Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung zur Energieversorgung eines an einem Schienenfahrzeug angeordneten Verbrauchers, bevorzugt einer Erfassungseinheit zur Überwachung von Schienenfahrzeugen, insbesondere von Betrieb seinheiten der Schienenfahrzeuge, wobei das Schienenfahrzeug zumindest einen Stromleiter aufweist und die Energieversorgungsvorrichtung zur Erzeugung einer Versorgungsspannung des Verbrauchers aus einer am Stromleiter anliegenden Spannung konfiguriert ist, wobei eine Übertragungselektronik und ein mit dem Verbraucher über die Übertragungselektronik elektrisch leitend verbindbarer Bypass-Leiter umfasst ist, und die Übertragungselektronik zwischen Bypass-Leiter und Verbraucher geschaltet ist, und der Bypass- Leiter mit einem Stromleiter des Schienenfahrzeugs, insbesondere einem Stromabnehmer, mittels zwei Befestigungsschnittstellen elektrisch leitend verbunden ist, wobei zwischen den Befestigungsschnittstellen eine Potenzialdifferenz herrscht, und der Bypass-Leiter derart ausgebildet ist, dass der Bypass-Leiter eine Ausgangsspannung, die geringer als die Potenzialdifferenz am Stromleiter zwischen den Befestigungsschnittstellen ist, erzeugt, wobei die Übertragungselektronik derart ausgebildet ist, dass die Übertragungselektronik aus der Ausgangsspannung des Bypass-Leiters die Versorgungsspannung des Verbrauchers erzeugt. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Überwachungssystem mit einer Energieversorgungsvorrichtung und ein Verfahren zur Energieversorgung eines Verbrauchers, insbesondere einer Erfassungseinheit zur Überwachung von Schienenfahrzeugen.

Prinzipiell sind Vorrichtungen und Verfahren zur Energieversorgung von Verbrauchern an Schienenfahrzeugen und zur Überwachung von Schienenfahrzeugen bzw. deren Betrieb seinheiten bekannt. Bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren wird beispielsweise mittels eines Sensors, der unmittelbar am Schienenfahrzeug bzw. einer Betriebseinheit angebracht ist, ein Zustand der Betriebseinheit überwacht bzw. ein Messwert und/oder Daten ermittelt. So kann beispiel sweise innerhalb eines Schleifstücks bzw. einer Schleifleiste eines Dachstromabnehmers eine mit Druckluft beaufschlagte Leitung angeordnet sein, wobei bei einem Bruch oder vollständigen Verschleiß des Schleifstücks die Druckluft aus der Leitung entweicht und ein Absenken des Schleifstücks von einem Fahrdraht bewirkt wird. Alternativ können auch mittel s eines entsprechend verbauten Sensors eine Andruckkraft des Schleifstücks an dem Fahrdraht, eine Windgeschwindigkeit oder andere Umgebungs- und Betriebsparameter gemessen und zur Regelung einer Betätigung des Dachstromabnehmers oder einer anderen Betriebseinheit des Schienenfahrzeugs genutzt werden.

Zur Überwachung der Betriebseinheiten können zahlreiche Sensoren zum Einsatz kommen, deren Stromversorgung entweder kabelgebunden oder kabellos erfolgen kann. Eine kabelgebundene Stromversorgung, die den Strom direkt aus einem Stromnetz bezieht, ist meist mit hohen Materialkosten und einem hohen Verkabelungsaufwand verbunden oder scheidet aufgrund der Anforderungen an die Stromversorgung aus. Bei spielsweise bei mobilen Anwendungen, wie dem Einsatz einer Erfassungseinheit mit Sensoren in oder an Verkehrsmitteln, wie Zügen, Automobilen oder Flugzeugen, wird oftmals eine autarke oder kabellose oder netzunabhängige Stromversorgung der kabelgebundenen Stromversorgung aufgrund der Anforderungen vorgezogen. Zudem ist bei mobilen Anwendungen, insbesondere beim Einsatz von Erfassungseinheiten an Schienenfahrzeugen, ein direkter Anschluss an die Stromversorgung des Schienenfahrzeugs nicht möglich oder ein Eingriff in das vorhandene Bordnetz nicht erwünscht. Bekannte Erfassungseinheiten mit Sensorsystemen, die eine kabellose Stromversorgung aufweisen, also nicht direkt an ein Stromnetz angeschlossen sind, werden üblicherweise einzig über Batterien oder Akkumulatoren mit elektrischer Energie versorgt. Dies hat j edoch den Nachteil, dass die Batterie ersetzt oder der Akkumulator regelmäßig aufgeladen werden muss, und somit ein erhöhter Wartungsaufwand an der Erfassungseinheit erforderlich ist. Daneben können äußere Einflüsse die Lebensdauer der Batterien oder Akkumulatoren stark beeinträchtigen. Beispielsweise können Temperaturschwankungen zu einer schnelleren Entladung führen oder j e nach Jahreszeit und/oder klimatischen Bedingungen, insbesondere bei Kälte, kürzere Wartungsintervalle notwendig werden. Dies ist, insbesondere wenn der Verbraucher, die Erfassungseinheit oder die Energieversorgungseinheit nur schwer zugänglich sind, mit erhöhtem Aufwand verbunden und daher unerwünscht.

Lim eine von Batterien oder Akkumulatoren unabhängige Stromversorgung von Sensoren zu ermöglichen, sind aus dem Stand der Technik verschiedene lokale Energieversorgungen von Sensoren bekannt. Hierbei wird beispielsweise vorgeschlagen, mittels Induktion eine Energieversorgung einer Sensoreinheit zu ermöglichen. Beispielsweise ist es aus dem Stand der Technik bekannt, einen ersten elektrischen Leiter, der einen Umrichter mit einem Motor eines Schienenfahrzeugs verbindet, induktiv mit einem zweiten elektrischen Leiter zu koppeln. Der zweite elektrische Leiter erzeugt dann die Betrieb sspannung, welche zum Betrieb des mit dem zweiten elektrischen Leiter elektrisch verbundenen Verbraucher notwendig ist. Nachteilig j edoch ist, dass diese Lösung nur in Wechselstromnetzen zur Anwendung gebracht werden kann. Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Energieversorgungsvorrichtung und ein Verfahren zur lokalen Spannungserzeugung und Energieversorgung eines an einem Schienenfahrzeug angeordneten Verbrauchers vorzuschlagen, die keine Batterie, keinen Akkumulator und keine aufwendige Kabelverbindung zur Energieversorgung erfordert und sowohl in Gleichspannungsnetzen als auch in Wechselspannungsnetzen betreibbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Energieversorgungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Energieversorgung eines an einem Schienenfahrzeug angeordneten Verbrauchers, bevorzugt einer Erfassungseinheit zur Überwachung von Schienenfahrzeugen, insbesondere zur Überwachung von Betriebseinheiten, wobei das Schienenfahrzeug zumindest einen Stromleiter aufweist, ist zur Erzeugung einer Versorgungsspannung des Verbrauchers aus einer am Stromleiter anliegenden Spannung konfiguriert. Die Energieversorgungsvorrichtung umfasst zur Energieversorgung des Verbrauchers eine Übertragungselektronik und einen mit dem Verbraucher über die Übertragungselektronik elektrisch leitend verbindbaren Bypass-Leiter, wobei die Übertragungselektronik zwischen Bypass-Leiter und Verbraucher geschaltet ist. Der Bypass-Leiter ist mittels zwei Befestigungsschnittstellen elektrisch leitend mit dem Stromleiter des Schienenfahrzeugs, insbesondere einem Stromabnehmer des Schienenfahrzeugs verbunden. Dabei sind die Befestigungsschnittstellen am Stromleiter, bevorzugt am Stromabnehmer, derart angeordnet, dass zwischen den Befestigungsschnittstellen eine, bevorzugt möglichst große, Potenzialdifferenz herrscht, wobei der Bypass-Leiter derart ausgebildet ist, dass der Bypass-Leiter eine Ausgangsspannung, die geringer als die Potenzialdifferenz am Stromleiter zwischen den Befestigungsschnittstellen ist, erzeugt. Aus dieser über den Bypass-Leiter abgreifbaren Ausgangsspannung des Bypass-Leiters wird mittels der Übertragungselektronik die Versorgungsspannung des Ver- brauchers erzeugt. Dadurch kann eine Möglichkeit zur lokalen Spannungserzeugung und Versorgung des Verbrauchers, d.h. in unmittelbarer Nähe zum Verbraucher, bereitgestellt werden.

Im Rahmen der Erfindung ist ein Verbraucher ein elektrischer Verbraucher. Bevorzugt ist der Verbraucher als Erfassungseinheit ausgebildet.

Im Rahmen der Erfindung kann die Erfassungseinheit eine an der j eweiligen Betriebseinheit oder dem Schienenfahrzeug ortsfest angeordnete Sensorvorrichtung aufweisen. Die Sensorvorrichtung kann dann beispielsweise einen Sensor umfassen, mit dem beispielsweise eine Funktion der betreffenden Betriebseinheit und eine Betriebsdauer ermittelbar sind. Umfasst die Erfassungseinheit weiter eine Übermittlungsvorrichtung, kann diese Datensätze an eine übergeordnete Einheit übermitteln, wie beispielsweise die Bezeichnungen der Betriebseinheit oder die mit dem Sensor ermittelten Werte.

Im Rahmen der Erfindung kann es sich bei Betriebseinheiten um Stromabnehmer, Erdungskontakte, Schmiervorrichtungen, Schleifstücke, Schleifvorrichtungen, Kontaktbürsten, Erdungsbürsten oder dergleichen handeln.

Im Rahmen der Erfindung kann ein Stromabnehmer als Dachstromabnehmer, Dachladestromabnehmer, invertierter Dachladestromabnehmer, Unterboden-Stromabnehmer oder Dritte-Schiene-Stromabnehmer ausgebildet sein.

Im Rahmen der Erfindung ist ein Stromleiter, j eder elektrische Leiter, beispielsweise ein Kabel, mit welchem ein Bypass-Leiter elektrisch leitend verbunden werden kann und an dem ein Spannungsabfall entsteht, der groß genug ist, um einen Verbraucher mit der zum Betrieb des Verbrauchers notwendigen Versorgungsspannung zu versorgen. Bevorzugt ist der Stromleiter ein Hauptstromleiter. Ein Hauptstromleiter betrifft im Rahmen der Erfindung einen Leiter, der das Schienenfahrzeug mit Strom aus einem übergeordneten Stromnetz versorgt. Bevorzugt verbindet der Leiter den Motor des Schienenfahrzeugs mit einem Stromübergabepunkt, der beispielsweise zwischen einem Stromabnehmer und einer mit Hochspannung versorgten Oberleitung ausgebildet ist. Ein Stromabnehmer kann somit einen Teil des Hauptstromleiters und/oder zumindest einen Stromleiter eines Schienenfahrzeugs umfassen. Weiter bevorzugt versorgt der Hauptstromleiter Komponenten des Schienenfahrzeugs, wie den Antriebsmotor des Schienenfahrzeugs, mit Hochspannung. Eine in Deutschland üblicherweise verwendete Oberleitung befindet sich gegenüber dem Erdpotenzial auf einem Hochspannungspotenzial von 15 kV. Es i st aber auch ein Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung in anderen bekannten Bahnstromnetzen denkbar. Aus einer derartigen Oberleitung beziehen Schienenfahrzeuge mit einer elektrischen Leistung im Bereich mehrerer MW in Abhängigkeit der Art der Stromversorgung, ob Gleichstrom oder Wechselstrom, und der anliegenden Spannung elektrische Ströme bis zu mehreren 1000 A. Diese Versorgung des Schienenfahrzeugs erfolgt ab dem Übergabepunkt mittels des Hauptstromleiters und einer an diesem angebundenen Verteilung, die eine Vielzahl von Stromleitern umfassen kann. Um Beschädigungen durch die hohe Potentialdifferenz vorzubeugen, insbesondere bei Anordnung auf dem Dach eines Schienenfahrzeugs, kann die Energieversorgungsvorrichtung und/oder der Verbraucher isoliert auf dem Stromleiter, insbesondere dem Hauptstromleiter, betrieben werden ohne eine elektrische Verbindung zum Wagenkasten des Schienenfahrzeugs aufzuweisen.

Die Befestigungsschnittstellen dienen der elektrisch leitenden Befestigung des Bypass-Leiters am Stromleiter, bevorzugt am Hauptstromleiter, des Schienenfahrzeugs, wobei zwi schen den Befestigungsschnittstellen eine Potenzialdifferenz herrscht, die vom Bypass-Leiter genutzt wird, um eine Ausgangsspannung, die geringer ist als die Potenzialdifferenz am Stromleiter zwischen den Befestigungsschnittstellen zu erzeugen. Der Bypass-Leiter ist bevorzugt entlang eines Abschnitts des Stromleiters, bevorzugt an einem Stromabnehmer, einem Schleifstück, einer Schleifvorrichtung oder einer Kontaktbürste, angeordnet. Der Widerstand des Bypass-Leiters i st dabei veränderbar, so dass die an die Übertragungselektronik übertragene Ausgangsspannung veränderbar i st. Beispielsweise kann der Widerstand des Bypass-Leiters anhand der Leiterlänge, dem Leitermaterial und/oder dem Leiterquerschnitt angepasst werden. Im Rahmen der Erfindung ist es erkannt worden, dass der Widerstand des Bypass-Leiters und der Spannungsabfall bei Stromverbrauch durch den Verbraucher korrelieren. In diesem Zusammenhang ist es weiter erkannt worden, dass der Widerstand des Bypass-Leiters so gering wie möglich ausfallen sollte, so dass der Spannungsabfall über dem Bypass-Leiter möglichst gering ausfällt, wenn der Verbraucher Strom zieht. Die Poten- zialdifferenz, die zwi schen den Befestigungsschnittstellen herrscht, kann ebenfalls variiert werden, beispielsweise durch Veränderung des Abstands oder der Länge des Bypass-Leiters zwischen den zwei Befestigungsschnittstellen. Der Bypass-Leiter und die Befestigungsschnittstellen sind weiter bevorzugt auf Hochspannungspotenzial angeordnet. Es ist zudem denkbar, dass eine Befestigungsschnittstelle ausreichend ist, um eine Ausgangsspannung am Bypass-Leiter zu erzeugen, welche zur Erzeugung der Versorgungsspannung des Verbrauchers genutzt wird, sofern der Verbraucher elektrisch leitend mit dem Grundrahmen des Schienenfahrzeugs verbunden ist und somit der Verbraucher selb st als zweite Befestigungsschnittstelle dient.

Mit der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung kann auch eine Mehrzahl von Verbrauchern mit Energie versorgt werden. Somit können mit der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung auch mehrere Erfassungseinheiten, die Daten an unterschiedlichen Stellen eines Schienenfahrzeugs erfassen, mit der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung mit Energie versorgt werden und somit ohne Batterie oder Akkumulator betrieben werden. Im Rahmen der Erfindung ist eine Batterie ein Speicher für elektrische Energie, die in einer Batterie vollständig in elektrochemischer Form gespeichert wird. Ein Akkumulator ist im Rahmen der Erfindung eine wieder aufladbare Batterie. Die Übertragungselektronik ist derart ausgebildet, dass die Übertragungselektronik aus der Ausgangsspannung des Bypass-Leiters die Versorgungsspannung des Verbrauchers erzeugt. Somit i st es durch die erfindungsgemäße Übertragungselektronik möglich, die Ausgangsspannung des Bypass-Leiters derart anzupassen, dass der Verbraucher mit Spannung versorgt werden kann, ohne den Verbraucher selbst zu beschädigen oder den Betrieb des Verbrauchers zu beeinträchtigen. Denn die Ausgangsspannung des Bypass-Leiters kann bei spielsweise Spannungsschwankungen unterliegen und/oder Spannungsspitzen aufweisen, welche im Zuge der Versorgung des Verbrauchers nicht an den Verbraucher weitergeleitet werden sollen. Mit der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung ist es somit möglich, einen Verbraucher auf einfache Art und Weise sicher mit elektrischer Energie zu versorgen, ohne dass wartungsanfällige Batterien oder Akkumulatoren eingesetzt werden müssen. Durch die Anbringung eines einfachen weiteren Leiters, der als Bypass-Leiter fungiert, am Stromleiter werden zudem ein komplexer Aufbau sowie eine aufwendige oder aufgrund unterschiedlicher Potenziale nicht mögliche Verkabelung vermieden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung liegt darin, dass die Energieversorgungsvorrichtung sowohl in Gleichspannungs- als auch in Wechselspannungsnetzen betrieben werden kann, da der Bypass-Leiter Wechselspannung oder Gleichspannung abgreifen kann. Dadurch dass die Energieversorgungsvorrichtung, insbesondere der Bypass-Leiter, über Befestigungsschnittstellen direkt an dem Stromleiter, bevorzugt auf Hochspannungspotenzial, angeschlossen ist, ist auch kein Eingriff in das interne Bordnetz des Schienenfahrzeugs notwendig, wodurch unabhängig vom Schienenfahrzeugbetreiber ein universeller Einsatz an unterschiedlichen Schienenfahrzeugen ermöglicht wird.

Es ist denkbar, dass die Ausgangsspannung des Bypass-Leiters mittels der Übertragungselektronik unverändert als Versorgungsspannung zur Versorgung des Verbrauchers genutzt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Übertragungselektronik j edoch auch eine Komponente zur Strom- oder Spannungstransformation aufweisen, mittels derer die Ausgangsspannung des Bypass-Leiters gewandelt wird, so dass sich die Ausgangsspannung des Bypass-Leiters und die Versorgungsspannung des Verbrauchers unterscheiden. Im Rahmen der Erfindung kann eine Komponente zur Strom- oder Spannungstransformation als eine Komponente zur Strom- oder Spannungsbegrenzung oder als eine Komponente zur Strom- oder Spannungsreduktion oder als eine Komponente zur Strom- oder Spannungserhöhung ausgebildet sein. Eine Komponente zur Spannungstransformation kann beispielsweise ein Wechselspannungswandler oder ein Gleichspannungswandler sein. Unter Gleichspannungswandler wird eine elektrische Schaltung verstanden, die eine am Eingang zugeführte Gleichspannung in eine Gleichspannung mit höherem, niedrigerem oder invertiertem Spannungsniveau umwandelt. Unter einem Wechselspannungswandler ist im Rahmen der Erfindung ein elektrotechnisches Bauteil zu verstehen, das eine Eingangswechselspannung, die am Eingang des Wechselspannungswandlers anliegt, in eine Ausgangswechselspannung, die am Ausgang des Wechselspannungswandlers abgegriffen werden kann, umwandelt. Dabei kann die Ausgangsspannung des Wechselspannungswandlers kleiner, größer oder gleich der Eingangsspannung des Wechselspannungswandlers sein. Die Spannungserhöhung erfolgt bevorzugt unter Verwendung eines Boost-Converters, dessen Betrag der Ausgangsspannung stets größer als der Betrag dessen Eingangsspannung ist. Die Reduzierung der Ausgangsspannung des Bypass-Leiters erfolgt bevorzugt unter Verwendung eines Buck-Conver- ters, dessen Betrag der Ausgangsspannung stets kleiner als der Betrag dessen Eingangsspannung ist. Beispielsweise kann mittels der Komponente zur Spannungstransformation eine Eingangsspannung der Komponente zur Spannungstransformation zwischen 0,35 und 16 V in eine Ausgangsspannung von 3 , 8 V gewandelt werden. Somit kann vorteilhafterweise eine zuverlässige Bereitstellung der Versorgungsspannung des Verbrauchers erfolgen. Bevorzugt stellt die Komponente zur Spannungstransformation eine Gleichspannung bereit. Weiter bevorzugt stellt die Komponente zur Spannungstransformation eine Niederspannung von 3 , 8 V bereit. Am meisten bevorzugt stellt die Komponente zur Spannungstransformation eine Gleichspannung von 3 ,8 V bereit. Die Spannungstransformation kann unabhängig von einer Gleichrichtung vor oder nach einer Gleichrichtung erfolgen.

Die Übertragungselektronik kann eine Komponente zur Gleichrichtung aufweisen. Durch die Komponente zur Gleichrichtung kann eine vom Bypass-Leiter abgegriffene Wechselspannung gleichgerichtet und in der Folge eine Gleichspannung dem Verbraucher als Versorgungsspannung zugeführt werden. Als Komponente zur Gleichrichtung können bekannte Gleichrichter verwendet werden. Bevorzugt werden Halbleitergleichrichter verwendet. Alternativ oder zusätzlich zu einer Komponente zur Gleichrichtung kann die Übertragungselektronik eine Komponente zur Strom- oder Spannungsbegrenzung aufweisen. Eine derartige Komponente zur Strom- oder Spannungsbegrenzung lässt auf einfache Art und Weise einen Schutz vor Überspannung oder zu hohen Strömen zu. Somit kann sichergestellt werden, dass nachfolgende Bauteile der Übertragungselektronik oder des Verbrauchers durch Überspannungen oder zu hohe Ströme nicht geschädigt oder in ihrer Funktion beeinträchtigt werden. Als Komponenten zur Spannungsbegrenzung können elektrotechnische Bauteile, wie Suppressor-Dioden oder Varistoren eingesetzt werden, welche einen diskreten Überspannungsschutz bieten. Bevorzugt wird j edoch ein aktiver Begrenzer als Komponente zur Strom- oder Spannungsbegrenzung eingesetzt. Ein derartiger aktiver Begrenzer misst kontinuierlich die Spannung oder den Strom auf der Versorgungsleitung des aktiven Begrenzers und isoliert bei Überspannungen bzw. bei zu hohem Stromfluss die nachgelagerten Elemente. Besonders bevorzugt wird ein aktiver Spannungsbegrenzer eingesetzt.

Falls der Stromleiter durch ein Wechselspannungsnetz versorgt wird, d.h. Wechselspannung am Stromleiter und am Bypass-Leiter anliegt, muss die als Wechsel spannung vorliegende Ausgangsspannung des Bypass-Leiters vor Zuführung zum Verbraucher gleichgerichtet werden, was bevorzugt mit Hilfe eines aktiven Begrenzers in Kombination mit einem Gleichrichter erfolgt. Wird der Stromleiter des Schienenfahrzeugs von einem Gleichspannungsnetz versorgt, d.h. Gleichspannung am Stromleiter und am Bypass-Leiter anliegt, muss die Ausgangsspannung des Bypass-Leiters nicht gleichgerichtet werden, da bereits die zur Versorgung des Verbrauchers notwendige Gleichspannung vorliegt, wodurch die Komponente zur Gleichrichtung in der Übertragungselektronik eingespart werden kann. Dadurch, dass die Übertragungselektronik eine Komponente zur Gleichrichtung und/oder eine Komponente zur Strom- oder Spannungsbegrenzung aufweist, kann die erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung sowohl an Schienenfahrzeugen, die in Gleichspannungsnetzen betrieben werden, als auch an Schienenfahrzeugen, die in Wechselspannungsnetzen betrieben werden, eingesetzt werden.

Die Übertragungselektronik der Energieversorgungsvorrichtung kann so ausgebildet sein, dass die Übertragungselektronik eine Ladeelektronik aufweist, welche zumindest eine Komponente zur Energiespeicherung, bevorzugt zumindest einen Kondensator, aufweist. Durch die Energiespeicherung können die Zeiten überbrückt werden, in denen der Spannungsabfall am Bypass-Leiter zu gering oder nicht vorhanden ist, und somit der Bypass-Leiter keine Ausgangsspannung zur Erzeugung einer Versorgungsspannung des Verbrauchers bereitstellt. Somit kann sichergestellt werden, dass der Verbraucher auch während einer unzureichenden Versorgung durch den Bypass-Leiter, bei spielsweise bei Stillstandszeiten im Bahndepot oder während kurzer Bremsphasen im Betrieb, zuverlässig betrieben werden kann. Bevorzugt wird als Komponente zur Energiespeicherung ein Kondensator eingesetzt, der über die Ladeelektronik versorgt wird. Noch mehr bevorzugt wird als Komponente zur Energiespeicherung ein sogenannter Superkondensator (Supercapacitor) eingesetzt, der über die Ladeelektronik versorgt wird. Dabei ist es denkbar, dass auch eine Komponente zur Spannungstransformation und/oder eine Komponente zur Gleichrichtung und/oder eine Komponen- te zur Strom- oder Spannungsbegrenzung aus dem Energiespeicher mit Energie versorgt werden. Des Weiteren ist es denkbar, dass bei vollständiger Entladung der Energiespeicher das System über eine zusätzliche Notbatterie versorgt wird, die bei Bedarf ausgetauscht werden kann. Da diese Notbatterie j edoch lediglich in Ausnahmefällen genutzt wird, sind deren Wartungs- und Austauschintervalle vergleichsweise lang.

Die Energieversorgungsvorrichtung kann eine Überwachungselektronik zur Überwachung der Komponente zur Spannungstransformation, insbesondere eines Spannungswandlers, aufweisen. Die Komponente zur Spannungstransformation kann über einen Puls initial gezündet werden, welcher bevorzugt von der Komponente zur Energiespeicherung erzeugt wird. Die Überwachungselektronik zur Überwachung der Komponente zur Spannungstransformation überwacht insbesondere die initiale Zündung der Komponente zur Spannungstransformation, bevorzugt eines Spannungswandlers, und verhindert unnötige Zündvorgänge, beispielsweise bei einer instabilen Ausgangsspannung des Bypass-Leiters. Somit trägt die Überwachungselektronik einerseits zum sicheren Betrieb des Verbrauchers bei und verhindert andererseits ein unnötiges Entladen der Komponente zur Energiespeicherung durch die Verhinderung unnötiger Zündvorgänge.

Der Bypass-Leiter kann überwiegend in der Art eines geradlinigen elektrischen Leiters ausgebildet sein. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass es sich bei dem Bypass-Leiter bevorzugt um einen unverzweigten und/oder ungewickelten Leiter handelt. Dies bietet gegenüber einer Energiebereitstellung durch Induktion den Vorteil, dass kein aufwendig gewickelter Leiter zum Abgreifen einer Spannung an einem Stromleiter notwendig ist. Weiter bevorzugt ist der Bypass-Leiter als Draht oder Litze ausgebildet, so dass der Bypass-Leiter in einfacher Art und Wei se aus standardisiert am Markt erhältlichen Kabeln oder Leitungen gefertigt werden kann. Der Eingangswiderstand des Bypass-Leiters und/oder des Verbrauchers kann größer als der Innenwiderstand des Stromleiters sein. Somit fließt vorteilhafterweise über den Bypass-Leiter ein geringerer Strom, wodurch eine deutlich geringere Spannung entsteht. Bevorzugt wird über den Innenwiderstand des Stromleiters ein Spannungsabfall zwischen den zwei Befestigungsschnittstellen von maximal 100 V erzeugt, während am Bypass-Leiter eine Spannung von mindestens 0,2 V, maximal j edoch 16 V erzeugt wird.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Potenzialdifferenz zwischen den Befestigungsschnittstellen maximal 100 V beträgt. Da die zwischen Stromübergabepunkt des Stromleiters, insbesondere eines Hauptstromleiters, bei spielsweise der Kontaktstelle zwischen Stromabnehmer und Oberleitung und Erdpotenzial ausgebildete Potenzialdifferenz regelmäßig mehrere 1000 V, bevorzugt 15 kV, beträgt, kann es notwendig sein, mittels des Bypass-Leiters zwischen den zwei Befestigungsschnittstellen eine geringere Spannung abzugreifen, um die Energieversorgungsvorrichtung und den Verbraucher nicht zu beschädigen. Um derartige Schäden zu vermeiden, ist es denkbar, die Befestigungsschnittstellen derart am Stromleiter anzuordnen, dass die Potenzialdifferenz zwischen den Befestigungsschnittstellen maximal 100 V und somit auch die vom Bypass-Leiter abgreifbare Spannung maximal 100 V beträgt. Bevorzugt entsteht über den Bypass-Leiter eine Ausgangsspannung des Bypass-Leiters zwischen 0, 1 V und 4 V, noch mehr bevorzugt von 0,4 V.

Die Versorgungsspannung des Verbrauchers, welche durch die den Bypass-Leiter nachgeschaltete Übertragungselektronik bereitgestellt werden kann, beträgt bevorzugt 3 ,3 V. Falls eine Ladeelektronik vorgesehen ist, beträgt deren Eingangsspannung bevorzugt 3 , 8 V und die Eingangsspannung der Komponente zur Spannungstransformation beträgt bevorzugt 0,35 V bis 16 V. Da die Versorgungsspannung an den Bedarf des Verbrauchers anzupassen ist, ist es zudem denkbar, dass bei ver- gleichsweise geringer am Bypass-Leiter abgreifbarer Spannung, welche geringer ist als die zur Versorgung des Verbrauchers notwendige Versorgungsspannung, eine Erhöhung der am Bypass-Leiter abgegriffenen Spannung notwendig ist.

Zur Überbrückung einer unzureichenden Versorgung des Stromleiters mit elektrischer Energie und somit einer unzureichenden Versorgung des Verbrauchers kann von der Energieversorgungsvorrichtung eine Energieerzeugungseinheit umfasst sein. Dabei ist es denkbar, dass die Energieerzeugungseinheit als Brennstoffzelle, als photoelektrischer Generator, als piezoelektri scher Generator, als kinetischer Generator und/oder als thermoelektrischer Generator ausgebildet ist. Beispiel sweise kann Energie aus verschiedenen Energiequellen durch Windkraft, Photovol- taik, Staudruck, kinetischer Energie, beispielsweise aufgrund einer Bewegung einer Betriebseinheit oder einer Komponente einer Betrieb seinheit, Temperaturgradienten oder Druckänderungen genutzt werden, um mittels der Energieerzeugungseinheit dem Verbraucher Energie bereitzustellen. Die Energieversorgungsvorrichtung kann zusätzlich zum Bypass-Leiter eine Energieerzeugungseinheit aufweisen. Es ist j edoch auch denkbar, dass die Energieversorgungsvorrichtung lediglich aus Energieerzeugungseinheit und Übertragungselektronik gebildet ist, ohne dass ein Bypass-Leiter von der Energieversorgungsvorrichtung umfasst ist, so dass ein vollständig autarker Betrieb ohne die Abhängigkeit von einem externen Stromnetz möglich ist.

Das erfindungsgemäße Überwachungssystem weist zumindest eine erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung und einen als Erfassungseinheit ausgebildeten Verbraucher zur Überwachung von Schienenfahrzeugen, insbesondere zur Überwachung von Betriebseinheiten, auf, wobei mittels der Erfassungseinheit für verschiedene Attribute der j eweiligen Betriebseinheiten j eweils Daten erfassbar sind. Von der Erfassungseinheit zu überwachende Betriebseinheiten von Schienenfahrzeugen können beispielsweise Stromabnehmer, Erdungskontakte, Schmiervorrichtungen, Schleifstücke oder-leisten, Schleifvorrichtungen, Kontaktbürsten, Erdungsbürsten, Wellenerdungssystem oder dergleichen sein. Unter einem Attribut wird hier eine obj ektspezifische Eigenschaft einer Betriebseinheit verstanden, die Attribute können aus den Attributtypen Art, Identifikation, Bauj ahr, Fahrzeug, Nutzung, Laufzeit, Material, Verschleiß, Fehler, Schäden, Ort, Bild, Ton, Erfassungszeit oder dergleichen, der Betriebseinheit ausgewählt werden. Unter Daten werden im Rahmen der Erfindung Attributwerte verstanden, wie beispielsweise ein tatsächlicher Messwert zur Erfassung des Verschleißes einer Betriebseinheit. Die Daten können beispielsweise eine Bezeichnung, eine Seriennummer, eine Jahreszahl, ein Datum, eine Fahrzeugtypbezeichnung, ein Messwert, eine Fehlerbeschreibung, eine Schadensbeschreibung, eine Positionsangabe, eine Bilddatei, eine Tondatei, eine Uhrzeit, ein Zeitraum oder dergleichen sein.

Wenn die Betriebseinheit ein Dachstromabnehmer bzw. ein Pantograph ist, können bevorzugt folgende Attribute verwendet werden: Typ des Schleifstücks, Werkstoff des Schleifstücks, Ausgangshöhe und Verschleißhöhe, Lauf-zeit des Fahrzeugs in Kilometer, Laufzeit des Stromabnehmers in Kilometer, Verschleißangabe in Millimeter für ein erstes Schleifstück, Verschleißangabe in Millimeter für ein zweites Schleifstück.

Wenn die Betriebseinheit ein Dritte-Schiene-Stromabnehmer ist, können bevorzugt folgende Attribute verwendet werden: Typ der Sicherung, Typ des Schleifstücks, Werkstoff des Schleifstücks, Ausgangshöhe und Verschleißhöhe, Laufzeit des Fahrzeugs in Kilometer, Laufzeit des Stromabnehmers in Kilometer, Verschleißangabe in Millimeter für das Schleifstück.

Wenn die Betriebseinheit eine Erdungsbürste ist, können bevorzugt folgende Attribute verwendet werden: Schleifringwerkstoff, Bürstenwerkstoff, Bürstenquerschnitt, Ausgangshöhe und Verschleißhöhe, Laufzeit des Fahrzeugs in Kilometer, Laufzeit des Erdungskontakts in Kilometer, Verschleißangabe in Millimeter für mehrere Kohlebürsten.

Wenn die Betriebseinheit ein Wellenerdungssystem ist können bevorzugt folgende Attribute verwendet werden: Gegenlaufmaterial, Faserwerkstoff, Faserquerschnitt, Ausgangsquerschnitt und Verschleißhöhe, Laufzeit des Fahrzeugs in Kilometer, Laufzeit des Erdungssystems in Kilometer, Verschleißangabe in Millimeter für eine erste Faser und eine zweite Faser.

Wenn die Betriebseinheit eine Spurkranzschmierung ist, können bevorzugt folgende Attribute verwendet werden: Schmierstiftwerkstoff, Ausgangslänge und Verschleißlänge, Laufzeit des Fahrzeugs in Kilometer, Laufzeit des Schmierstifts in Kilometer, Verschleißangabe in Millimeter.

Mit dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem können auch Schienenfahrzeuge mit mehreren Betriebseinheiten gleicher und/oder unterschiedlicher Art überwacht werden. Es ist denkbar, dass das Überwachungssystem auch eine Mehrzahl von Erfassungseinheiten zur Erfassung von Daten der Betriebseinheiten aufweist. Dabei kann die Mehrzahl von Erfassungseinheiten j eweils mit einer eigenen Energieversorgungsvorrichtung verbunden sein oder eine einzelne Energieversorgungsvorrichtung versorgt eine Mehrzahl an Erfassungseinheiten mit elektrischer Energie.

Vorteilhafterweise können die von den Erfassungseinheiten j eweils für verschiedene Attribute einer Betrieb seinheit erfassten Daten diesen Attributen zugeordnet werden. Die Daten können durch Werte, Zeichen oder Dateien repräsentiert sein. Die Attribute bilden zusammen mit den j eweils zugeordneten Daten Datensätze, die von den j eweiligen Erfassungseinheiten an eine Überwachungseinheit übermittelt werden können. Die Überwachungseinheit kann Bestandteil des Überwachungssystems sein oder übergeordnet bzw. nebengeordnet einem weiteren System angehören. Es ist denkbar, dass das Überwachungssystem mehrere Erfassungseinheiten aufweist, deren Datensätze zumindest einer einzelnen Überwachungseinheit übermittelt und in dieser zusammengeführt werden, wobei auch mehrere Überwachungseinheiten, beispielsweise für unterschiedliche Anwendungen, vorhanden sein können. Die Datensätze können in einer Datenbank der Überwachungseinheit gespeichert und kontinuierlich oder nach Bedarf mit einer Auswertevorrichtung der Überwachungseinheit verarbeitet werden. Die Überwachungseinheit bzw. die Auswertevorrichtung kann durch einen Computer mit einer darauf ausgebrachten Softwareanwendung ausgebildet sein. Um die Datensätze miteinander in Beziehung zu setzen kann mittels der Auswertevorrichtung eine Musteranalyse der Datensätze durchgeführt werden und mit einer Ausgabevorrichtung beispielsweis eines Bildschirms, ausgegeben werden. Durch die Musteranalyse ist es möglich, eine Wechselbeziehung von Datensätzen zu ermitteln, sofern diese vorliegt. Aus den Wechselbeziehungen wiederum lassen sich regelmäßig Kausalzusammenhänge ableiten, welche dazu genutzt werden können, eine Optimierung des Betriebs der überwachten Schienenfahrzeuge vorzunehmen. Beispielsweise kann ein Auftreten eines Fehlers an einer bestimmten Art einer Betriebseinheit mit einem bestimmten Typ eines Schienenfahrzeugs korrelieren. Dadurch wird es möglich eine Ursache für den Fehler bzw. die Wirkbeziehung zwi schen Schienenfahrzeug und Fehler zu ermitteln und gezielt abzustellen.

Das Überwachungssystem kann eine Erfassungseinheit umfassen, die eine an der j eweiligen Betriebseinheit oder dem Schienenfahrzeug ortsfest angeordnete Sensorvorrichtung aufweist. Die Sensorvorrichtung kann dann beispielsweise einen Sensor umfassen, mit dem eine Funktion der betreffenden Betriebseinheit und eine Betriebsdauer ermittelbar sind. Beispielsweise können mit der Sensorvorrichtung Daten bezüglich des Verschleißes eines Bauteils einer Betriebseinheit erfasst werden. Bevorzugt wird mit der Sensorvorrichtung der Verschleiß eines Stromabnehmers, weiter bevorzugt einer Schleifleiste eines Stromabnehmers, erfasst. Die Erfassungseinheit des Überwachungssystems kann eine an der j eweiligen Betriebseinheit oder dem Schienenfahrzeug ortsfest angeordnete Übermittelungsvorrichtung aufweisen. Diese Übermittlungsvorrichtung kann dann Datensätze, insbesondere von einer Sensorvorrichtung erfasste Daten, bevorzugt an eine Überwachungseinheit, übermitteln. Beispielsweise kann die Übermittlungsvorrichtung einen Datensatz aus Typbezeichnung der Betriebseinheit und einen mit dem Sensor ermittelten Wert sowie eine Betriebsdauer übermitteln. Die Übermittlungsvorrichtung weist dann hierzu die für den Sensor erfassten Daten den entsprechenden Attributen zu. Auch kann es vorgesehen sein, dass in der Übermittlungsvorrichtung bereits Datensätze gespeichert sind, die übermittelt werden, wie beispielsweise eine Seriennummer oder ein Bauj ahr der Betriebseinheit oder des Schienenfahrzeugs. Die Daten können über eine Datenverbindung übermittelt werden. Die Datenverbindung kann prinzipiell durch eine Leitungsverbindung ausgebildet sein. Weiter kann es sich bei der Datenverbindung um eine Funkverbindung oder um eine andere geeignete Art der Datenverbindung handeln. Die Datenverbindung kann kontinuierlich, in regelmäßigen Ab ständen oder ereigni sbasiert hergestellt werden. Insgesamt wird es so möglich, mit der Übermittlungsvorrichtung Datensätze der Betriebseinheiten, unabhängig von der Art der Datenverbindung, beispielsweise zur Auswertung, zu übermitteln. Es ist denkbar, dass die Datenverbindung über ein externes Netzwerk ausgebildet ist. 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. Das Ziel der von der Übermittlungsvorrichtung übermittelten Daten, beispielsweise eine Überwachungseinheit oder Auswertevorrichtung kann dann auch von den Betriebseinheiten, den Schienenfahrzeugen und/oder der Übermittlungsvorrichtung räumlich beab standet sein. Insbesondere wird es dadurch möglich, Datensätze von einem Schienenfahrzeug zentral auszuwerten. Die Erfassungseinheit des erfindungsgemäßen Überwachungssystems kann einen Zeitsensor und einen Positionssensor aufweisen, so dass ein Erfassungszeitpunkt und eine Ortsposition der j eweiligen Betriebseinheit bestimmt werden können. Der Erfassungszeitpunkt und die Ortsposition können ebenfalls als j eweils ein Datensatz in einer Datenbank gespeichert werden. Die Ortsposition kann beispielsweise über Sattelitennavigation eine Position des Schienenfahrzeugs bzw. der betreffenden Betriebseinheit bestimmen. So kann unter anderem festgestellt werden, an welchem Punkt einer Fahrstrecke ein bestimmter Datensatz erfasst wurde. Hierdurch lässt sich einem Ereignis bzw. dem zu diesem Zeitpunkt erfassten Datensatz die betreffende Ortsposition zuordnen. Falls eine Musteranalyse durchgeführt wird, können sich dann beispielsweise Korrelationen zwischen der Ortsposition, die im Erfassungszeitpunkt und gegebenenfalls ermittelten Fehlern der Betriebseinheiten ergeben. Beispielsweise kann dann einer Jahreszeit oder einer Fahrtstrecke ein vergleichsweiser erhöhter Verschleiß oder ein bestimmter Fehler an der Betriebseinheit zugeordnet werden.

Das erfindungsgemäße Überwachungssystem, insbesondere die Erfassungseinheit, kann eine Energiemessvorrichtung aufweisen. Diese Energiemessvorrichtung ist bevorzugt als Strommessvorrichtung und/oder Spannungsmessvorrichtung ausgebildet. Weiter bevorzugt wird mittels des Bypass-Leiters die am Stromleiter abfallende Spannung gemessen, die über den Widerstand des Stromleiters proportional zum Strom ist, welcher wiederum über die Netzspannung, insbesondere über die Netzspannung der Oberleitung, einen Rückschluss auf die Energie zulässt. Mittels der Energiemessvorrichtung kann beispielsweise der am Hauptstromleiter anliegende Fahrstrom und/oder die vom Bypass-Leiter abgegriffene Spannung und/oder die Menge der durch Rückspeisung vom Schienenfahrzeug dem Netz zugeführte elektrische Energie und/oder die vom Bypass-Leiter an die Übertragungselektronik übermittelte elektrische Energie und/oder die vom Bypass-Leiter an die Erfassungseinheit übermittelte elektrische Energie erfasst werden. Daneben kann eine derartige Energiemessvorrichtung zur Detektion von Arcing, das heißt zur Erfassung elektri scher Lichtbögen, beispielsweise zwischen Oberleitung und Schleifstück eines Stromabnehmers, aufgrund von Spannungsänderungen, insbesondere aufgrund eines starken Spannungsabfalls, genutzt werden. Zudem kann durch die Auswertung der Energieausbeute ein Fahrprofil des Schienenfahrzeugs aufgenommen und modelliert werden. Die Messung des Fahrstroms, das heißt des durch den Hauptstromleiter fließenden Stroms, erfolgt bevorzugt durch Aufnahme der negativen Halbwelle in Wechselstromnetzen und/oder durch eine hoch- impedante Spannungsmessschaltung.

Zudem ist es denkbar, dass die Energiemesseinheit einen unbelasteten Bypass-Leiter umfasst, wodurch eine präzise Messung der Spannung oder des Stroms ermöglicht wird. Ein unbelasteter Bypass-Leiter betrifft in diesem Zusammenhang, einen Bypass-Leiter, von dem kein Strom, beispielsweise aufgrund des Verbrauchs eines Verbrauchers, abfließt. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Bypass-Leiter zeitweise, insbesondere für die Dauer der Messung, belastungslos geschaltet wird. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die Energiemesseinheit als weiterer, neben dem zur Stromversorgung der Erfassungseinheit, belastungsloser Bypass-Leiter ausgebildet ist.

Das Überwachungssystem kann zumindest eine Betriebseinheit umfassen. Das Überwachungssystem kann auch mehrere Betriebseinheiten umfassen, deren Daten als Datensätze in einer Datenbank gespeichert werden können. Die Betriebseinheiten können über die Erfassungseinheit und/oder eine Übermittlungsvorrichtung mit Datenverbindung mit einer übergeordneten Auswertevorrichtung verbunden werden. Beispielsweise kann das Überwachungssystem als Betriebseinheit einen Stromabnehmer, einen Erdungskontakt, eine Schmiervorrichtung, Schleifstücke, Schleifvorrichtungen, Kontaktbürsten oder Erdungsbürsten aufweisen. Bevorzugt umfasst das Überwachungssystem eine stromführende Betriebseinheit, wie einen Stromabnehmer, eine Schleifvorrichtung oder Kontakt- bürsten. Besonders bevorzugt umfasst das Überwachungssystem als Betriebseinheit einen Stromabnehmer, an welchem der Bypass-Leiter der Energieversorgungsvorrichtung angeordnet ist. Das Überwachungssystem kann auch eine Mehrzahl von Erfassungseinheiten zur Überwachung mehrerer Stromabnehmer umfassen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Energieversorgung eines an einem Schienenfahrzeug angeordneten Verbrauchers, insbesondere einer Erfassungseinheit zur Überwachung von Schienenfahrzeugen, insbesondere zur Überwachung von Betriebseinheiten, wird eine erste Spannung an einem Stromleiter eines Schienenfahrzeugs, insbesondere an einen Stromabnehmer, angelegt, indem ein Stromfluss durch einen Stromleiter erzeugt wird, und mittels eines Bypass-Leiters eine zweite Spannung am Stromleiter zwischen zwei Befestigungsschnittstellen als Ausgangsspannung des Bypass-Leiters abgegriffen, wobei die Ausgangsspannung des Bypass-Leiters zur Energieversorgung des Verbrauchers verwendet wird.

Grundsätzlich soll zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen im Hinblick auf die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die obige Offenbarung der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung und des erfindungsgemäßen Überwa- chungssystems Bezug genommen werden. Dies bedeutet, dass grundsätzlich verfahrensmäßig offenbarte und beschriebene Merkmale als vorrichtungsmäßig beschrieben und beanspruchbar gelten sollen, und umgekehrt.

Bevorzugt ist der Verbraucher als Erfassungseinheit ausgebildet und es werden mit der Erfassungseinheit, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Energieversorgung mit Energie versorgt werden kann, Stromabnehmer, Erdungskontakte, Schmiervorrichtungen, Schleifstücke, Schleifvorrichtungen, Kontaktbürsten, Erdungsbürsten oder dergleichen überwacht. Der Bypass-Leiter ist derart am Stromleiter, bevorzugt am Hauptstromleiter, angeordnet, dass der Bypass-Leiter über einen Abschnitt des Stromleiters Spannung am Stromleiter abgreift und eine Ausgangsspannung des Bypass-Leiters zur Energieversorgung des Verbrauchers erzeugt. Die vom Bypass-Leiter abgegriffene Spannung ist abhängig von der Potenzialdifferenz zwischen den Befestigungsschnittstellen, weshalb durch die Anpassung der Länge des Bypass-Leiters und des Abstands zwischen den Befestigungsschnittstellen die abgegriffene Spannung variiert werden kann. Des Weiteren ist es denkbar, dass durch Änderung des Widerstands des Bypass-Leiters die Ausgangsspannung des Bypass- Leiters und/oder der durch den Bypass-Leiter fließende Strom variiert werden kann. Um die Ausgangsspannung des Bypass-Leiters zur Energieversorgung eines Verbrauchers zu verwenden, kann die Ausgangsspannung des Bypass-Leiters direkt als Versorgungsspannung des Verbrauchers genutzt werden oder einer Übertragungselektronik zugeführt werden, mittels derer die Ausgangsspannung des Bypass-Leiters umgewandelt, modifiziert, stabilisiert und/oder die vom Bypass-Leiter übertragene elektrische Energie gespeichert wird.

Vorteilhafterweise wird die vom Verbraucher benötigte Versorgungsspannung durch Spannungstransformation der Ausgangsspannung erzeugt. Dies kann in der Übertragungselektronik erfolgen. Zur Spannungstransformation werden bevorzugt Komponenten zur Spannungstransformation, wie beispielsweise ein Spannungswandler oder ein Spannungstransformator, eingesetzt. Durch den Schritt der Spannungstransformation ist es möglich, die benötigte Versorgungsspannung des Verbrauchers zuverlässig bereitzustellen. Im Rahmen der Erfindung betrifft der Begriff „Transformieren der Ausgangsspannung des Bypass-Leiters“ ein Begrenzen oder ein Reduzieren oder ein Erhöhen der Ausgangsspannung des Bypass-Leiters. Durch die Spannungsbegrenzung oder Spannungsreduzierung kann sichergestellt werden, dass der Verbraucher nicht durch Spannungsspitzen oder Ähnliches beschädigt wird. Es ist j edoch auch denkbar, dass die Ausgangsspannung erhöht wird. Die Erhöhung der Ausgangsspannung des Bypass-Leiters erfolgt bevorzugt unter Verwendung eines Boost-Converters, dessen Betrag der Ausgangsspannung stets größer als der Betrag dessen Eingangsspannung ist. Die Reduzierung der Ausgangsspannung des Bypass-Leiters erfolgt bevorzugt unter Verwendung eines Buck-Converters, dessen Betrag der Ausgangsspannung stets kleiner als der Betrag dessen Eingangsspannung ist. Die Spannungstransformation kann unabhängig von einer Gleichrichtung vor oder nach der Gleichrichtung erfolgen.

Die Ausgangsspannung des Bypass-Leiters kann gleichgerichtet werden. Durch die Gleichrichtung ist es möglich, den Verbraucher mit Gleichspannung zu versorgen, unabhängig davon, ob der Stromleiter in einem Wechselstromnetz oder einem Gleichstromnetz betrieben wird. Bevorzugt wird die Ausgangsspannung des Bypass-Leiters gleichgerichtet und anschließend einer Spannungstransformation unterzogen. Weiter bevorzugt wird die Ausgangsspannung des Bypass-Leiters begrenzt und gleichgerichtet sowie anschließend einer Spannungstransformation unterzogen.

Die Versorgungsspannung des Verbrauchers kann von zumindest einer Komponente zur Energiespeicherung zumindest zeitweise bereitgestellt werden. Dies bietet den Vorteil, dass unabhängig von Fehlern oder Ausfällen der Versorgung des Stromleiters der Verbraucher, insbesondere eine Erfassungseinheit, aus dem Energiespeicher versorgt werden kann. Bevorzugt wird eine am Bypass-Leiter abgegriffene Spannung gleichgerichtet und/oder begrenzt, anschließend die elektrische Energie einer Komponente zur Energiespeicherung zugeführt, wobei die Komponente zur Energiespeicherung die erforderliche Versorgungsspannung zur Versorgung des Verbrauchers bereitstellt.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Fahrstrom ermittelt und/oder Lichtbögen detektiert und/oder ein Fahrprofil aufgenommen werden. Sofern die Befestigungsschnittstellen am Stromleiter, über die der Bypass-Leiter am Stromleiter, bevorzugt am Hauptstromiei- ter, angeordnet ist, bekannt sind, kann auch auf die dazwischenliegende Potenzialdifferenz geschlossen werden und über die Potenzialdifferenz sowie die Eigenschaften des Bypass-Leiters kann der Fahrstrom sowie die Strom- und/oder Spannungsverläufe am Stromleiter ermittelt werden. Eine Lichtbogendetektion ist aufgrund der Charakteristika eines Lichtbogens in einfacher Art und Weise mittels einer Spannungsbestimmung am Bypass-Leiter möglich. Denn bei Auftreten eines Lichtbogens, welcher beispielsweise zwischen Schleifstück eines Stromabnehmers und Oberleitung auftritt, sind charakteristische Spannungsänderungen und/oder eine Verringerung des Stromflusses durch den Bypass-Leiter festzustellen. Somit kann das unerwünschte Auftreten von Lichtbögen detektiert werden und entsprechende Maßnahmen zur Wartung des Versorgungsnetzes und/oder des Schienenfahrzeugs, insbesondere des Stromabnehmers, eingeleitet werden. Da die Energieaufnahme über den Hauptstromleiter vom Versorgungsnetz mit der Energieausbeute des Bypass-Leiters korreliert, kann über die Energieausbeute des Bypass-Leiters ein Fahrprofil des Schienenfahrzeugs abgeleitet werden. Insbesondere können Beschleunigungs- und Bremsvorgänge des Schienenfahrzeugs innerhalb eines Fahrprofils mit Zeit- und/oder Positionsdaten verknüpft werden, um beispielsweise den Streckenausbau, die Streckenwartung oder Streckensimulationen zu verbessern. Die für das Fahrprofil notwendigen Daten, insbesondere Daten bezüglich Bremsvorgängen und/oder Beschleunigungsvorgängen, lassen sich aus der Energieausbeute des Bypass-Leiters in einfacher Art und Wei se ableiten, da bei erhöhter Energieausbeute des Bypass-Leiters von einem Beschleunigungsvorgang, bei dem der Hauptstromleiter eine erhöhte Energiemenge überträgt, auszugehen ist, und bei einem Bremsvorgang die Energieausbeute geringer ist, da der Hauptstromleiter nur eine geringe Menge an Energie überträgt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus der Merkmalsbeschreibung der auf den Vorrichtungsanspruch 1 zurückbezogenen Unteransprüche und der auf den Vorrichtungsanspruch 10 zurückbezogenen Unteransprüche. Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Über- wachungssystems mit einer an einem Stromabnehmer angeordneten Energieversorgungsvorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Überwachungssys- tems 15 mit einer Energieversorgungsvorrichtung 1 zusammen mit einem als Pantograph ausgebildeten Stromabnehmer 7, der einen Teil eines als Hauptstromleiter 4 ausgebildeten Stromleiter eines Schienenfahrzeugs umfasst. Die Übertragungselektronik 5 dient der Übertragung der elektrischen Energie vom Bypass-Leiter 6 zum als Erfassungseinheit 2 ausgebildeten Verbraucher. Hier nicht dargestellt ist die Oberleitung, mit der der Stromabnehmer 7 über die Schleifleiste des Stromabnehmers 7 zur Versorgung des Schienenfahrzeugs mit elektri scher Energie aus dem Versorgungsnetz in Verbindung steht. Weiterhin nicht dargestellt ist das Schienenfahrzeug, auf dessen Dach der Stromabnehmer 7 angeordnet ist und welches sich auf den Schienen 18, welche zugleich die Erdung des Systems ausbilden, bewegbar ist. Der Fig. 1 ist weiter zu entnehmen, dass die Befestigungsschnittstellen 8 der Energieversorgungsvorrichtung 1 derart am Stromabnehmer 7 angeordnet sind, dass zwischen den Befestigungsschnittstellen 8 eine Potenzialdifferenz von maximal 100 V herrscht. Dem gegenüber herrscht zwischen Stromübergabepunkt, also dem Punkt an dem die Schleifleiste des Stromabnehmers 7 und die nicht dargestellte Oberleitung sich berühren, und dem Erdpotenzial eine Potenzialdifferenz von 15 kV. Der Bypass-Leiter 6 erzeugt über die elektrische Bypass-Leitung mit geringerem Stromfluss als im Hauptstromleiter 4 eine Spannung von mindestens 0,2 V, bevorzugt von 0,4 V. Gemäß der dargestellten Ausführungsform erzeugt der Bypass-Leiter 6 eine Wechselspannung. Diese Wechselspannung wird mit der Komponente zur Gleichrichtung 10 gleichgerichtet, wobei mit Hilfe eines aktiven Begrenzers 1 1 die Spannung zudem begrenzt wird. Mit Hilfe der Komponente zur Spannungstransformation 9, hier eines Spannungswandlers, wird aus der Ausgangsspannung der Komponente zur Gleichrichtung 10, welche zwischen 0,35 V und 16 V liegen kann, eine Spannung von 3 ,8 V erzeugt. Über eine Ladeelektronik 12 werden die als Komponente zur Energiespeicherung 13 eingesetzten Kondensatoren versorgt, so dass auch bei Stillstandszeiten des Schienenfahrzeugs oder Bremsphasen im Betrieb, wenn der Spannungsabfall auf dem Bypass-Leiter 6 zu gering wird, die Erfassungseinheit 2 mit der notwendigen Versorgungsspannung von 3 ,3 V versorgt werden kann. Die Fig. 1 zeigt somit eine Ausführungsform bei der der Stromfluss ausgehend vom Bypass-Leiter 6 durch eine Komponente zur Gleichrichtung 10 und eine Komponente zur Spannungsbegrenzung 1 1 , anschließend durch eine Komponente zur Spannungstransformation 9 und die Ladeelektronik 12 hin zur Erfassungseinheit 2 erfolgt. Durch den dargestellten Aufbau der Energieversorgungsvorrichtung kann die Erfassungseinheit 2 sicher und zuverlässig durch eine am Stromabnehmer 7 abgegriffene Wechselspannung mit der zum Betrieb der Erfassungseinheit 2 erforderlichen Gleichspannung versorgt werden. Dabei werden neben der Erfassungseinheit 2 auch der aktive Begrenzer 1 1 , der Gleichrichter 10 und der Spannungswandler 9 über die Komponente zur Energiespeicherung 13 der Ladeelektronik 12 versorgt. Die initiale Zündung des Spannungswandlers 9 wird über einen Puls erzeugt, dessen Energiebedarf ebenfalls aus der Komponente zur Energiespeicherung 13 gedeckt wird. Um ein unnötiges Entladen der Komponente zur Energiespeicherung 13 zu vermeiden ist eine Überwa- chungselektronik 14 vorgesehen, welche die Zündung des Spannungswandlers 9 überwacht und unnötige Zündvorgänge, beispielsweise bei instabiler Bypass-Spannung, verhindert. Die Erfassungseinheit 2 weist eine ortsfest am Schienenfahrzeug angeordnete Sensorvorrichtung 16 zur Überwachung einer Betriebseinheit 3 , hier eines Stromabnehmers 7 auf, wobei mittels der Erfassungseinheit 2 für verschiedene Attribute des Stromabnehmers 7 Daten erfasst werden. Die Daten können mit der Übermittlungsvorrichtung 17 an eine hier nicht dargestellte Auswertevorrichtung übermittelt werden. So kann beispielsweise der Zustand der Schleifleiste des Stromabnehmers 7 ermittelt werden, und rechtzeitig eine Wartung bzw. ein Austausch der Schleifleisten vorgenommen werden.