Verfahren und Anordnung zur Erkennung von Schienenfahrzeugen

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Erkennung von Schienenfahrzeugen (4) mittels mindestens einer im Gleisverlauf (1) angeordneten Induktionsschleife (2), die Teil eines Oszillatorkreises ist, dessen Änderung der Os­zillatorfrequenz (f) in Abhängigkeit von der Zeit (t) in Form einer Kurve (K₁, K₂) erfaßt und hinsichtlich der die Fahr­dynamik der Schienenfahrzeuge (4) kennzeichnenden Eigen­schaften, wie insbesondere Maxima, Minima, Wendepunkte und Steigungen in einer zugeordneten Schaltung (3) ausgewertet wird. Um auch mit Magnetbremsen (6) ausgestattete Schienen­fahrzeuge (4) erkennen und durch vom Schienenfahrzeug (4) er­zeugte Magnetfelder veränderte, von der Induktionsschleife (2) ermittelte Kurven (K₂) ordnungsgemäß auswerten zu können, werden die aufgrund bewegter Magnetfelder erzeugten elektro­magnetischen Kräfte (EMK) in einer zusätzlich zur Induktions­schleife (2) vorgesehenen Meßeinrichtung (7 bzw. 8) erfaßt und bei der Auswertung berücksichtigt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Erkennung von Schienenfahrzeugen mittels mindestens einer im Gleisverlauf angeordneten Induktionsschleife, die Teil eines Oszillatorkreises ist, dessen Änderung der Oszillatorfrequenz in Abhängigkeit von der Zeit in Form einer Kurve erfaßt und hinsichtlich der die Fahrdynamik der Schienenfahrzeuge kenn­zeichnenden Eigenschaften, wie insbesondere Maxima, Minima, Wendepunkte und Steigungen in einer zugeordneten Schaltung ausgewertet wird.

[0002] Aus der DE-OS 31 00 724 ist ein Verfahren zur Überwachung des Vorhandenseins von Fahrzeugen innerhalb bestimmter Verkehrs­flächen bekannt, bei dem die Induktivitätsveränderung minde­stens einer Induktionsschleife über einen Oszillator erfaßt und an eine Auswerteschaltung weitergegeben wird. Die aus den Schwingungen des Oszillators erzeugten Impulse werden in ein der Oszillatorfrequenz proportionales Zeitsignal umgesetzt, das mittels einer konstanten Basisfrequenz digital gemessen wird und dessen aus der Induktivitätsveränderung resultierende Änderung in der Auswerteschaltung festgestellt und bei Über­schreiten eines programmierbaren Schwellwertes als Steuer­signal weiterverarbeitet wird. Um beim Vorhandensein mehrerer Induktionsschleifen eine Richtungsbestimmung der Fahrzeuge durchführen zu können, ist neben einer Mehrzahl von Induk­tionsschleifen mit gleicher Oszillatorfrequenz eine Induk­tionsschleife mit hierzu unterschiedlicher Oszillatorfrequenz vorgesehen; ein Umschalter führt die Oszillatorfrequenz dieser Induktionsschleifen umlaufend der Auswerteschaltung zu, wobei die Zuordnung des verarbeiteten Signals zu der entsprechenden Induktionsschleife durch die zu den gleichen Oszillatorfre­quenzen unterschiedliche Oszillatorfrequenz erfolgt. Hierdurch ist ohne aufwendige Synchronisation zwischen Umschalter und Auswerteschaltung trotz einer gemeinsamen Auswerteschaltung für mehrere Induktionsschleifen eine einwandfreie Ortsbestim­mung der zu verarbeitenden Signale zu der jeweiligen Induk­tionsschleife möglich.

[0003] Auch aus der DE-PS 31 13 197 ist ein Verfahren und eine Vor­richtung zur Überwachung des Vorhandenseins von Schienenfahr­zeugen innerhalb bestimmter Streckenabschnitte durch Messen der Veränderung der Induktivität eines durch Kurzschlußver­binder begrenzten Gleisabschnittes bekannt, wobei zur Messung der Induktivität des Gleisabschnittes eine galvanisch vom Kurzschlußring getrennte Induktionsschleife im Schienenstrang angeordnet ist und die Induktivitätsveränderung über einen Os­zillator erfaßt und an eine Auswerteschaltung weitergegeben wird, die den Besetzt- bzw. Freizustand des Gleisabschnittes ermittelt. Um eine Ortung eines Schienenfahrzeuges innerhalb bestimmter, durch eine Induktionsschleife überwachter Streckenabschnitte zu ermöglichen, sind die parallel zu den Schienen verlaufenden Teillängen der Induktionsschleife unmittelbar am Schienenfuß angeordnet und zwischen den Kurz­schlußverbindern mindestens ein weiterer schaltbarer Kurz­schlußverbinder angeordnet

[0004] Schließlich ist aus der DE-OS 34 19 609 ein Verfahren zur Überwachung eines Gleisabschnittes auf das Vorhandensein von Schienenfahrzeugen mittels mindestens zweier im Gleisverlauf angeordneter Induktionsschleifen mit Auswerteschaltung be­kannt, deren Induktivitätsveränderung beim Verfahren durch Schienenfahrzeuge in der Auswerteschaltung gemessen wird. Bei diesem bekannten Verfahren ist jeweils mindestens eine Induk­tionsschleife am Anfang und am Ende des zu überwachenden Gleisabschnittes angeordnet, wobei diese Induktionsschleifen hinsichtlich ihres mechanischen und elektrischen Aufbaus iden­tisch sind. In der Auswerteschaltung werden der Kurvenverlauf der gemessenen Induktivitätsveränderung in Abhängigkeit von der Zeit für jede Induktionsschleife ermittelt, gespeichert und die Kurvenverläufe miteinander hinsichtlich ihrer Charak­teristiken verglichen. Um Geschwindigkeitsänderungen der Schienenfahrzeuge beim Befahren der im Gleis angeordneten In­duktionsschleifen zu berücksichtigen, werden bei dem bekannten Verfahren die unterschiedlichen Zeitdauern der Kurvenverläufe durch Verändern des Zeitmaßstabes entsprechend den unter­schiedlichen Geschwindigkeiten für den erforderlichen Ver­gleich angeglichen.

[0005] Bei den bekannten Verfahren und Anordnungen zur Erkennung von Schienenfahrzeugen mittels mindestens einer im Gleisverlauf angeordneten Induktionsschleife ergeben sich fehlerhafte Resultate, wenn das Schienenfahrzeug beim Befahren der Induk­tionsschleifen sein induktiv erfaßbares Erscheinungsbild, bei­spielsweise durch Erzeugen von Magnetfeldern verändert. Dies ist immer dann der Fall, wenn das Schienenfahrzeug mit Magnet­bremsen ausgestattet ist. Die beim Bremsvorgang entstehenden Magnetfelder stören nicht nur unmittelbar die von der Induk­tionsschleife erfaßte Oszillatorfrequenz, sondern auch mittel­bar durch einen in den Schienen nach einem Bremsvorgang ver­bleibenden Restmagnetismus

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Erkennung von Schienenfahrzeugen mittels mindestens einer im Gleisverlauf angeordneten Induktions­schleife zu schaffen, die auch dann auswertbare Ergebnisse liefern, wenn die Schienenfahrzeuge insbesondere durch ihre Magnetbremsen Magnetfelder erzeugen.

[0007] Die Lösung dieser Aufgabenstellung ist hinsichtlich des er­findungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß zusätz­lich zur Veränderung der Oszillatorfrequenz vom Schienenfahr­zeug insbesondere durch Magnetbremsen erzeugte Magnetfelder erfaßt und bei der Auswertung der kennzeichnenden Eigen­schaften der durch die Änderung der Oszillatorfrequenz über der Zeit gebildeten und durch im Fall des Vorhandenseins von Magnetfeldern zumindest teilweise veränderten Kurve berück­sichtigt werden.

[0008] Durch die zusätzliche Erfassung der von den Schienenfahrzeugen erzeugten Magnetfelder und deren Berücksichtigung bei der Aus­wertung der Kurve, die als Änderung der Oszillatorfrequenz in Abhängigkeit von der Zeit durch die Induktionsschleife er­mittelt wird, können die bekannten Verfahren und Anordnungen auch dann zur Erkennung von Schienenfahrzeugen bzw. zur Über­wachung von Gleisabschnitten eingesetzt werden, wenn auf den entsprechenden Strecken Schienenfahrzeuge mit Magnetbremsen verkehren. Derartige Schienenfahrzeuge führen bei den be­kannten Verfahren und Anordnungen zu fehlerhaften Ergebnissen, weil die Magnetfelder die mit Hilfe der Induktionsschleife ermittelte Kurve bisher unüberprüfbar verfälschten.

[0009] Da die von einem Schienenfahrzeug erzeugten Magnetfelder die Werte der von der Induktionsschleife erfaßten Oszillatorfre­quenz anheben, lag insbesondere der das Ende der Kurve be­stimmende Wert über dem Schwellwert, der wegen der sich ändernden Umwelteinflüsse größer als Null eingesetzt werden mußte. Demzufolge unterblieb in diesen Fällen die durch Unter­schreitung dieses Schwellwertes normalerweise erfolgende Er­kennung des Endes des Schienenfahrzeuges. Um diesen Fehler auszuschalten, wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung bei der Erfassung von vom Schienenfahrzeug erzeugten Magnet­feldern der das Ende der Kurve bestimmende Schwellwert ent­sprechend dem erfaßten Magnetfeld heraufgesetzt.

[0010] Eine weitere Fehlermöglichkeit bei der Auswertung der Meßwerte ergibt sich dadurch, daß in den Schienen ein Restmagnetismus verbleibt, der sich durch die vom Schienenfahrzeug erzeugten Magnetfelder ergibt und sich nur verhältnismäßig langsam ab­baut. Um diesen Restmagnetismus und sich ändernde Umweltein­flüsse zu berücksichtigen, wird zur Weiterbildung des er­findungsgemäßen Verfahrens schließlich vorgeschlagen, die Schwellwerte für den Beginn und das Ende der Kurve unter Berücksichtigung der Umwelteinflüsse und/oder des in den Schienen aufgrund von durch das Schienenfahrzeug erzeugten Magnetfeldern verbleibenden Restmagnetismus nachzueichen. Die jeweilige Nacheichung wird hierbei durch die Größe der er­findungsgemäß erfaßten Magnetfelder bestimmt.

[0011] Die erfindungsgemäße Anordnung zur Erkennung von Schienenfahr­zeugen mittels mindestens einer im Gleisverlauf angeordneten Induktionsschleife ist dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Induktionsschleife eine Meßeinrichtung zur Erfassung von aufgrund bewegter Magnetfelder erzeugten elektromagnetischen Kräften (EMK) vorgesehen ist, die mit der Auswerteschaltung verknüpft ist. Als Meßeinrichtung kann hierbei entweder eine zusätzliche, im Gleisverlauf verlegte Induktionsschleife oder ein Magnetfelder erfassender Halbleitersensor, z.B. Hallsensor verwendet werden.

[0012] Mit Hilfe dieser sehr einfachen und mit der vorhandenen Aus­werteschaltung verknüpften Meßeinrichtungen werden die von den Schienenfahrzeugen erzeugten Magnetfelder zuverlässig erfaßt und bei der Auswertung der Kurven berücksichtigt, die sich durch die Erfassung der Änderung der Oszillatorfrequenz in Ab­hängigkeit von der Zeit ergeben. Das erfindungsgemäße Ver­fahren und die zugehörige Anordnung kommen demgemäß mit einem geringen Bauaufwand aus, obwohl durch sie die Sicherheit der Überwachung erheblich gesteigert wird.

[0013] Auf der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel der erfindungs­gemäßen Anordnung und zwei mit dieser Anordnung ermittelte Kurven dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen Gleisab­schnitt mit einer zur Erkennung von Schienenfahr­zeugen angeordneten Induktionsschleife,

Fig. 2 die mittels dieser Induktionsschleife erfaßte Kurve der Oszillatorfrequenz in Abhängigkeit von der Zeit und

Fig. 3 eine zugehörige Kurve der zusätzlich erfaßten elektromagnetischen Kräfte.

[0014] Bei dem in Fig.1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Gleisabschnitt 1 zu erkennen, in dem eine mit ausgezogenen Linien dargestellte Induktionsschleife 2 verlegt ist. Diese Induktionsschleife 2 ist Teil eines Oszillatorkreises, der an eine Auswerteschaltung 3 angeschlossen ist. Im linken Teil der Fig.1 ist ein Schienenfahrzeug 4 mit zwei Achsen 5 zu er­kennen, das sich auf die im Gleisabschnitt 1 verlegte Induk­tionsschleife 2 zubewegt.

[0015] Beim Überfahren der Induktionsschleife 2 durch das Schienen­fahrzeug 4 wird die hierdurch hervorgerufene Änderung der Os­zillatorfrequenz des die Induktionsschleife 2 umfassenden Oszillatorkreises in der Auswerteschaltung 3 in Form einer Kurve K₁ erfaßt, die mit ausgezogenen Linien in Fig.2 über der Zeit aufgetragen ist. Diese nur schematisch dargestellte Kurve K₁ läßt erkennen, daß die Oszillatorfrequenz f ausgehend von einem Minimalwert f_m, der durch Umwelteinflüsse, beispiels­weise den Bettungswiderstand der Schienen beeinflußt wird, sofort ansteigt, sobald die erste Achse 5 des Schienenfahr­zeuges 4 in den Bereich der Induktionsschleife 2 kommt. Der Anstieg der Kurve ist ein Maß für die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs 4. Solange sich die Achse 5 im Bereich der Induktionsschleife 2 befindet, erreicht die Kurve K₁ einen Maximalwert f_k. Von diesem Maximalwert f_k fällt die Kurve K₁ ab. Da sich nunmehr die Masse des Schienenfahrzeugs 4 im Be­reich der Induktionsschleife 2 befindet, ergibt sich ein Zwischenwert f_z, der oberhalb des Minimalwertes f_m liegt. Sobald die zweite Achse 5 in den Bereich der Induktions­schleife 2 kommt, steigt die Kurve K₁ wiederum an, um einen zweiten Maximalwert f_k zu erreichen, bevor die Kurve K₁ auf den ursprünglichen Minimalwert f_m abfällt, denn das Schienen­fahrzeug 4 den Bereich der Induktionsschleife 2 verlassen hat.

[0016] Um trotz des ständig erfaßten Minimalwertes f_m durch die Aus­werteschaltung 3 ein Signal abgeben zu können, das ein Er­kennen des Endes eines Schienenfahrzeuges bedeutet, liegt der das Ende der Kurve K₁ bestimmende Schwellwert S_e oberhalb des Minimalwertes f_m. Die beschriebene und in Fig.1 dargestellte Anordnung erkennt somit das Ende des Schienenfahrzeuges, sobald die Kurve K₁ der mittels der Induktionsschleife 2 er­faßten Oszillatorfrequenz f unter den Schwellwert S_e fällt.

[0017] Wenn es sich bei dem Schienenfahrzeug 4 um ein mit Magnet­bremsen 6 ausgestattetes Fahrzeug handelt, das im Bereich des Gleisabschnittes 1 seine Magnetbremsen 6 betätigt, wird die Kurve K₁ verändert.

[0018] In Fig.2 ist mit einer strichpunktierten Linie eine Kurve K₂ eingezeichnet, die sich kurz nach dem ersten Maximum der Kurve K₁ von dieser Kurve K₁ durch höhere Werte unterscheidet. Diese im hinteren Bereich der Kurve K₂ erhöhten Werte der Os­zillatorfrequenz f ergeben sich durch elektromagnetische Kräfte EMK, welche dadurch erzeugt worden sind, daß das Schienenfahrzeug 4 beim Überfahren der Induktionsschleife 2 seine Magnetbremsen 6 betätigt hat. Die auf diese Weise vom Schienenfahrzeug 4 erzeugten, sich relativ zur Induktions­schleife 2 bewegenden Magnetfelder erzeugen in der Induktions­schleife 2 elektromagnetische Kräfte EMK, welche die Os­zillatorfrequenz f erhöhen.

[0019] Um diese Veränderung des von der Induktionsschleife 2 erfaßten Kurvenverlaufes bei der Auswertung in der Auswerteschaltung 3 berücksichtigen zu können, werden die elektromagnetischen Kräfte EMK durch eine zusätzlich zur Induktionsschleife 2 im Gleisabschnitt 1 angeordnete Meßeinrichtung erfaßt. In Fig.1 sind zwei derartige Meßeinrichtungen, die alternativ verwendet werden, eingezeichnet. Bei der ersten Ausführungsform handelt es sich um eine zusätzliche, im Gleisverlauf verlegte In­duktionsschieife 7, die in Fig.1 strichpunktiert eingezeichnet ist. Bei der zweiten Möglichkeit handelt es sich um einen Magnetfelder erfassenden Halbleitersensor, beispielsweise einen Hallsensor 8. Beide Meßeinrichtungen 7 bzw. 8 sind mit der Auswerteschaltung 3 verknüpft.

[0020] In Fig .3 ist - aufgetragen über der Zeit entsprechend dem Diagramm in Fig.2 - der Verlauf der elektromagnetischen Kräfte EMK eingezeichnet. Durch einen Vergleich der Figuren 2 und 3 ist zu erkennen, daß diese, entweder von der zusätzlichen In­duktionsschleife 7 oder dem Hallsensor 8 erfaßten elektro­magnetischen Kräfte EMK Ursache für die Abweichungen der Kurve K₂ gegenüber der Kurve K₁ in Fig.2 sind. Da die Größe und der zeitliche Verlauf dieser elektromagnetischen Kräfte EMK erfaßt und von den Meßeinrichtungen 7 bzw. 8 der Auswerteschaltung 3 mitgeteilt wird, kann die Veränderung der Kurve K₁ zur Kurve K₂ aufgrund der durch die Magnetbremsen 6 des Schienenfahr­zeugs 4 erzeugten elektromagnetischen Kräfte EMK bei der Aus­wertung der Kurve K₂ berücksichtigt, d.h eliminiert werden. Die zusätzliche Erfassung der insbesondere durch Magnetbremsen 6 des Schienenfahrzeugs 4 erzeugten Magnetfelder durch zusätz­lich zur Induktionsschleife 2 angeordnete Meßeinrichtungen 7 bzw. 8 sichert demzufolge eine ordnungsgemäße Erkennung von Schienenfahrzeugen im überwachten Gleisabschnitt 1, auch wenn beim Befahren dieses Gleisabschnittes 1 durch Magnetbremsen 6 elektromagnetische Kräfte EMK erzeugt werden, die die von der Induktionsschleife 2 erfaßte Kurve K₁ verändern.

[0021] Wie aus Fig.2 hervorgeht, ist die von der Induktionsschleife 2 erfaßte Oszillatorfrequenz f auch nach Beendigung des unter Einsatz der Magnetbremsen 6 erfolgten Bremsvorganges gegenüber den normalen Werten erhöht. Dies ergibt sich aufgrund des Restmagnetismus in den Schienen infolge der Magnetbremsung. Figur 2 läßt erkennen, daß die gemessenen Werte der Os­zillatorfrequenz f im rechten Teil der Kurve K₂ zwar langsam absinken, aber dennoch über dem Schwellwert S_e liegen, der normalerweise das Ende der Kurve K₁ signalisiert und demzu­folge zur Zugschlußmeldung oder zu einer Freimeldung des Gleisabschnittes 1 herangezogen wird.

[0022] Um auch im Falle der Benutzung von Magnetbremsen 6, d.h. bei einem Kurvenverlauf gemäß der Kurve K₂ in Fig.2 eine solche Meldung abgeben zu können, wird der Schwellwert S_e von der Auswerteschaltung 3 auf einen korrigierten Schwellwert S_k er­höht, wenn gemäß Fig.3 im Verlauf der Messung elektro­magnetische Kräfte EMK festgestellt worden sind.

[0023] Um bei einem kurzfristig aufeinanderfolgenden Befahren des Gleisabschnittes 1 durch unterschiedliche Schienenfahrzeuge 4 sich ändernde Umwelteinflüsse und/oder in den Schienen ver­bleibenden Restmagnetismus bei der Auswertung berücksichtigen zu können, werden die Schwellwerte sowohl für den Beginn als auch für das Ende der Kurven K₁ und K₂ nachgeeicht, wobei insbesondere der gemäß Fig.3 ermittelte Verlauf der elektro­magnetischen Kräfte EMK Berücksichtigung findet.

Bezugszeichenliste:

[0024] 1 Gleisabschnitt

[0025] 2 Induktionsschleife

[0026] 3 Auswerteschaltung

[0027] 4 Schienenfahrzeug

[0028] 5 Achse

[0029] 6 Magnetbremse

[0030] 7 zusätzliche Induktionsschleife

[0031] 8 Hallsensor

[0032] f Oszillatorfrequenz

[0033] f_m Minimalwert

[0034] f_k Maximalwert

[0035] f_z Zwischenwert

[0036] K₁ Kurve ohne EMK

[0037] K₂ Kurve mit EMK

[0038] S_e Schwellwert (Ende der Kurve)

[0039] S_k (korrigierter) Schwellwert

Ansprüche

1. Verfahren zur Erkennung von Schienenfahrzeugen mittels mindestens einer im Gleisverlauf angeordneten Induktions­schleife, die Teil eines Oszillatorkreises ist, dessen Änderung der Oszillatorfrequenz in Abhängigkeit von der Zeit in Form einer Kurve erfaßt und hinsichtlich der die Fahrdynamik der Schienenfahrzeuge kennzeichnenden Eigen­schaften, wie insbesondere Maxima, Minima, Wendepunkte und Steigungen in einer zugeordneten Schaltung ausgewertet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Veränderung der Oszillatorfrequenz vom Schienenfahrzeug insbesondere durch Magnetbremsen erzeugte Magnetfelder erfaßt und bei der Auswertung der kenn­zeichnenden Eigenschaften der durch die Änderung der Os­zillatorfrequenz über der Zeit gebildeten und durch im Fall des Vorhandenseins von Magnetfeldern zumindest teilweise veränderten Kurve berücksichtigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erfassung von vom Schienenfahrzeug erzeugten Magnet­feldern der das Ende der Kurve bestimmende Schwellwert ent­sprechend dem erfaßten Magnetfeld heraufgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwerte für den Beginn und das Ende der Kurve unter Berücksichtigung der Umwelteinflüsse und/oder des in den Schienen aufgrund von durch das Schienenfahrzeug erzeugten Magnetfeldern verbleibenden Restmagnetismus nach­geeicht werden.

4. Anordnung zur Erkennung von Schienenfahrzeugen (4) mittels mindestens einer im Gleisverlauf (1) angeordneten Induk­ tionsschleife (2), die Teil eines Oszillatorkreises ist, dessen Änderung der Oszillatorfrequenz (f) in Abhängigkeit von der Zeit (t) in Form einer Kurve (K₁, K₂) erfaßt und hinsichtlich der die Fahrdynamik der Schienenfahrzeuge (4) kennzeichnenden Eigenschaften, wie insbesondere Maxima, Minima, Wendepunkte und Steigungen in einer zugeordneten Schaltung (3) ausgewertet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Induktionsschleife (2) eine Meßein­richtung (7,8) zur Erfassung von aufgrund bewegter Magnet­felder erzeugten elektromagnetischen Kräften (EMK) vorge­sehen ist, die mit der Auswerteschaltung (3) verknüpft ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung durch eine zusätzliche, im Gleisabschnitt (1) verlegte Induktionsschleife (7) gebildet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung durch einen Magnetfelder erfassenden Halb­leitersensor, beispielsweise Hallsensor (8) gebildet ist.

Zeichnung