Straßenfahrzeug mit einem Stromabnehmer

Die Erfindung betri f ft ein Straßenfahrzeug mit einem Stromabnehmer nach dem Oberbegri f f des Patentanspruches 1 .

Ein Stromabnehmer eines derartigen Straßenfahrzeugs wird verwendet zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer zweipoligen Oberleitungsanlage während der Fahrt auf einer Straßenstrecke . Die Straßenstrecke weist einen Fahrstrei fen auf , über dem als Hin- und Rückleiter ausgebildete Fahrdrähte der Oberleitungsanlage verlaufen . Der Stromabnehmer weist Kontaktbaugruppen zur elektrischen Kontaktierung der Fahrdrähte und eine Hubvorrichtung zum Anheben und Absenken der Kontaktbaugruppen auf . Dabei liegt eine Höhenposition der Kontaktbaugruppen zwischen einer unteren Ruheposition, in der Kontaktbaugruppen und Fahrdrähte außer Kontakt stehen, und einer oberen Kontaktposition, in der die Kontaktbaugruppen die Fahrdrähte elektrisch kontaktieren .

Solche Straßenfahrzeuge sind bei der Kontaktherstellung und Kontaktaufrechterhaltung zwischen Stromabnehmer und Fahrdrähten dem Problem sich verändernder Relativlagen zwischen Stromabnehmer und Fahrdrähten ausgesetzt . Dies rührt her von Lenkgenauigkeit des Fahrers innerhalb des elektri fi zierten Fahrstrei fens , kann aber auch durch die Straßentopologie oder durch Scherwinde verursacht werden . Das Straßenfahrzeug kann aber auch bewusst den elektri fi zierten Fahrstrei fen bei Überholmanövern, bei Ausweichmanövern oder an Fahrbahnaus fahrten verlassen . Des Weiteren muss der Stromabnehmer nach Beginn eines elektri fi zierten Streckenabschnittes möglichst rasch angehoben und möglichst kurz vor dessen Ende wieder abgesenkt werden, um den elektri fi zierten Streckenabschnitt über eine möglichst große Länge zur Energieeinspeisung aus zunutzen .

Ebenso kann die Lage der Fahrdrähte zur Fahrstrei fenmitte variiert aufgrund von Montagetoleranzen der Oberleitungsanlage , aufgrund von Baustellen auf Fahrbahn, wegen neuer Fahrbahnoberflächen oder auch wegen neue Fahrbahnmarkierungen .

Die fahrzeugseitige Kenntnis des Vorhandenseins und der Relativlage von Fahrdrähten einer Oberleitungsanlage ist für eine maximale Ausnutzung eines elektri fi zierten Fahrstrei fen zur Energieeinspeisung ebenso wichtig, wie die Kenntnis der Höhenposition der Kontaktbaugruppen des Stromabnehmers .

Aus der Of fenlegungsschri ft DE 10 2012 205 276 Al sind Erfassungsmittel zur Erfassung der Relativlage des Stromabnehmers zu den Fahrdrähten sowie ein Lenkassistenzsystem zur automatischen Lenkung des Fahrzeugs in Abhängigkeit der erfassten Relativlage bekannt . Die Erfassungsmittel weisen ein Positionsbestimmungssystem zur Bestimmung einer aktuellen Fahrzeugposition des Fahrzeugs auf der Fahrspur und eine Datenbank mit gespeicherten Fahrdrahtpositionen der Fahrdrähte entlang der Fahrspur auf . Die Erfassungsmittel sind dazu ausgebildet , die Relativlage aus der aktuell bestimmten Fahrzeugposition und aus den zugeordneten Fahrdrahtpositionen zu berechnen .

Die Erfassungsmittel weisen zusätzlich Kontaktpositionssensoren zur Bestimmung der aktuellen Kontaktpositionen der Fahrdrähte an den Schlei f leisten auf . Dabei sind die Erfassungsmittel dazu ausgebildet , aus den bestimmten Kontaktpositionen die aktuelle Relativlage des Fahrzeugs zu den Fahrdrähten zu ermitteln . Hierfür werden optische Sensoren, wie zum Beispiel Laserscanner, die die Position der Fahrdrähte mittels Laserstrahlung abtasten, eingesetzt . Aus der Anordnung der Sensoren am Fahrzeug kann j eweils auf die Relativlage der Fahrdrähte zum Fahrzeug geschlossen werden . Das optische Funktionsprinzip von Laserscannern ist j edoch durch Wettereinflüsse , wie Sonne , Schnee oder Regen beeinflusst .

Aus der europäischen Veröf fentlichung EP 3 266 638 Al ist eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung zum automatisierten Steuern eines elektrischen Straßenfahrzeugs für ein Wegesystem mit einem Oberleitungssystem zur Energieversorgung des Straßenfahrzeugs bekannt . Dazu wird eine aktuelle Relativposition des Straßenfahrzeugs zu Infrastrukturmerkmalen, insbesondere zur Fahrbahnmarkierung, ermittelt . Der Verlauf einer der fahrspurgebundenen Energieversorgungsleitung des Oberleitungssystems zugeordneten Soll fahrspur ist zentral in Relation zu den Infrastrukturmerkmalen erfasst worden . Das Straßenfahrzeug wird automatisch zu der Soll fahrspur in Abhängigkeit von der ermittelten Relativposition gesteuert . Die Ermittlung der relativen Seitenlage des Straßenfahrzeugs zur Energieversorgungsleitung unterliegt einer Toleranzkette aus Messtoleranzen der Sensorik der Fahrzeugsteuerungseinrichtung und aus Montagetoleranzen des Oberleitungssystems . Hinzu kommen Wank- und Rollbewegungen des Straßenfahrzeugs , die ein Anheben des Stromabnehmers nicht automatisch zulassen, sondern nur nach Freigabe durch den Fahrer .

Aus der internationalen Veröf fentlichung WO 2016/ 020300 Al ist eine Stromabnehmervorrichtung für fahrleitungsbetriebene Fahrzeuge bekannt . Ein Arm der Stromabnehmervorrichtung ist an einem Ende zum Verschwenken auf einem Dachabschnitt eines fahrleitungsbetriebenen Fahrzeugs ausgebildet und weist am anderen Ende einen zum elektrisch Strom abnehmenden Zusammenwirken mit einem Fahrdraht ausgebildeten Stromabnehmerkopf auf . Dem Arm sind Elevationsmittel zum gesteuerten Heben und Absenken zugeordnet , die auf Pneumatikbasis wirken und zum Aufbringen einer vorbestimmten, einstellbaren, auf mindestens einen Sollwert geregelten Andruckkraft des Stromabnehmerkopfes an den Fahrdraht ausgebildet sind . Zur Regelung einer Elevationshöhe empfängt Druckregler der Elevationsmittel einen Sollwert , welcher in einer Regeleinheit mit einem Positions- I stwert des Arms verglichen wird . Ein mit dem Arm gekoppelter Sensor erfasst als Drehwertgeber einen aktuellen Elevationswinkel des Arms und damit eine Höhe des Stromabnehmerkopfes relativ zu einer Auflage und leitet dieses Signal als Istwert der Regeleinheit zu . Derartige Winkelsensoren sind stark toleranzbehaftet und lassen keinen exakten Rückschluss auf die Höhenposition des Stromabnehmerkopfes zu . Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde , ein Straßenfahrzeug der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches die geschilderten Nachteile des Standes der Technik überwindet .

Ein gattungsgemäßes Straßenfahrzeug, beispielsweise ein schweres Nutz fahrzeug - etwa ein Lastkraftwagen oder ein Bus - , umfasst einen Stromabnehmer zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer zweipoligen Oberleitungsanlage während der Fahrt auf einer Straßenstrecke mit einem Fahrstrei fen, über dem als Hin- und Rückleiter ausgebildete Fahrdrähte der Oberleitungsanlage verlaufen . Ein solcher Fahrstrei fen wird hier auch als elektri fi zierter Fahrstrei fen bezeichnet , über welchem parallel und symmetrisch zu einer Fahrstrei fenmitte in gleicher Fahrdrahthöhe über einer Fahrbahnoberfläche die beiden Fahrdrähte gespannt sind . Dabei weist der Stromabnehmer Kontaktbaugruppen zur elektrischen Kontaktierung der Fahrdrähte und eine Hubvorrichtung zum Anheben und Absenken der Kontaktbaugruppen auf . Der Stromabnehmer kann ein pantogra- phenartiges Traggestell aufweisen, welches als Wippen mit Schlei f leisten ausgebildete Kontaktbaugruppen tragen kann .

Die Schlei f leisten sind quer zu einer Fahrzeuglängsachse ausgerichtet und weisen einen Arbeitsbereich auf , innerhalb dessen ein Kontaktpunkt zwischen Fahrdraht und Kontaktbaugruppe liegen darf . Das Traggestell kann mittels einer pneumatischen Hubvorrichtung aufgerichtet werden, wobei die Kontaktbaugruppen angehoben werden . Eine Höhenposition der Kontaktbaugruppen bewegt sich dabei zwischen einer unteren Ruheposition, in der Kontaktbaugruppen und Fahrdrähte außer Kontakt stehen, und einer oberen Kontaktposition, in der die Kontaktbaugruppen die Fahrdrähte elektrisch kontaktieren . In der unteren Ruheposition hält das Straßenfahrzeug einschließlich Stromabnehmer ein für den Verkehr außerhalb elektri fi zierter Straßenstrecken zulässiges Lichtraumprofil ein .

Erfindungsgemäß umfasst das Straßenfahrzeug ein fahrzeugseitiges Kamerasystem zur Erfassung eines Umgebungsausschnittes , welches derart angeordnet und ausgerichtet ist , dass im Umge- bungsausschnitt wenigstens teilweise der Stromabnehmer und, falls vorhanden, wenigstens abschnittsweise die Fahrdrähte liegen . Das Kamerasystem umfasst eine Lauf zeitkamera zur Erfassung von Tiefendaten des Umgebungsausschnitts und eine Videokamera zur Erfassung von Kontrastdaten des Umgebungsausschnitts . Das Kamerasystem umfasst ferner ein Auswertungssystem, das dazu ausgebildet ist , aus den erfassten Tiefendaten und aus den erfassten Kontrastdaten eine Präsenzthese , ob im Umgebungsausschnitt Fahrdrähte vorhanden sind, und, falls Fahrdrähte vorhanden sind, eine Seitenlage und eine Höhenlage der Fahrdrähte , sowie eine Höhenposition der Kontaktbaugruppen zu ermitteln . Für die Bestimmung der Messergebnisse „Präsenzthese , ob ein Fahrdraht vorhanden ist" , „Seitenlage der Fahrdrähte" , „Höhenlage der Fahrdrähte" und „Höhenposition der Kontaktbaugruppen" stehen zwei unterschiedliche Kameras zur Verfügung, die einerseits Tiefendaten und andererseits Kontrastdaten ein und desselben Umgebungsausschnittes erfassen . Die Messergebnisse für Fahrdrähte und Stromabnehmer können j e für sich anhand der Tiefendaten oder der Kontrastdaten, aber auch gleichzeitig anhand der Tiefendaten und der Kontrastdaten bestimmt werden . Damit können Messergebnisse mit einer hohen Qualität bestimmt werden . Durch die Kenntnis der Messergebnisse kann ein elektri fi zierter Streckenabschnitt durch ein Straßenfahrzeug optimal zur Energieeinspeisung ausgenutzt werden, da sowohl Beginn als auch Ende dieses Streckenabschnittes aus der Präsenzthese , ob Fahrdrähte vorhanden sind, und aus der Seiten- und Höhenlage der Fahrdrähte automatisch erkannt werden und ein Anheben der Kontaktbaugruppen am Streckenbeginn nicht zu spät und ein Absenken der Kontaktbaugruppen am Streckenende nicht zu früh erfolgt . Das gilt insbesondere vor Streckenhindernissen, etwa niedrige Unterführungen, an welchen der elektri fi zierte Streckenabschnitt unterbrochen ist . Durch die Erhärtung der Präsenzthese aus zwei Datenquellen kann beispielsweise auch eine Falscherkennung von Tragseilen anstelle der Fahrdrähte ausgeschlossen werden . Die Seitenlage der Fahrdrähte relativ zu den Arbeitsbereichen des Stromabnehmers kann durch - ggf . automatische - seitliche Lenkbewegungen korrigiert werden, be- vor der Stromabnehmer angedrahtet wird . Ebenso wichtig für einen optimalen Betrieb des Straßenfahrzeugs ist ein funktionstüchtiger Stromabnehmer, der seinen vertikalen Arbeitsbereich voll ausnutzen kann und dessen Anhub- und Absenkverhalten vorgegebenen Soll-Bewegungsverläufen entspricht .

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist das Auswertungssystem dazu ausgebildet , aus den erfassten Tiefendaten eine erste Präsenzthese , ob im Umgebungsausschnitt Fahrdrähte vorhanden sind, und, falls Fahrdrähte vorhanden sind, eine erste Seitenlage und eine erste Höhenlage der Fahrdrähte , sowie eine erste Höhenposition der Kontaktbaugruppen zu ermitteln . Das Auswertungssystem ist ferner dazu ausgebildet , aus den erfassten Kontrastdaten eine zweite Präsenzthese , ob im Umgebungsausschnitt Fahrdrähte vorhanden sind, und, falls Fahrdrähte vorhanden sind, eine zweite Seitenlage und eine zweite Höhenlage der Fahrdrähte , sowie eine zweite Höhenposition der Kontaktbaugruppen zu ermitteln . Das Auswertungssystem ist des Weiteren dazu ausgebildet , die Präsenzthese aus der ersten Präsenzthese und der zweiten Präsenzthese , und, falls Fahrdrähte vorhanden sind, die Seitenlage aus der ersten Seitenlage und der zweiten Seitenlage , und die Höhenlage aus der ersten Höhenlage und der zweiten Höhenlage , sowie die Höhenposition aus der ersten Höhenposition und der zweiten Höhenposition zu bestimmen . Durch die redundante Erfassung sowohl von Tiefendaten als auch von Kontrastdaten eines Umgebungsausschnitts des Kamerasystems wird eine hohe Qualität der Messergebnisse , also der bestimmten Präsenzthese , ob Fahrdrähte vorhanden sind, und der bestimmten Seiten- und Höhenlage der Fahrdrähte , erreicht . Zur Bestimmung der Messergebnisse aus den genannten ersten und zweiten Messwerten können letztere j eweils miteinander und/oder mit hinterlegten Sollwerten verglichen werden, es können Mittelwerte oder gewichtete Mittelwerte gebildet werden, es können Messwertausreißer außer Acht gelassen werden oder die Messergebnisse mit daraus folgenden Konf idenzwerten ausgegeben werden . In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist eine Steuereinheit der Hubvorrichtung dazu ausgebildet , ein Anheben der Kontaktbaugruppen aus der unteren Ruheposition in die obere Kontaktposition aus zulösen, wenn die bestimmte Präsenzthese ergab, dass Fahrdrähte vorhanden sind, und wenn die bestimmte Seitenlage und Höhenlage der Fahrdrähte j eweils innerhalb vorgegebener Sollbereiche liegen . Aufgrund der mit dem erfindungsgemäßen Kamerasystem erreichbaren hohen Sicherheit der korrekten Erkennung von Fahrdrähten und ihrer Relativlage zum Straßenfahrzeug kann ein automatisches Anheben der Kontaktbaugruppen, also ein so genanntes Andrahten oder Anbügeln des Stromabnehmers an die Fahrdrähte der Oberleitungsanlage , umgesetzt werden, um den Fahrer zu entlasten und den Stromabnehmer unabhängig von menschlichen Einflüssen optimal betreiben zu können . Ebenso kann auch automatisch Abgedrahtet bzw . Abgebügelt werden, wenn eine Zunahme der Höhenlage der vor einem Ende eines elektri fi zierten Streckenabschnitts hochlaufenden Fahrdrähte festgestellt wird .

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist das Auswertungssystem dazu ausgebildet , aus zeitlich aufeinanderfolgend ermittelten Höhenpositionen einen Bewegungsverlauf der Kontaktbaugruppen während des Anhebens und/oder während des Absenkens der Kontaktbaugruppen zu bestimmen und diesen mit einem Soll-Bewegungsverlauf zu vergleichen . Durch den Vergleich können beispielsweise bestimmte Alterungserscheinungen des Stromabnehmers ermittelt werden, die auf eine erforderliche Wartung oder Instandsetzung hinweisen können . So kann überprüft werden, ob die Kontaktbaugruppen noch eine vorgegebene maximale obere Kontaktposition ohne Fahrdrahtkontakt angehoben werden können . Ebenso kann überprüft werden, ob die Kontaktbaugruppen zu langsam oder zu schnell in die untere Ruheposition absinken . Fallen die Kontaktbaugruppen zu schnell , kann es zu einem Prellen in der unteren Ruheposition kommen, was zu Materialermüdungen führen kann . Fallen die Kontaktbaugruppen im Vergleich zum Soll-Bewegungsverlauf zu langsam, kann das auf eine Verstopfung in einem Abluftventil einer pneumatischen Hubvorrichtung hindeuten .

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist das Auswertungssystem dazu ausgebildet , eine Höhenposition oder eine erste Höhenposition der Kontaktbaugruppen aus Tiefendaten wenigstens eines am Stromabnehmer vordefinierten Messpunkts zu ermitteln . Die von der Lauf zeitkamera erfassbaren Tiefendaten beschreiben ein räumliches Bild der von der Lauf zeitkamera erfassten Oberflächen des Stromabnehmers . Vordefinierte Messpunkte können markante Kanten, Ecken oder Flächen von Stromabnehmerbauteilen sein, beispielsweise Schlei f leisten, oder aber an definierten Messpunkten angebrachte , flächige Messobj ekte , welche in den Tiefendaten der Lauf zeitkamera leicht auf findbar sind . Während des Anhebens und Absenkens des Stromabnehmers werden deren räumliche Lagen verfolgt , wobei j ede Raumlage des wenigstens einen Messpunkts zu einer Höhenposition der Kontaktbaugruppen korreliert .

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist das Auswertungssystem dazu ausgebildet , eine Höhenposition oder zweite Höhenposition der Kontaktbaugruppen aus Kontrastdaten wenigstens einer am Stromabnehmer vorpositionierten Markierung zu ermitteln . Durch die Positionierung einer oder mehrerer Markierungen am Stromabnehmer kann dessen Stellung und damit die Höhenposition der Kontaktbaugruppen aus Kontrastdaten ermittelt werden, wenn ein oder mehrere von der Videokamera erfassbare Merkmale einer Markierung beim Anheben oder Absenken des Stromabnehmers eindeutig mit der Höhenposition der Kontaktbaugruppen korrelieren . Das Merkmal einer Markierung kann beispielsweise deren Abstand zur Videokamera, sowie ihre von der Videokamera erfassbare Form und Größe , ein enthaltenes Muster, ihr Reflexionsverhalten oder ihr erfassbarer Graustufenausschnitt sein . In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist die wenigstens eine Markierung als zweidimensionales Muster ausgebildet . Das zweidimensionale Muster kann beispielsweise durch Aufdrucken eines Quick-Response-Codes , kurz QR-Codes , oder eines Augmented- Reality-Markers , kurz AR-Marker, auf den Stromabnehmer, beispielsweise auf dessen Traggestell , gebildet sein . Zu letzteren gibt es eine Bibliothek so genannten ArUco-Markern, die an der Universität Cordoba entwickelt wurden . Derartige Mustern erlauben eine dreidimensionale Ortsbestimmung der Markierung über die Kontrastdaten der Videokamera aus Abbildungsmaßstab und Verzerrung . Indem die Markierung derart etwa am Traggestell positioniert ist , dass ihr dreidimensionaler Ort eindeutig mit einer Höhenposition der Kontaktbaugruppen korreliert , kann aus dem Ort der Markierung auf die Höhenlage der Kontaktbaugruppen geschlossen werden .

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist die wenigstens eine Markierung als dreidimensionales Element ausgebildet . Die Markierung kann beispielsweise als Quader ausgebildet sein, dessen Seitenflächen mit unterschiedlichen Kontrastdaten - etwa unterschiedliche Farben - durch die Videokamera erfasst werden . Die Markierung ist am Stromabnehmer, beispielsweise am Traggestell , befestigt und ändert ihren Abstand und ihre Ausrichtung zur Videokamera in Abhängigkeit der Höhenposition der Kontaktbaugruppen . Die durch die Kontrastdaten j eweils gegebene Größe und Verzerrung der Seitenflächen des quaderförmigen Markierung ermöglichen eine Bestimmung der Höhenposition der Kontaktbaugruppen .

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist die wenigstens eine Markierung durch eine mit dem Stromabnehmer gekoppelte Verschiebemimik veränderlich abgedeckt . Eine Markierung mit variierenden Graustufen kann durch eine in einer Führung verschiebbaren Blende veränderlich abgedeckt sein . Die Blende kann durch die Verschiebemimik in Abhängigkeit einer Stellung des Trag- gestells beim Anheben oder Absenken der Kontaktbaugruppen unterschiedlich weit geöf fnet oder geschlossen werden, so dass in Abhängigkeit der Höhenposition der Kontaktbaugruppen ein dieser zugeordneter Anteil der Graustufenmarkierung durch die Videokamera sichtbar ist . Die entsprechenden Kontrastdaten der sichtbaren Graustufenmarkierung erlauben einen Rückschluss auf die Höhenposition der Kontaktbaugruppen .

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs weist die wenigstens eine Markierung ein winkelabhängiges Reflexionsverhalten auf . Dies kann durch eine Beschichtung mit einem dichroitischen oder aufgrund anderer Polarisationsef fekte einen Lichteinfall aus unterschiedlichen Richtungen verschieden stark reflektierenden Material erfolgen . Die beschichtete Markierung ist derart am Stromabnehmer, beispielsweise am Traggestell , angebracht , dass sie in unterschiedlichen Höhenpositionen der Kontaktbaugruppen von der Videokamera aus unterschiedlichen Winkeln erfasst wird . So kann aus der Kontrastdaten der Markierung auf die Höhenposition der Kontaktbaugruppen geschlossen werden .

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs ist das Auswertungssystem dazu ausgebildet , bei Ausbildung eines Lichtbogens zwischen Kontaktbaugruppen und Fahrdrähten aus den Kontrastdaten eine Größe und Dauer des Lichtbogens zu ermitteln . Lichtbögen können bei Kontaktunterbrechungen aufgrund der hohen elektrischen Potenzialdi f f erenz zwischen Kontaktbaugruppen und Fahrdrähten entstehen und Verschleiß und Beschädigungen an Stromabnehmer und Oberleitungsanlage hervorrufen . Aus den Kontrastdaten der Videokamera sind Häufigkeit sowie Ausmaß und Dauer solcher Lichtbögen erfassbar und können als automatisierter Hinweis auf erforderliche Wartungs- und Reparaturarbeiten verwendet werden .

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeugs weist der Stromabnehmer ein pantographenartiges Traggestell auf . Das Traggestell trägt f ahrdrahtseitig die Kontaktbaugruppen und stützt sich fahrzeugseitig auf einem Basisrahmen ab . Das als Pantograph ausgebildete Traggestell kann dabei einen sich auf einen Basisrahmen gelenkig abstützenden Unterarm und zwei mit diesem gelenkig verbundene und die Kontaktbaugruppen tragende Oberarme aufweisen, die zusammen eine Halbschere bilden . Der Basisrahmen kann in Fahrtrichtung hinter einer Fahrerkabine des Straßenfahrzeugs angeordnet sein und stützt sich dabei symmetrisch zu einer Fahrzeuglängsmitte auf einem Fahrgestell des Straßenfahrzeugs ab . Jede Kontaktbaugruppe ist als eine um ein Scheitelrohr drehbar angeordnete Wippe ausgebildet , auf welcher zwei parallel und in Fahrtrichtung hintereinander angeordnete Schlei f leisten gelagert sind . Schlei f leisten und Scheitelrohre erstrecken ich dabei quer zu einer Fahrzeuglängsachse . Die Wippen sind über Führungsstangen mit dem Unterarm und der Oberarm ist mit dem Basisrahmen über eine Koppelstange in an sich bekannter Weise verbunden, so dass bei einem Aufrichten des Unterarms durch die Hubvorrichtung zwangsweise auch der Oberarm aufgerichtet und dabei eine durch die Schlei f leisten definierte Schlei febene parallel nach oben verschoben wird . Das aus Unterarm und Oberarm gebildete Knie des Traggestells weist in Fahrtrichtung, so dass das Traggestell in der unteren Ruheposition der Kontaktbaugruppen auf der Fahrerkabine abgelegt ist .

In einer ersten Variante ist das Kamerasystem fahrzeugseitenmittig am Basisrahmen angeordnet . Ein Sichtfeld des Kamerasystems ist vertikal nach oben ausgerichtet . Hierdurch fallen sowohl vorhandene Fahrdrähte als auch die Kontaktbaugruppen und teilweise das Traggestell in den durch das Sichtfeld des Kamerasystems erfassbaren Umgebungsausschnitt .

In einer zweiten Variante ist das Kamerasystem seitlich einer Fahrzeuglängsmitte und in Fahrtrichtung vor dem Basisrahmen und hinter einem Windleitblech auf der Fahrerkabine angeordnet . Die seitliche Anordnung ist durch den Raumbedarf des in der Ruheposition der Kontaktbaugruppen über der Fahrerkabine abgelegten Traggestells bedingt . Durch die Anordnung hinter einem von der Vorderkante der Fahrerkabine hochragenden Windleitblech ist das Kamerasystem vor Witterungseinflüssen geschützt . Die Ausrichtung des Kamerasystems kann dabei derart schräg nach oben erfolgen, dass Traggestell und Kontaktbaugruppen im durch das Sichtfeld erfassbaren Umgebungsausschnitt liegen . Der starr mit dem Fahrzeuggestell verbundene Stromabnehmer kann dabei als Ruhereferenzsystem herangezogen werden, das das Kamerasystem mit der gefederten Fahrerkabine während der Fahrt Tauch- und Wankbewegungen gegenüber dem Stromabnehmer aus führt . Dadurch können die Messergebnisse für die Seitenlage und Höhenlage der Fahrdrähte und der Höhenposition der Kontaktbaugruppen um den auf die Bewegungen der Fahrerkabine zurückzuführenden Messanteil zu korrigieren .

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Aus führungsbeispiels anhand der Zeichnungen, in deren

FIG 1 ein erfindungsgemäßes Straßenfahrzeug in Seitenansicht und

FIG 2 das Straßenfahrzeug aus FIG 1 in Draufsicht schematisch veranschaulicht sind .

Gemäß FIG 1 und FIG 2 umfasst ein Straßenfahrzeug 1 , beispielsweise eine Sattel zugmaschine , einen Stromabnehmer 2 zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer zweipoligen Oberleitungsanlage 3 während der Fahrt auf einer Straßenstrecke S . Von der an sich bekannten Oberleitungsanlage 3 sind lediglich die als elektrische Hin- und Rückleiter ausgebildeten Fahrdrähte 4 dargestellt . Die beiden Fahrdrähte 4 sind über einem Fahrstrei fen L der Straßenstrecke S parallel und symmetrisch zu einer Fahrstrei f enlängsmitte LM in gleicher Fahrdrahthöhe H4 über einer Fahrbahnoberfläche des Fahrstrei fens L gespannt . Der Stromabnehmer 2 weist zwei Kontaktbaugruppen 5 zur elektrischen Kontaktierung der Fahrdrähte 4 und eine Hubvorrichtung 6 zum Anheben und Absenken der Kontaktbaugruppen 5 auf . Der Stromabnehmer 2 weist ein pantographenartiges Traggestell 15 auf , welches als Wippen 19 mit Schlei f leisten 20 ausgebildete Kontaktbaugruppen 5 trägt . Die Schlei f leisten 19 sind quer zu einer Fahrtrichtung X ausgerichtet und weisen einen Arbeitsbereich auf , innerhalb dessen ein Kontaktpunkt zwischen Fahrdraht 4 und Kontaktbaugruppe 5 liegen darf . Das Traggestell 15 wird mittels einer als Luftbalg ausgebildeten Hubvorrichtung 6 auf gerichtet , wodurch die Kontaktbaugruppen 5 angehoben werden . Eine Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5 bewegt sich dabei zwischen einer unteren Ruheposition HO, in der Kontaktbaugruppen 5 und Fahrdrähte 4 außer Kontakt stehen, und einer oberen Kontaktposition HK, in der die Kontaktbaugruppen 5 die Fahrdrähte 4 elektrisch kontaktieren . In der unteren Ruheposition HO hält das Straßenfahrzeug 1 einschließlich Stromabnehmer 2 ein für den Verkehr außerhalb elektri fi zierter Straßenstrecken S zulässiges Lichtraumprofil ein .

Erfindungsgemäß umfasst das Straßenfahrzeug 1 ein Kamerasystem 7 zur Erfassung eines Umgebungsausschnittes U, welches derart angeordnet und ausgerichtet ist , dass im Umgebungsausschnitt U wenigstens teilweise der Stromabnehmer 2 und, falls vorhanden, wenigstens abschnittsweise die Fahrdrähte 4 liegen . Das Kamerasystem 7 umfasst eine Lauf zeitkamera 8 zur Erfassung von Tiefendaten DT des Umgebungsausschnitts U und eine Videokamera 9 zur Erfassung von Kontrastdaten DK des Umgebungsausschnitts U . Das Kamerasystem 7 umfasst ferner ein Auswertungssystem 10 , das dazu ausgebildet ist , aus den erfassten Tiefendaten DT und aus den erfassten Kontrastdaten DK eine Präsenzthese PT , ob im Umgebungsausschnitt U Fahrdrähte 4 vorhanden sind, und, falls Fahrdrähte 4 vorhanden sind, eine Seitenlage Y und eine Höhenlage Z der Fahrdrähte 4 , sowie eine Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5 zu ermitteln . Hierzu umfasst das Auswertungssystem 10 bekannte Mittel zur elektronischen Verarbeitung der erfassten Tiefen- DT und Kontrastdaten DK, wie Rechner oder Rechnersysteme , Datenspeicher und Kommunikationsmittel sowie Computerprogramme und hinterlegte Sollwertbereiche sowie Soll-Bewegungsabläufe , die weiter unten näher beschrieben sind . Für die Bestimmung der Messergebnisse „Präsenzthese PT , ob ein Fahrdraht 4 vorhanden ist" , „Seitenlage Y der Fahrdrähte 4" , „Höhenlage Z der Fahrdrähte 4" und „Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5" stehen zwei unterschiedliche Kameras 7 und 8 zur Verfügung, die einerseits Tiefendaten DT und andererseits Kontrastdaten DK ein und desselben Umgebungsausschnittes U erfassen . Die Messergebnisse für Fahrdrähte 4 und Stromabnehmer 2 können j e für sich anhand der Tiefendaten DT oder der Kontrastdaten DK, aber auch gleichzeitig anhand der Tiefendaten DT und der Kontrastdaten DK bestimmt werden . Damit können Messergebnisse mit einer hohen Qualität bestimmt werden .

Durch die Kenntnis der Messergebnisse kann ein elektri fi zierter Streckenabschnitt S durch ein Straßenfahrzeug 1 optimal zur Energieeinspeisung ausgenutzt werden, da sowohl Beginn als auch Ende dieses Streckenabschnittes S aus der Präsenzthese PT , ob Fahrdrähte 4 vorhanden sind, und aus der Seiten- Y und Höhenlage Z der Fahrdrähte 4 automatisch erkannt werden und daher ein Anheben der Kontaktbaugruppen 5 am Streckenbeginn nicht zu spät und ein Absenken der Kontaktbaugruppen 5 am Streckenende nicht zu früh erfolgt . Das gilt insbesondere vor Streckenhindernissen, etwa niedrige Unterführungen, an welchen der elektri fi zierte Streckenabschnitt S unterbrochen ist . Durch die Erhärtung der Präsenzthese PT aus zwei Datenquellen kann beispielsweise auch eine Falscherkennung von Tragseilen anstelle der Fahrdrähte 4 ausgeschlossen werden . Die Seitenlage Y der Fahrdrähte 4 relativ zu den Arbeitsbereichen des Stromabnehmers 2 kann durch - ggf . automatische - seitliche Lenkbewegungen korrigiert werden, bevor der Stromabnehmer 2 angedrahtet wird . Ebenso wichtig für einen optimalen Betrieb des Straßenfahrzeugs 1 ist ein funktionstüchtiger Stromabnehmer 2 , der seinen vertikalen Arbeitsbereich voll ausnutzen kann und dessen Anhub- und Absenkverhalten vorgegebenen Soll-Bewegungsverläufen entspricht . Das Auswertungssystem 10 ist dazu ausgebildet , aus den erfassten Tiefendaten DT eine erste Präsenzthese PT1 , ob im Umgebungsausschnitt U Fahrdrähte 4 vorhanden sind, und, falls Fahrdrähte 4 vorhanden sind, eine erste Seitenlage Y1 und eine erste Höhenlage Z I der Fahrdrähte 4 , sowie eine erste Höhenposition Hl der Kontaktbaugruppen 5 zu ermitteln . Das Auswertungssystem 10 ist ferner dazu ausgebildet , aus den erfassten Kontrastdaten DK eine zweite Präsenzthese PT2 , ob im Umgebungsausschnitt U Fahrdrähte 4 vorhanden sind, und, falls Fahrdrähte 4 vorhanden sind, eine zweite Seitenlage Y2 und eine zweite Höhenlage Z2 der Fahrdrähte 4 , sowie eine zweite Höhenposition H2 der Kontaktbaugruppen 5 zu ermitteln . Das Auswertungssystem 10 ist des Weiteren dazu ausgebildet , die Präsenzthese PT aus der ersten Präsenzthese PT1 und der zweiten Präsenzthese PT2 , und, falls Fahrdrähte 4 vorhanden sind, die Seitenlage Y aus der ersten Seitenlage Y1 und der zweiten Seitenlage Y2 , und die Höhenlage Z aus der ersten Höhenlage ZI und der zweiten Höhenlage Z2 , sowie die Höhenposition H aus der ersten Höhenposition Hl und der zweiten Höhenposition H2 zu bestimmen . Durch die redundante Erfassung sowohl von Tiefendaten DT als auch von Kontrastdaten DK eines Umgebungsausschnitts U des Kamerasystems 7 wird eine hohe Qualität der Messergebnisse , also der bestimmten Präsenzthese PT , ob Fahrdrähte 4 vorhanden sind, und der bestimmten Seiten- Y und Höhenlage Z der Fahrdrähte 4 , erreicht . Zur Bestimmung der Messergebnisse aus den genannten ersten und zweiten Messwerten können letztere j eweils miteinander und/oder mit hinterlegten Sollwerten verglichen werden, es können Mittelwerte oder gewichtete Mittelwerte gebildet werden, es können Messwertausreißer außer Acht gelassen werden oder die Messergebnisse mit daraus folgenden Konf idenzwerten ausgegeben werden .

Eine Steuereinheit 11 der Hubvorrichtung 6 ist dazu ausgebildet , ein Anheben der Kontaktbaugruppen 5 aus der unteren Ruheposition HO in die obere Kontaktposition HI aus zulösen, wenn die bestimmte Präsenzthese PT ergab, dass Fahrdrähte 4 vorhanden sind, und wenn die bestimmte Seitenlage Y und Höhenlage Z der Fahrdrähte 4 j eweils innerhalb vorgegebener Sollbereiche liegen . Aufgrund der mit dem Kamerasystem 7 erreichbaren hohen Sicherheit der korrekten Erkennung von Fahrdrähten 4 und ihrer Relativlage Y und Z zum Straßenfahrzeug 1 kann ein automatisches Anheben der Kontaktbaugruppen 5 , also ein so genanntes Andrahten oder Anbügeln des Stromabnehmers 2 an die Fahrdrähte 4 der Oberleitungsanlage 3 , umgesetzt werden, um den Fahrer zu entlasten und den Stromabnehmer 2 unabhängig von menschlichen Einflüssen optimal betreiben zu können . Ebenso kann auch automatisch Abgedrahtet bzw . Abgebügelt werden, wenn eine Zunahme der Höhenlage Z der vor einem Ende eines elektri fi zierten Streckenabschnitts S hochlaufenden Fahrdrähte 4 festgestellt wird .

Das Auswertungssystem 10 ist dazu ausgebildet , aus zeitlich aufeinanderfolgend ermittelten Höhenpositionen H einen Bewegungsverlauf der Kontaktbaugruppen 5 während des Anhebens und/oder während des Absenkens der Kontaktbaugruppen 5 zu bestimmen und diesen mit einem Soll-Bewegungsverlauf zu vergleichen . Durch den Vergleich können beispielsweise bestimmte Alterungserscheinungen des Stromabnehmers 2 ermittelt werden, die auf eine erforderliche Wartung oder Instandsetzung hinweisen können . So kann überprüft werden, ob die Kontaktbaugruppen 5 noch auf eine vorgegebene maximale obere Kontaktposition HI ohne Fahrdrahtkontakt angehoben werden können . Ebenso kann überprüft werden, ob die Kontaktbaugruppen 5 zu langsam oder zu schnell in die untere Ruheposition HO absinken . Fallen die Kontaktbaugruppen 5 zu schnell , kann es zu einem Prellen in der unteren Ruheposition HO kommen, was zu Materialermüdungen führen kann . Fallen die Kontaktbaugruppen 5 im Vergleich zum Soll-Bewegungsverlauf zu langsam, kann das auf eine Verstopfung in einem Abluftventil einer pneumatischen Hubvorrichtung 6 hindeuten .

Das Auswertungssystem 10 ist dazu ausgebildet , eine Höhenposition H oder eine erste Höhenposition Hl der Kontaktbaugruppen 5 aus Tiefendaten DT wenigstens eines am Stromabnehmer 2 vordefinierten Messpunkts P zu ermitteln . Die von der Laufzeitkamera 8 erfassbaren Tiefendaten DT beschreiben ein räum- liches Bild der von der Lauf zeitkamera 8 erfassten Oberflächen des Stromabnehmers 2 . Vordefinierte Messpunkte P können markante Kanten, Ecken oder Flächen von Stromabnehmerbauteilen sein, beispielsweise Schlei f leisten 20 , oder aber an definierten Messpunkten angebrachte , flächige Messobj ekte , welche in den Tiefendaten DT der Lauf zeitkamera 8 leicht auffindbar sind . Während des Anhebens und Absenkens des Stromabnehmers 2 werden deren räumliche Lagen verfolgt , wobei j ede Raumlage des wenigstens einen Messpunkts P zu einer Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5 korreliert .

Das Auswertungssystem 10 ist dazu ausgebildet , eine Höhenposition H oder zweite Höhenposition H2 der Kontaktbaugruppen 5 aus Kontrastdaten DK wenigstens einer am Stromabnehmer 2 vorpositionierten Markierung M zu ermitteln . Durch die Positionierung einer oder mehrerer Markierungen M am Stromabnehmer 2 kann dessen Stellung und damit die Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5 aus Kontrastdaten DK ermittelt werden, wenn ein oder mehrere von der Videokamera 9 erfassbare Merkmale einer Markierung M beim Anheben oder Absenken des Stromabnehmers 2 eindeutig mit der Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5 korrelieren .

Die wenigstens eine , hier dargestellte Markierung M ist durch eine mit dem Stromabnehmer 2 gekoppelte Verschiebemimik veränderlich abgedeckt . Eine Markierung M mit variierenden Graustufen ist durch eine in einer Führung 12 verschiebbaren Blende 13 veränderlich abgedeckt . Die Blende 13 kann durch einen Koppelarm 14 der Verschiebemimik in Abhängigkeit einer Stellung des Traggestells 15 beim Anheben oder Absenken der Kontaktbaugruppen 5 unterschiedlich weit geöf fnet oder geschlossen werden, so dass in Abhängigkeit der Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5 ein dieser zugeordneter Anteil der Graustufenmarkierung M durch die Videokamera 9 sichtbar ist . Die entsprechenden Kontrastdaten DK der sichtbaren Graustufenmarkierung M erlauben einen Rückschluss auf die Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5 . Nicht dargestellt sind andere Varianten von Markierungen, die entweder einzeln oder in Kombination miteinander am Stromabnehmer 2 angebracht sein können . Die wenigstens eine Markierung kann als zweidimensionales Muster, etwa als QR-Code oder als AR-Marker, und/oder als dreidimensionales Element , etwa als Quader mit unterschiedlich kontrastierenden Seitenflächen, und/oder als eine ein winkelabhängiges Reflexionsverhalten aufweisende Beschichtung, etwa aus einem dichroitischen Material , ausgebildet sein .

Das Auswertungssystem 10 ist auch dazu ausgebildet , bei Ausbildung eines Lichtbogens zwischen Kontaktbaugruppen 5 und Fahrdrähten 4 aus den Kontrastdaten DK eine Größe und Dauer des Lichtbogens zu ermitteln . Lichtbögen können bei Kontaktunterbrechungen aufgrund der hohen elektrischen Potenzial- di f ferenz zwischen Kontaktbaugruppen 5 und Fahrdrähten 4 entstehen und Verschleiß und Beschädigungen an Stromabnehmer 2 und Oberleitungsanlage 3 hervorrufen . Aus den Kontrastdaten DK der Videokamera 9 sind Häufigkeit sowie Ausmaß und Dauer solcher Lichtbögen erfassbar und können als automatisierter Hinweis auf erforderliche Wartungs- und Reparaturarbeiten verwendet werden .

Das pantographenartige Traggestell 15 des Stromabnehmers 2 weist einen sich auf den Basisrahmen 16 gelenkig abstützenden Unterarm 21 und zwei mit diesem gelenkig verbundene und die Kontaktbaugruppen 5 tragende Oberarme 22 auf , die zusammen eine Halbschere bilden . Der Basisrahmen 16 ist in Fahrtrichtung X hinter der Fahrerkabine 17 des Straßenfahrzeugs 1 angeordnet und stützt sich dabei symmetrisch zu einer Fahr- zeuglängsmitte auf einem Fahrgestell 23 des Straßenfahrzeugs 1 ab . Jede Kontaktbaugruppe 5 ist als eine um ein Scheitelrohr 24 drehbar angeordnete Wippe 19 ausgebildet , auf welcher zwei parallel und in Fahrtrichtung X hintereinander angeordnete Schlei f leisten 20 gelagert sind . Schlei f leisten 20 und Scheitelrohre 24 erstrecken sich dabei quer zu einer Fahrzeuglängsachse X . Die Wippen 19 sind über nicht dargestellte Führungsstangen mit dem Unterarm 21 und der Oberarm 22 ist mit dem Basisrahmen 16 über eine nicht dargestellte Koppelstange in an sich bekannter Weise verbunden, so dass bei einem Aufrichten des Unterarms 21 durch die Hubvorrichtung 6 zwangsweise auch der Oberarm 22 aufgerichtet und dabei eine durch die Schlei f leisten 20 definierte Schlei febene parallel nach oben verschoben wird . Das aus Unterarm 21 und Oberarm 22 gebildete Knie des Traggestells 15 weist in Fahrtrichtung X, so dass das Traggestell 15 in der unteren Ruheposition HO der Kontaktbaugruppen 5 auf der Fahrerkabine 17 abgelegt ist .

Das Kamerasystem 7 ist seitlich einer Fahrzeuglängsmitte und in Fahrtrichtung X vor dem Basisrahmen 16 und hinter einem Windleitblech 18 auf der Fahrerkabine 17 angeordnet . Die seitliche Anordnung ist durch den Raumbedarf des in der Ruheposition HO der Kontaktbaugruppen 5 über der Fahrerkabine 17 abgelegten Traggestells 15 bedingt . Durch die Anordnung hinter dem von der Vorderkante der Fahrerkabine 17 hochragenden Windleitblech 18 ist das Kamerasystem 7 vor Witterungseinflüssen geschützt . Die Ausrichtung des Kamerasystems 7 kann dabei derart schräg nach oben erfolgen, dass Traggestell 15 und Kontaktbaugruppen 5 im durch das Sichtfeld erfassbaren Umgebungsausschnitt U liegen . Der starr mit dem Fahrzeuggestell 23 verbundene Stromabnehmer 2 kann dabei als Ruhereferenzsystem herangezogen werden, da das Kamerasystem 7 mit der gefederten Fahrerkabine 17 während der Fahrt Tauch- und Wankbewegungen gegenüber dem Stromabnehmer 2 aus führt . Dadurch können die Messergebnisse für die Seitenlage Y und Höhenlage Z der Fahrdrähte 4 und der Höhenposition H der Kontaktbaugruppen 5 um den auf die Bewegungen der Fahrerkabine 17 zurückzuführenden Messanteil korrigiert werden .

Alternativ könnte das Kamerasystem 7 aber auch fahrzeugseitenmittig am Basisrahmen 16 angeordnet werden . Ein Sichtfeld des Kamerasystems 7 ist dann vertikal nach oben ausgerichtet . Hierdurch fallen sowohl vorhandene Fahrdrähte 4 als auch die Kontaktbaugruppen 5 und teilweise das Traggestell 15 in den durch das Sichtfeld des Kamerasystems 7 erfassbaren Umgebungsausschnitt U .