Schwingungssensors drahtlos an das Hintergrund system.

g) Durchführen des oben Verfahrensschrittes d) für die im Verfahrensschritt f) übermittelten Daten. Die Schwingungssensoren können zudem weitere Zustandsdaten des Schwingungssensors übermitteln. Das Resultat der Analyse kann mit einer Meldung signalisiert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Übermitteln der Daten von dem Schwingungssensor zum Hintergrundsystem über ein Gateway erfolgen, wobei das Gateway an einem festen Ort entlang dem stromführenden Leiter installiert ist. Für eine einfache Analyse kann bei jeder Überfahrt eines einen Schwin gungssensors aufweisenden Fahrwerks eine Nullzeit gesetzt werden .

Die Abweichungen können gemäß einer weiteren Ausführungsform durch einen statistischen Vergleich mit vorangehenden Regist rierungen oder durch einen Vergleich mit einer fixen Größe erkannt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein Übermitteln von Zustandsdaten eines jeden Schwingungssensors an das Hinter grundsystem zusätzlich zu den registrierten Schwingungen er folgen .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein Übermitteln ei ner Position des stromabnehmerseitigen Schwingungssensors an das Hintergrundsystem.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Stromabnehmer eine Feder aufweisen, welche ausgestaltet ist, den Stromab nehmer an den stromführenden Leiter zu drücken, so dass der Stromabnehmer während einer Fahrbewegung entlang dem strom- führenden Leiter an den stromführenden Leiter gedrückt und so ein konstanter Kontakt sicher gestellt wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der stromführende Leiter eine Stromschiene und/oder der Stromabnehmer eine Koh lebürste sein.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Sys tem sämtliche Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens .

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 schematisch das erfindungsgemäße System;

Figur 2 stationäre und stromabnehmerseitige Schwingungs

sensoren auf einem Fahrzeug und den Stromschienen;

Figur 3 einen Gleitkontakt eines Stromschienensystems samt

Kontaktblock; und

Figur 4 illustriert eine unterschiedliche Abnutzung zweier

Federn aufweisender Kontaktblöcke.

Figur 1 zeigt schematisch das erfindungsgemäße System zur Verschleißerkennung in einer reduzierten Ausführungsform. Der Gleitkontakt umfasst einen stromführenden Leiter 6 und einen Stromabnehmer 4, welcher auf einem Fahrzeug 8 befestigt ist. Über den Stromabnehmer 4 ist das Fahrzeug 8 mit Energie ver sorgbar. Der stromführende Leiter 6 kann unterhalb, neben und/oder oberhalb des Fahrzeugs 8 angeordnet sein. Ein

Schwingungssensor 12 ist an dem Stromabnehmer 4 und somit an dem Fahrzeug 8 befestigt und das Fahrzeug 8 ist mindestens entlang dem stromführenden Leiter 6 bewegbar. Das System um fasst zudem ein Hintergrundsystem 10. Das Fahrzeug 8 fährt samt stromabnehmerseitigem Schwingungssensor 12 entlang dem stromführenden Leiter 6, wobei der Stromabnehmer 4 an den stromführenden Leiter 6 gepresst wird. Die bei der Fahrbewe gung erzeugten Schwingungen werden von dem stromabnehmersei tigen Schwingungssensor 12 registriert und drahtlos an Hin tergrundsystem 10 übermittelt. Das Hintergrundsystem 10 ana lysiert die registrierten Schwingungen und allfällige weitere von dem Schwingungssensor 12 und/oder weiteren Sensoren er fasste Daten, analysiert diese und setzt bei auffälliger Ana lyse eine Meldung ab. Wenn der stromabnehmerseitige Schwin gungssensor 12 zudem ein Ortungsmittel zur Übermittlung der Position des stromabnehmerseitigen Schwingungssensors 12 an das Hintergrundsystem 10 umfasst, kann der Ort der Störung besonders einfach analysiert werden.

Die weiteren vom Schwingungssensor 12 übermittelten Daten sind von den Anforderungen des jeweiligen Fördersystems ab hängig. Häufig sinnvoll ist in regelmäßigen Abständen oder kontinuierlich eine Erfassung und Übermittlung von Temperatur und verbleibender Batteriekapazität des Schwingungssensors 12.

Das Schwingungsmuster hängt nicht nur vom Zustand des Strom abnehmers 4, sondern hängt auch ab vom Zustand des stromfüh renden Leiters 6 und des Fördersystems. Den größten Einfluss auf das Schwingungsmuster haben jedoch der Zustand des Strom abnehmers 4 und des stromführenden Leiters 6. Das von einem neuen Gleitkontakt ohne Ausrichtungsfehler oder sonstige Probleme gemessene Schwingungsmuster ist entlang dem gesamten stromführenden Leiter 6 relativ konsistent. Nach einiger Zeit durch Abnutzung oder wenn eine andere Störung (z.B. eine durchgebrannte Stromschiene, eine falsch ausgerichtete Weiche oder eine fehlerhaft ausgerichtete Verbindung zwischen zwei Stromschienenabschnitten, ...) auftritt, wird eine Änderung des Schwingungsmusters am Standort dieser Störung wahrgenommen. Das Stromschienensystem selbst kann einige Hundertmeter lang sein, gebaut mit Hilfe von verbundenen Stromschienenabschnit ten. Die Verbindungsstellen können falsch ausgerichtet sein, und Abschnitte können mit Verbrennungen zerfressen oder mar kiert werden, die alle zu einer gesteigerten Abnutzung der Kohlebürste führen können.

Es gibt eine Beziehung zwischen der von der Feder 16 auf die Kohlebürste 18 ausgeübten Kraft und dem Schwingungsmuster.

Mit zunehmender Abnutzung reduziert sich die Kraft der Feder 16' auf die Kohlebürste 18'. Dies ist im Schwingungsmuster ersichtlich .

Figur 4 zeigt Unterschiede im Schwingungsmuster eines neuen Stromabnehmers 4 mit neuem, nicht abgetragenem Kohleblock ei ner Kohlebürste 18 und gespannter Feder 16 (links) und eines Stromabnehmers 4 ' gegen Ende seiner Lebensdauer mit abgetra genem Kohleblock einer Kohlebürste 18' und gedehnter Feder 16' (rechts) . Die Feder 16 presst wie in Figur 3 gezeigt den Stromabnehmer 4 gegen die stromführenden Leiter 6 der Strom schiene 14, die wiederum von einer Stromschienenverbindung 20 mit Strom versorgt werden, und stellt so den elektrischen Kontakt während der Fahrbewegung des Fahrzeugs 8 sicher. Eine typische Anordnung von Fahrzeug 8 auf seiner Fahrbahn 22 und Stromabnehmer 4 samt stromabnehmerseitigem Schwingungssensor 12 und stationärem Schwingungssensor 12 ' entlang einer meh rere stromführende Leiter 6 aufweisenden Sammelschiene 14 ist in Figur 2 dargestellt.

Der Kontaktblock ist der Teil eines Stromabnehmers 4, welcher Strom zwischen der stationären Stromschiene 14 bzw. den stromführenden Leitern 6 und dem bewegten Stromabnehmer 4 leitet. Der Kontaktblock umfasst eine Kohlebürste, die typischerweise einen oder mehrere individuelle Kohleblöcke mit einem oder mehreren Anschlüssen (Shunts, Terminals) auf weist.

Während einer Bewegung des Stromabnehmers 4 werden die

Schwingungen ständig von dem Schwingungssensor 12 gemessen. Das Schwingungsmuster von einer neuen Kohlebürste (Figur 4 links) und eine Kohlebürste, die sich ihrem Lebensende nähert (Figur 4 rechts), können in einer Analyse miteinander vergli chen werden. Der Unterschied wird verwendet, um das Lebens ende der Kohlebürste des Stromabnehmers 4 vorherzusagen.

Um ein noch umfassenderes Abbild des Gesamtzustands zu erhal ten, kann wie in Figur 2 dargestellt zudem ein stationärer Schwingungssensor 12 ' auf der Stromsammelschiene 14 instal liert sein. Figur 2 zeigt ebenfalls im Detail, wie der stromabnehmerseitige Schwingungssensor 12 auf dem Stromabneh mer 4 angeordnet ist, um einzeln Schwingungen von allen Koh leblöcken des Stromabnehmers 4 und von allen Leitern der Stromsammelschiene 14 zu detektieren. Die erfassten Schwin gungen der Schwingungssensoren 12, 12' werden drahtlos an das

Hintergrundsystem 10 übermittelt und einer Analyse unterzo gen .

Der stromabnehmerseitige Schwingungssensor 12 misst auf dem Stromabnehmer 4 montiert stetig das während der Fahrt gene rierte Schwingungsmuster. Dieses Schwingungsmuster wird zu rück zu einer festen Position entlang der Stromschiene ge- mappt mit einem Trigger/Gateway Sensor um die Position des Stromabnehmers 4 während jedem Messintervall zu bestimmen. Dieser Trigger/Gateway Sensor agiert als Ortungsmittel. Das Ortungsmittel übermittelt die Position des stromabnehmersei tigen Schwingungssensors 12 und somit des Stromabnehmers 4 an das Hintergrundsystem 10. Der stromabnehmerseitige Schwingungssensor 12 kann als mit fahrender Sensor Probleme und Zustand des Stromabnehmers 4 und des stromführenden Leiters 6 detektieren, insbesondere relevant ist Abnutzung. Um nur oder zusätzlich Probleme auf dem stromführenden Leiter 6, aber auch auf der normalen Fahr bahn 22 des Fahrzeugs 8 zu detektieren, wird ein stationärer Schwingungssensor 12 zur ergänzenden Analyse herangezogen.

Gemäß einer Ausführungsform wird das erfindungsgemäße System von einem SCADA-System überwacht und von diesem umfasst, ist somit in das SCADA-System integriert.

Bezugszeichenliste

2 Gleitkontakt

4 Stromabnehmer

6 stromführender Leiter

8 Fahrzeug

10 Hintergrundsystem

12 Schwingungssensor

14 Sammelschiene (bus bar)

16 Feder

18 Kohlebürste (carbon brush)

20 Stromschienenverbindung

22 Fahrbahn