[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie Verfahren zum Überprüfen von Gleismagneten
der induktiven Sicherung bei spurgebundenem Verkehr.
[0002] Bei der Punktförmigen Zugbeeinflussung (PZB) werden durch elektromagnetisch induzierte
Signale zwischen Streckenpunkten am Gleis und Schienenfahrzeugen Informationen zur
Sicherung des spurgeführten Verkehrs ausgetauscht. Streckenseitig sind an sicherheitsrelevanten
Stellen sogenannte Gleismagnete am Gleis angebracht, die den Zustand von Haupt-/ und
Vorsignalen oder sonstigen zu sichernden Einrichtungen wie z.B. Bahnübergängen induktiv
an das Schienenfahrzeug übermitteln. Im Schienennetz der DB AG werden hierfür im Wesentlichen
drei unterschiedliche Gleismagnettypen eingesetzt, die anhand der Nennfrequenz der
übertragenen elektromagnetischen Signale klassifiziert werden zu 500 Hz, 1000 Hz und
2000 Hz-Gleismagneten. Die 1000 Hz-Gleismagnete befinden sich am Standort von Vorsignalen,
die 2000 Hz-Gleismagnete am Standort von Hauptsignalen, die 500 Hz-Gleismagnete 150
bis 250 Meter vor den Hauptsignalen. Abhängig von den betrieblichen Rahmenbedingungen
sind die Gleismagnete ein- oder ausgeschaltet. Schienenfahrzeuge, die mit einem PZB-Empfänger
ausgerüstet sind, empfangen bei der Überfahrt über eingeschaltete Gleismagnete deren
Signale und werten diese aus. Dadurch kann das Schienenfahrzeug durch die PZB sicherungstechnisch
beeinflusst werden, bis hin zur automatischen Zwangsbremsung bei überfahrenem Halt
zeigenden Signal.
[0003] Für einen sicheren Bahnbetrieb ist ein Funktionieren der Gleismagnete eine unabdingbare
Voraussetzung. Daher wurden entsprechende Prüfungsverfahren und -vorrichtungen für
die Gleismagnete entwickelt. Die
DE 703 573 und
DE 703 621 beschreiben jeweils Prüfgeräte zur Messung von Resonanzfrequenz und Dämpfung der
Gleismagnete. Die
DE 545 101 beschreibt ein Prüfgerät, welches die fahrzeugseitige Komponente der induktiven Zugsicherung
simuliert.
Die genannten Dokumente stellen den Stand der Technik in den dreißiger und vierziger
Jahren des 20. Jahrhunderts dar.
[0004] Im heutigen Stand der Technik verfügbare Gleismagnetprüfgeräte wie z.B. das Quante
GMP 900, verfügen über einen Frequenzgenerator zum Erzeugen einer Prüffrequenz, die
an eine steuerbare Konstantstromquelle angeschlossen ist, welche galvanisch mit dem
Gleismagneten verbunden ist. Durch Variation der Generatorfrequenz wird die Resonanzfrequenz
des Gleismagneten ermittelt, indem die Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung
am Gleismagneten ermittelt wird. Die Phasendifferenz wird dabei mithilfe eines Phasenmessers
ermittelt. Bei einer Phasendifferenz von Null, ist die Resonanzfrequenz erreicht.
Zur Gütebestimmung werden nacheinander die Frequenzen ermittelt, bei denen die Phasendifferenz
zwischen Strom und Spannung am Gleismagneten +/- 45° betragen. Hierzu variiert der
Frequenzgenerator die an die steuerbare Konstantstromquelle angelegte Prüffrequenz.
Die so ermittelten Frequenzen stellen die obere und untere Grenzfrequenz des Gleismagneten
dar. Die Güte des Gleismagneten ergibt sich dann als Quotient von Resonanzfrequenz
und der Differenz der Grenzfrequenzen.
Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt u.a. darin, dass es neben Strom- und Spannungsmessgeräten
eines zusätzlichen Phasenmessers bedarf, der drei verschiedene Phasenlagen messen
muss. Außerdem ist es mit diesem Gerät nicht möglich, die Schaltmagnete neuerer Geschwindigkeitsprüfeinrichtungen
zu prüfen, da diese durch eine einzige Frequenz nicht mehr geschaltet werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen,
mit denen es möglich ist, Gleismagnete möglichst effizient und genau zu prüfen, wobei
auch die neuen Schaltmagnete von Geschwindigkeitsprüfeinrichtungen geschaltet werden
können sollen.
[0005] Diese Aufgaben werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße
Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen 1 bzw. 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
[0006] Der zentrale Erfindungsgedanke für die in Anspruch 1 beschriebene Vorrichtung liegt
in der Verwendung mehrerer Frequenzgeneratoren in einem Gleismagnete-Prüfgerät. Durch
eine geschickte Kombination unterschiedlicher Phasenlagen von Signalen gleicher Prüffrequenzen
bzw. einer Mischung von unterschiedlichen Frequenzen kann eine solche Vorrichtung
die vielfältigen Mess- und Prüfaufgaben effizient durchführen. Hierzu müssen die Frequenzgeneratoren
sowohl getrennt als auch synchron angesteuert werden können.
Die Vorrichtung ist weiterhin in der Lage, die Prüffrequenz kontinuierlich durchzustimmen,
wobei die Phasenlage zwischen den Signalen zweier unterschiedlicher Frequenzgeneratoren
stabil bleibt, wenn diese synchron angesteuert werden. Der Durchstimmbereich von 400
Hz bis 2400 Hz enthält die relevanten Gleismagnetfrequenzen von 500 Hz, 1000 Hz und
2000 Hz.
Die Prüffrequenz eines Frequenzgenerators ist auf eine Konstantstromquelle geschaltet.
Am Ausgang der Konstantstromquelle liegt somit ein mit der Prüffrequenz modulierter
Ausgangsstrom vor, welcher über eine Verbindungsvorrichtung, z.B. über Kabel, an den
Schwingkreis des zu prüfenden streckenseitigen Gleismagneten angelegt werden kann.
Mithilfe von Messgeräten lassen sich Spannung und Strom und deren relative Phasenlage
am Gleismagneten messen. Aufgrund der Durchstimmbarkeit der Prüffrequenz kann mit
der Vorrichtung die Phasenverschiebung in Abhängigkeit der Frequenz ermittelt werden.
Die Messergebnisse lassen sich nicht nur an einem Display anzeigen, sondern teilweise
auch auf den Gleismagneten bezogen speichern und analysieren.
[0007] Da die Phasenlage zwischen den Signalen mehrerer Frequenzgeneratoren unterschiedlich
wählbar ist, ergeben sich elegante Möglichkeiten zur Bestimmung der Resonanzfrequenz
und der Güte des Schwingkreises im Gleismagneten mit demselben Messverfahren. Die
Frequenzgeneratoren sind so einstellbar, dass der Phasenunterschied zwischen dem als
Referenz dienenden Ausgangssignal des einen Frequenzgenerators und dem des einen weiteren
Frequenzgenerators +45° und zwischen dem Referenzsignal und dem des zweiten weiteren
Frequenzgenerators -45° beträgt. Somit erhält man drei Signale gleicher Frequenz,
mit den relativen Phasenlagen -45°, 0° und +45° zueinander. Wenn das Referenzsignal
mit der als 0° definierten Phasenlage auf den Gleismagneten eingespeist wird, lässt
sich das am Gleismagneten abgreifbare Signal des angeregten Parallelschwingkreises
jeweils mit dem Referenzsignal und den Signalen mit der Phasenlage +45° sowie -45°
vergleichen.
[0008] Der Phasenunterschied zwischen Strom und Spannung am erregten Parallelschwingkreis
im Gleismagneten ist null, bzw. minimal, bei Erreichen der Resonanzfrequenz. Bei Erreichen
der oberen bzw. unteren Grenzfrequenz ist der Phasenunterschied +45° bzw. -45°. Somit
lassen sich durch Vergleich des Messsignals mit den drei erzeugten Signalen die zugehörigen
Frequenzen besonders effizient ermitteln.
[0009] Eine vorteilhafte Möglichkeit, eine Frequenz mit minimalem Phasenunterschied zwischen
zwei sinusförmigen Signalen zu bestimmen, wird durch die Verwendung zweier Komparatoren
realisiert, deren Ausgänge in einem Exklusiv-Oder-Glied zusammengeführt sind. Jedes
Signal wird dabei in einem eigenen Komparator zu einem Rechtecksignal umgewandelt.
Durch die Zusammenführung in einem Exklusiv-Oder-Glied liefert die Schaltung an dessen
Ausgang ein Rechtecksignal, dessen Breite bzw. Impulslänge abhängig vom Phasenunterschied
der Signale ist.
[0010] Als Frequenzgeneratoren werden vorteilhaft DDS-Chips (Direct Digital Synthesis) eingesetzt.
Solche bewährten Standard-Bauteile sind kostengünstig, präzise und gut verfügbar.
Sie lassen sich mithilfe von Mikrocontrollern steuern und somit auch mit geringem
schaltungstechnischen Aufwand miteinander synchronisieren und ermöglichen es, konstante
Phasenunterschiede zwischen DDS-Chips gleicher Frequenz zu realisieren.
[0011] Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn den Frequenzgeneratoren steilflankige Filter nachgeschaltet
sind. Mithilfe der Filter werden höhere Frequenzen herausgefiltert. Dies ist erforderlich,
um keine nennenswerten Abweichungen von den eingestellten Phasenlagen zu erhalten.
Mit einem wirksamen Filter wird auch der Systemtakt der DDS-Chips herausgefiltert.
Außerdem entfernt der Filter den Gleichanteil des Signals, da das Prüfsignal nach
dem DDS-Chip zur weiteren Verarbeitung noch verstärkt wird.
[0012] Um die Parallelschwingkreise in den Gleismagneten induktiv erregen zu können, verfügt
die Gleismagnete-Prüfvorrichtung vorteilhaft über mindestens eine eigene Erregerspule
zum Abstrahlen eines elektromagnetischen Signals, die von der Konstantstromquelle
ansteuerbar ist. Somit kann durch bloße Näherung der Prüfvorrichtung an den Gleismagneten
der Schwingkreis im Gleismagneten zu Schwingungen angeregt werden. Dies kann beispielsweise
im Rahmen einer einfachen Schnellprüfung der Gleismagnete erfolgen. Anhand der gemessenen
Spannung, die sich an der Erregerspule bei unterschiedlichen Frequenzen (500 Hz, 1000
Hz und 2000 Hz) einstellt, wenn der Schwingkreis im Gleismagneten durch die Erregerspule
erregt wird, kann auf die Nennfrequenz des Gleismagneten geschlossen werden, bzw.
dessen Nichtwirksamkeit erfasst werden.
[0013] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Signale von mindestens zwei Frequenzgeneratoren
vor der Konstantstromquelle zusammenschaltbar sind, sodass das Summensignal auf die
Erregerspule schaltbar ist. Dadurch liegt nach der Konstantstromquelle ein Strom-Signal
vor, das eine Mischung aus zwei Signalen mit zwei gleichen oder unterschiedlichen
Frequenzen darstellt. Mit einer derart ausgestalteten Vorrichtung lassen sich auch
die Schaltmagnete der neuen Geschwindigkeitsprüfeinrichtungen (GPE) ein- bzw. ausschalten.
Während es bei herkömmlichen GPE älterer Bauart möglich ist, die Schaltmagnete mit
einer einzigen Frequenz von 1000 Hz zu schalten, so verfügen neuere GPE-Schaltmagnete
über Filterbaugruppen, die aus Sicherheitsgründen störende Einflüsse von Fahrzeugkomponenten
ausfiltern. Bei solchen GPE-Schaltmagneten ist es erforderlich, dass mindestens zwei
der drei Gleismagnetfrequenzen gleichzeitig vorhanden sind, um einen GPE-Schaltmagneten
zu schalten. Wenn beispielsweise ein DDS-Chip ein 1000 Hz-Signal und ein anderer ein
2000 Hz-Signal erzeugt und beide Signale als Summensignal auf die Konstantstromquelle
gelegt werden, so kann das von der Erregerspule emittierte Signal die Voraussetzungen
an ein Schaltsignal für die neuen GPE-Schaltmagneten erfüllen.
[0014] Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein programmierbarer, integrierter elektronischer
Schaltkreis die Vorrichtung steuert und überwacht und die Messwerte analysiert und
zumindest teilweise abspeichert. Hierfür eignen sich insbesondere auch Mikroprozessoren.
Ein Mikroprozessor steuert die Frequenzgeneratoren an und stellt somit die zu erzeugenden
Frequenzen und deren Phasenlagen ein. Weiterhin empfängt er die Messsignale der Messgeräte
und wertet diese automatisiert zum Regeln der Frequenzgeneratoren, zum Schalten der
je nach Messaufgabe erforderlichen Komponenten und zum Gewinnen der Prüfergebnisse
entsprechend aus.
[0015] Anstelle eines Mikroprozessors können auch andere programmierbare Schaltkreise verwendet
werden, ohne die Erfindung zu verlassen, z.B. FPGA, externe CPU, etc.
Ein Verfahren zum Überprüfen der Resonanzfrequenz und der Güte von Gleismagneten der
induktiven Sicherung ist in Anspruch 8 beschrieben. Das Verfahren verwendet eine Prüfvorrichtung,
die über drei Frequenzgeneratoren verfügt, wie sie in den Vorrichtungsansprüchen dargelegt
sind.
Aufgrund einer festgelegten Phasendifferenz zwischen Prüf- und Referenzsignal lassen
sich mithilfe des Verfahrens sowohl die Resonanzfrequenz als auch die Güte des Parallelschwingkreises
im zu untersuchenden Gleismagneten für spurgebundenen Verkehr mit dem gleichen Messverfahren
effizient bestimmen. Die Reihenfolge der Bestimmung von Resonanzfrequenz und den Grenzfrequenzen
ist dabei im Prinzip unerheblich.
Bei der Beschreibung des Verfahrens wird hier lediglich aus Gründen der Anschaulichkeit
zuerst auf die Bestimmung der Resonanzfrequenz eingegangen. Die Resonanzfrequenz eines
Parallelschwingkreises lässt sich ermitteln, indem die Phasenverschiebung zwischen
Strom und Spannung am Schwingkreis gemessen wird. Bei der Resonanzfrequenz verschwindet
theoretisch die Phasenverschiebung, bzw. wird praktisch gesehen minimal. Die Resonanzfrequenz
lässt sich daher ermitteln, indem der Phasenunterschied zwischen einem in den Schwingkreis
eingebrachten Wechselstrom und einer mit der gleichen Frequenz und Phasenlage erzeugten
Wechselspannung in Abhängigkeit von der Frequenz untersucht wird.
Die Frequenz, bei der dieser Phasenunterschied null, bzw. minimal wird, ist die gesuchte
Resonanzfrequenz.
Hierfür wird von einem Frequenzgenerator ein kontinuierliches Signal mit einer definierten
Frequenz erzeugt. Ein Teil des Signals wird als Referenzsignal in Form einer Wechselspannung
verwendet. Ein weiterer Teil des Signals wird als Prüfsignal in eine Konstantstromquelle
eingespeist, deren Ausgangssignal als Wechselstrom in den zu untersuchenden Schwingkreis
eingespeist wird. Das am Schwingkreis abgegriffene, sinusförmige Stromsignal ist nun
im Allgemeinen phasenverschoben zum Referenzsignal. Diese Phasenverschiebung ändert
sich mit der Frequenz. Durch Durchstimmen der Frequenz wird diejenige Frequenz ermittelt,
bei der ein minimaler Phasenunterschied zwischen Prüf- und Referenzsignal auftritt.
[0016] Die Vorrichtung analysiert die Messwerte automatisch und speichert die Resonanzfrequenz
des zugehörigen Gleismagneten.
Nachdem nun die Resonanzfrequenz f
R ermittelt wurde, müssen noch die obere und untere Grenzfrequenz f
O, f
U bestimmt werden. Die Güte Q des Schwingkreises ergibt sich dann zu Q = f
R / (f
O - f
U). Es ist bekannt, dass bei Erreichen einer Grenzfrequenz der Phasenunterschied zwischen
Strom und Spannung am Schwingkreis +45° bzw. -45° beträgt.
Da drei Frequenzgeneratoren, die synchronisiert zueinander getaktet werden können,
vorhanden sind, kann das bei der Messung der Resonanzfrequenz verwendete Verfahren
in abgewandelter Form auch zur Bestimmung der Grenzfrequenzen verwendet werden. Dazu
wird das in den Gleismagneten eingespeiste Prüfsignal mit entsprechend phasenverschobenen
Referenzsignalen verglichen.
Von den anderen Frequenzgeneratoren werden die zum Prüfsignal um +45° bzw. -45° phasenverschobenen
Referenzsignale gleicher Frequenz erzeugt und die Frequenz wieder kontinuierlich durchgestimmt.
Da die zu treffende Phasenlage zwischen den Signalen bereits passend gewählt wurde,
wird hier, wie bei der Bestimmung der Resonanzfrequenz nur noch untersucht, bei welcher
Frequenz der Phasenunterschied null, bzw. minimal wird. Sobald der Phasenunterschied
zwischen Referenz- und Prüfsignal minimal wird, ist die zugehörige Grenzfrequenz gefunden
und wird entsprechend gespeichert. Nachdem so die zu ermittelnden Frequenzen gemessen
und gespeichert wurden, wird die Güte des Schwingkreises berechnet und gespeichert.
Weiterhin werden die Daten analysiert, ob sie zu den in der Vorrichtung in einem Datenspeicher
gespeicherten Toleranzwerten kompatibel sind. Wenn ja, wird der Gleismagnet als funktionsfähig
bewertet.
Da im Gerät die auf dem Streckenabschnitt zu untersuchenden Gleismagnete in einer
Art Arbeitsliste aufgeführt sind, können die Ergebnisse der Prüfung den Gleismagneten
auf der Liste direkt zugeordnet werden, was die Auswertung der Daten und die Planung
sowie Durchführung von Wartungs- oder Instandsetzungsarbeiten erleichtert.
[0017] Bei Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 2 kann ein sehr effizientes Verfahren
gemäß Anspruch 9 zur Bestimmung der Frequenzen mit minimalem Phasenunterschied verwendet
werden.
[0018] Hierfür werden Prüf- und Referenzsignal jeweils an einen Eingang eines eigenen Komparators
gelegt. Die sinusförmigen Signale werden dabei in Rechtecksignale umgewandelt. Beide
Rechtecksignale werden in einem Exklusiv-Oder-Glied zusammengeführt und dadurch logisch
analysiert. Am Ausgang des Exklusiv-Oder-Glieds liegt schließlich ein Rechtecksignal
vor, dessen Breite vom Phasenunterschied der Rechtecksignale abhängt. Je schmaler
das Rechtecksignal ist, desto geringer ist der Phasenunterschied. Beim kontinuierlichen
Durchstimmen der Frequenz des vom Frequenzgenerator erzeugten Signals verändert sich
demnach auch frequenzabhängig die Breite des Rechtecksignals nach dem Exklusiv-Oder-Glied.
Als Resonanzfrequenz des zugehörigen Gleismagneten gilt die Frequenz, die bei Einspeisung
von phasengleichen Prüf- und Referenzsignalen nach dem Exklusiv-Oder-Glied ein Rechtecksignal
mit minimaler Breite aufweist.
Die Grenzfrequenzen werden durch Vergleich des in den Gleismagneten eingespeisten
Prüfsignals mit entsprechend +45° bzw. -45° phasenverschobenen Referenzsignalen bestimmt,
indem Prüf- und Referenzsignale wie zuvor jeweils auf eigene Komparatoren eingespeist
werden.
Beide Rechtecksignale werden in einem Exklusiv-Oder-Glied zusammengeführt und dadurch
wie oben beschrieben logisch analysiert. Am Ausgang des Exklusiv-Oder-Glieds liegt
schließlich ein Rechtecksignal vor, dessen Breite vom Phasenunterschied der Rechtecksignale
abhängt. Als obere und untere Grenzfrequenzen des zugehörigen Gleismagneten gelten
die Frequenzen, die bei Einspeisung von entsprechend phasenverschobenen Prüf- und
Referenzsignalen nach dem Exklusiv-Oder-Glied ein Rechtecksignal mit minimaler Breite
aufweisen.
[0019] Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels, das durch zwei
Figuren dargestellt wird, näher erläutert.
[0020] Das punktförmige Zugsicherungssystem PZB 90, welches bei der Bahn eingesetzt wird,
muss in regelmäßigen Abständen inspiziert werden. Das System besteht aus Einrichtungen,
die sich auf der Fahrzeugseite befinden und den dazugehörigen Streckeinrichtungen.
[0021] Streckenseitig befinden sich so genannte Gleismagnete am Schienenweg, die sowohl
Signalinformationen von der Strecke an das Fahrzeug übermitteln als auch Geschwindigkeitsüberwachungen
realisieren.
Aus elektrischer Sicht stellen Gleismagnete Parallelschwingkreise dar, die mit 500
Hz, 1000 Hz und 2000 Hz Nennfrequenz eingesetzt werden. Im Rahmen der Inspektion müssen
die elektrischen Parameter dieser Magnete überprüft werden.
Dazu gehören folgende Werte:
- Resonanzfrequenz
- Güte
- Isolationswiderstand
- Parallelwiderstand
[0022] Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Prüfvorrichtung mit drei Frequenzgeneratoren,
die mithilfe von drei DDS-Chips realisiert sind. Den Frequenzgeneratoren sind jeweils
steilflankige Tiefpassfilter und Verstärker nachgeschaltet. Der mittlere Frequenzgenerator
erzeugt ein Signal, dessen Phasenlage als 0° definiert wird und das in eine Konstantstromquelle
(KSQ) eingespeist wird. Über einen Umschalter können alle drei Signale als Referenzsignale
verwendet werden. Dazu misst man die abfallende Spannung und vergleicht die Phasenlagen
zwischen dem am Gleismagneten (GM) eingespeisten Prüfstrom und der Spannung des Referenzsignals
mithilfe von Komparatoren und einem Exklusiv-Oder-Gatter. Ein Mikrokontroller steuert
den Vorgang und wertet die Messergebnisse aus. Der Mikrokontroller kann über eine
Tastatur bedient werden. Ein vom Controller gesteuertes Display zeigt dem Benutzer
die erforderlichen Informationen an.
Über den RMS/DC-Wandler wird am Messpunkt RP die Spannung am Gleismagneten abgegriffen
und in den Mikrocontroller eingelesen. Damit lässt sich auch der Parallelwiderstand
des Gleismagneten messen sowie die Konstantstromquelle in einem vorgegebenen Bereich
regeln.
Zur Vorrichtung gehört auch eine Erregerspule, die ebenfalls von der KSQ angesteuert
wird.
Außerdem verfügt die Vorrichtung noch über drei mittels Relais anschaltbare Reihenschwingkreise
zum induktiven Erregen der Gleismagnete bei Frequenzen 500 Hz, 1000 Hz und 2000 Hz.
Das Digitalpotentiometer vor der KSQ dient zum Einstellen des Signalpegels.
[0023] Der Mikrocontroller verfügt weiterhin über zwei EEPROM-Speicherbausteine zum Abspeichern
der Messdaten sowie zum Abspeichern der Referenz- bzw. Grenzwerte zur Analyse der
Messergebnisse. Die Messdaten werden dabei mit der aktuellen Uhrzeit versehen gespeichert.
Zudem besteht die Möglichkeit eines Datenaustausches mit einem PC über eine Schnittstelle.
[0024] Figur 2 zeigt ein beispielhaftes Blockschaltbild des Regelkreises zum Ermitteln der
Zielimpulslänge, d.h. der Breite des Rechtecksignals nach dem Exklusiv-Oder-Glied.
Der Mikrocontroller (µC) erzeugt mithilfe der DDS-Chips die Mess- und Prüfsignale
mit bestimmter Frequenz. Über das digitale Potentiometer werden die passenden Spannungswerte
zum Steuern der KSQ eingestellt und mithilfe zweier RMS/DC-Wandler an den Messpunkten
RP' und RP auf den µC als Regler zurückgeführt und somit die Einhaltung der zulässigen
Toleranzbereiche überwacht. In einem zweiten Kreis wird die Impulslänge gemessen und
an den µC übermittelt, der daraufhin die Ansteuerung der DDS-Chips weiterführt.
[0025] Damit die Frequenzausgabe aller drei DDS-Chips synchron erfolgt, müssen diese gleichzeitig
angesteuert werden. Zu diesem Zweck wird der Steuer-Takt nicht nur auf die Takteingänge
der DDS-Chips gegeben, sondern auch auf ein D-Flip-Flop, zusammen mit der Steuerleitung
vom µC. Damit wird gewährleistet, dass die entsprechenden Eingänge der DDS-Chips immer
synchron mit dem Takt sind.
[0026] Die DDS-Chips erzeugen als Ausgangssignal ein Sinussignal mit einer Auflösung von
10 Bit und einer Amplitude von 1,2 V
S. Da das Signal zur weiteren Verarbeitung noch verstärkt wird und noch einen Gleichanteil
enthält, muss es gefiltert werden. Dies übernehmen die Filter an den Ausgängen der
DDS-Chips. Die Grenzfrequenz der Filter liegt bei ca. 1,2 MHz, um die Phasendrehung
des Signals so gering wie möglich zu halten (< 1°). Damit wird gewährleistet, dass
es keine nennenswerten Abweichungen von den erforderlichen Phasenverschiebungen gibt.
Ein weiterer Aspekt für den Einsatz eines steilflankigen Filters ist die Tatsache,
dass die DDS-Chips mit 10 MHz getaktet sind und der Systemtakt aus dem Nutzsignal
entfernt werden muss.
Der Gleichanteil wird in den Filtern ebenfalls eliminiert.
[0027] Dadurch stellt sich am Ausgang des Filters eine Spannung von 0,6 V
S ein. Anschließend werden alle drei Signale durch einen nicht invertierenden Operationsverstärker
um den Faktor 20 verstärkt.
Das Ausgangssignal des Verstärkers wird auf ein digitales Potentiometer geführt, der
über einen SPI-Bus angesteuert wird.
Anschließend wird das Signal auf die steuerbare Konstantstromquelle gegeben. Von dort
kann das Signal auf den Gleismagneten geschaltet werden.
[0028] Um Messfehler zu vermeiden müssen Gleismagnete mit einer bestimmten Spannung gemessen
werden. Die Messspannung beträgt ca. 70 V
S. Da die Messspannung nicht direkt auf einen AD-Wandler des Mikrocontrollers gegeben
werden kann, muss sie gleichgerichtet und vom Pegel her angepasst werden.
[0029] Weiterhin sind zwei DDS-Chips über ein digitales Potentiometer zusammenschaltbar,
sodass deren Signale auch mit unterschiedlichen Frequenzen zu einem Summensignal gemischt
werden können. Im Anschluss daran kann das Summensignal über die spannungsgesteuerte
Konstantstromquelle auf die Erregerspule geschaltet werden.
[0030] Um Gleismagnete induktiv zu messen, enthält die Vorrichtung eine Spule mit Ferritkern
und drei Anzapfungen. In Verbindung mit entsprechenden Schaltrelais sowie Kondensatoren
werden Reihenschwingkreise mit verschiedenen Resonanzfrequenzen (500 Hz, 1000 Hz,
2000 Hz) gebildet.
[0031] Mit dieser Vorrichtung lässt sich nun das Verfahren zur Überprüfung eines Gleismagneten
effizient durchführen.
[0032] Das Messverfahren für die Resonanzfrequenz beruht darauf, dass ein DDS-Chip das Signal
mit einer Phasenverschiebung von 0° über ein elektronisches Potentiometer auf die
steuerbare Konstantstromquelle gibt. An dieser ist der Gleismagnet angeschlossen.
Der Gleismagnet besteht aus einem Parallelschwingkreis, welcher bei Resonanz seinen
höchsten Widerstand hat. Wird nun die Frequenz variiert, ändert sich auch die Phasenverschiebung
zwischen Spannung und Strom am Gleismagneten. Wird die Phasenverschiebung zu null,
ist die Resonanzfrequenz gefunden. Die Frequenzen bei denen eine Phasenverschiebung
von -45° bzw. +45° zwischen Strom und Spannung vorliegt, stellen die 3 dB-Grenzfrequenzen
dar.
Zur Bestimmung der Güte des Schwingkreises im Gleismagneten werden nun alle drei DDS-Chips
mit der gleichen Frequenz, aber unterschiedlichen Phasenlagen programmiert.
Wird die Phasenlage des mittleren DDS-Chips in Fig. 1 als 0° definiert, ergeben sich
für die anderen DDS-Chips die Phasenlagen +45° bzw. -45°.
[0033] Um die gesuchten Parameter zu ermitteln wird der Gleismagnet mit einem Frequenzsweep
zwischen 400 Hz und 2400 Hz beaufschlagt, der über den Mikrokontroller gesteuert wird.
Es ist sinnvoll im ersten Mess-Schritt eine passende Startfrequenz zu ermitteln, die
abhängig von der Nennfrequenz (500 Hz, 1000 Hz bzw. 2000 Hz) des zu untersuchenden
Gleismagneten ist.
Der Mikrocontroller erzeugt zur Ermittlung der Nennfrequenz mit Hilfe der DDS-Chips
eine Frequenz von 2300 Hz. Das digitale Potentiometer wird dabei auf einen konstanten
Wert eingestellt und auch gehalten. Von dem Mikrocontroller werden dann die Spannungswerte
vom RMS/DC-Wandler eingelesen und ausgewertet. Entsprechend der Werte wird erkannt,
ob überhaupt ein Gleismagnet angeschlossen ist oder ob die Leitung kurzgeschlossen
ist. Im Fehlerfall wird die Messung abgebrochen und alle Ausgaben werden auf null
gesetzt.
Wenn ein Gleismagnet angeschlossen ist, wird die Frequenz in 8 Hz-Schritten verringert,
bis der angeschlossene Parallelschwingkreis des Gleismagneten einen bestimmten Widerstandswert
aufweist.
Dieser ist erreicht, sobald vom RMS/DC-Wandler eine Spannung von mindestens 30 V am
Messpunkt RP ermittelt wird. Die gefundene Frequenz wird als Startfrequenz für das
weitere Verfahren verwendet.
In Abhängigkeit der gefundenen Startfrequenz wird ein entsprechender Parametersatz
für den Messalgorithmus geladen.
[0034] Die Schrittweite der Frequenzsprünge ist abhängig von der Nennfrequenz und dem Inhalt
des Parametersatzes.
[0035] In diesem Beispiel wird zunächst die obere Grenzfrequenz bestimmt, dann die Resonanzfrequenz
und dann die untere Grenzfrequenz. Daraus wird dann die Güte des Gleismagneten berechnet.
[0036] Zunächst wird also auf den einen Komparator das +45°-Signal geschaltet und auf den
anderen das Signal, welches vom 0°-DDS-Chip-Signal über die Konstantstromquelle galvanisch
an den Gleismagneten gebracht und dort abgegriffen wird.
Die Ausgänge der beiden Komparatoren werden dann in einem Exklusiv-Oder-Gatter zusammengeführt
und dem Mikrocontroller zugeführt. Dieser variiert die Frequenz, wobei das Rechtecksignal,
d.h. dessen Impulslänge, am Ausgang des Exklusiv-Oder-Gatters immer schmaler wird,
je näher man der oberen Grenzfrequenz kommt, bis sich ein Minimum einstellt.
Beim Erreichen des Minimums ist die erste Grenzfrequenz gefunden.
[0037] Das Minimum ist in der Regel nicht nahezu null, sondern beträgt wenige Mikrosekunden.
Dies liegt an den Signallaufzeiten durch das Digitalpotentiometer und die KSQ, welche
das Messsignal immer auf ca. 45-50 V
eff am Gleismagneten nachregeln. Dabei entstehen unvermeidbare Signallaufzeiten, die
bei der Impulslängenermittlung berücksichtigt werden müssen. Aus diesem Grund wird
bei jedem Einschalten des Gerätes eine Selbstkalibrierung durchgeführt. Bei dieser
wird nicht der Gleismagnet gemessen, sondern ein interner ohmscher Widerstand. Die
Impulslänge, die bei dieser Messung ermittelt wird, wird als Kalibrier-Impulslänge
im Gerät hinterlegt. Dadurch werden zusätzlich auch Temperatureinflüsse und Bauteilalterungen
ausgeglichen.
Prinzipbedingt ergibt sich der Nachteil, dass sich beim Ermitteln der Impulslänge
zwei identische Zielwerte messen lassen. Hierbei ist nur einer der tatsächliche Wert,
während der andere ein fiktiver Wert ist. Aus diesem Grund wird die Frequenz in vorgegebener
Weise ausgehend von der Startfrequenz nur in eine Richtung verändert. Während des
Ermittelns der Impulslänge wird durch den Mikrocontroller über den RMS/DC-Wandler
am Messpunkt RP' ständig das Übersteuern der Stromquelle überwacht und auf einen Pegel
von max. 51,4 V
eff begrenzt. Zusätzlich wird die Stromquelle so geregelt, dass am Gleismagneten eine
Spannung zwischen 45,5 V
eff und 48,5 V
eff anliegt.
[0038] Um die Resonanzfrequenz zu bestimmen, wird dann das 0°-Signal auf beide Komparatoren
geschaltet. Dann wird wieder die Frequenz variiert, bis das Rechtecksignal sein Minimum
erreicht.
[0039] Um die zweite Grenzfrequenz zu bestimmen, wird das -45° Signal auf den einen Komparator
geschaltet und das obige Verfahren erneut angewendet. Mit den Messwerten, die auf
diese Weise ermittelt wurden, wird mithilfe der Beziehung Q = f
R / (f
O - f
U) die Güte Q des Gleismagneten bestimmt.
[0040] Eine weitere Aufgabe der Erregerspule ist das Einkoppeln eines ausreichend starken
Signals in einen Schaltmagneten, um die daran angeschlossene Geschwindigkeitsprüfeinrichtung
(GPE) ein- bzw. auszuschalten. Bei den herkömmlichen GPE ist es ausreichend, die Erregerspule
mit 1000 Hz zu erregen. Aufgrund der durch den ICE3 und den ICE T auftretenden Störsignale
waren die Hersteller der GPE dazu gezwungen, ihre Auswerteeinheiten neu zu gestalten.
Um die GPE sicher ein- bzw. ausschalten zu können, müssen von den drei Frequenzen
mindestens zwei gleichzeitig vorhanden sein.
[0041] In diesem Beispiel werden daher von zwei DDS-Chips unterschiedliche Frequenzen erzeugt,
nämlich 1000 Hz und 2000 Hz. Nach anschließender Filterung werden die beiden Frequenzen
auf ein digitales Potentiometer gegeben, wo sie zu einem Summensignal gemischt werden.
Im Anschluss daran kann das Summensignal über die spannungsgesteuerte Konstantstromquelle
auf die Erregerspule geschaltet werden.
Um auch jene GPE-Schaltmagnete schalten zu können, die aus dem Standby-Betrieb mit
einem bestimmten Mindestpegel aufgeweckt werden müssen, wird zu Beginn der Messung
durch zwei DDS-Chips jeweils eine Frequenz von 1000 Hz erzeugt. Diese werden linear
durch das Digitalpotentiometer hochgeregelt und auf einen Maximalwert, der bei der
Kalibrierung im Werk ermittelt wird, eingestellt.
Erst nach Erreichen dieses Wertes wird ein DDS-Chip auf 2000 Hz umgeschaltet und beide
Frequenzen zusammengeführt. Wenn das Summensignal auf die Erregerspule geschaltet
wird, liegt es über einen Zeitraum von insgesamt 3 Sekunden an der Erregerspule an,
um ein sicheres Ein- bzw. Ausschalten zu gewährleisten. Der Instandhalter prüft nun
anhand der Statusanzeigen der GPE, ob die Schaltvorgänge tatsächlich wie vorgegeben
abgelaufen sind oder nicht.
[0042] Zuletzt wird beispielhaft die Induktive Schnellprüfung erläutert. Sie dient zur Ermittlung
des Gleismagnetentyps. Dabei wird das Gleismagnete-Prüfgerät auf den Gleismagneten
gestellt und die Messung der Nennfrequenz wird über eine Induktive Kopplung ermittelt.
Zusätzlich wird ermittelt, ob sich der Gleismagnet in einem wirksamen oder unwirksamen
Zustand befindet.
[0043] Das Gleismagnete-Prüfgerät verfügt über eigene Prüfschwingkreise mit Resonanzfrequenzen
500 Hz, 1000 Hz und 2000 Hz, die induktiv mit dem Gleismagnetenschwingkreis wechselwirken
können. Durch das Aufsetzen des Gleismagnete-Prüfgerät auf den Gleismagneten, lässt
sich anhand der an der Erregerspule bei jeder der drei Frequenzen im Prüfgerät gemessenen
Spannung feststellen, ob das vom Prüfschwingkreis abgestrahlte Signal die Resonanzfrequenz
des Gleismagneten trifft oder nicht. Hierfür werden Schwellwerte Us definiert. Wenn
die an der Erregerspule gemessene Spannung den Schwellwert Us bei einer Frequenz überschreitet,
während sie bei den beiden anderen Frequenzen unter dem jeweiligen Schwert Us bleibt,
wird die Frequenz, bei der der Schwellwert Us überschritten wurde, als Nennfrequenz
des Gleismagneten gewertet.
[0044] In diesem Beispiel werden folgende Schwellwerte verwendet:
Us (500 Hz) = 8 V, Us (1000 Hz) = 8 V und Us (2000 Hz) = 13 V
[0045] Auf einem Gleismagneten werden beispielsweise folgende Spannungen an der Erregerspule
in Abhängigkeit von der am Prüfgerät eingestellten Erregerfrequenz gemessen:
f[Hz] |
Erregerspulenspannung |
500 |
5,1 V |
1000 |
6,4 V |
2000 |
18,3 V |
[0046] Die Werte der Erregerspulenspannung bleiben für 500 Hz und 1000 Hz jeweils unter
dem zugehörigen Schwellwert Us(f), während der Messwert für 2000 Hz über dem zugehörigen
Schwellwert Us(f) liegt. Der Gleismagnet wurde daher als aktiver 2000 Hz-Gleismagnet
geprüft.
[0047] Bleibt die Spannung an der Erregerspule bei allen drei Frequenzen unterhalb der von
der Frequenz abhängigen Grenzwerte Us(f) für aktive Gleismagnete, wird der Gleismagnet
als inaktiv gewertet. Wenn in diesem Beispiel also ein 500 Hz-Gleismagnet bei einer
Erregerspulenfrequenz von 500 Hz und 1000 Hz eine Erregerspulenspannung von unter
8 V und bei einer Erregerspulenfrequenz von 2000 Hz eine Erregerspulenspannung von
unter 13 V aufweist, wird er als inaktiv gewertet.
1. Vorrichtung zum Überprüfen von Gleismagneten der induktiven Sicherung bei spurgebundenem
Verkehr, wobei die Vorrichtung über mindestens ein Modul zum Erzeugen eines elektromagnetischen
Signals mit einer Prüffrequenz verfügt, die zum Ansteuern einer Konstantstromquelle
dient, wobei die Prüffrequenz in einem Frequenzbereich von 400 Hz bis 2400 Hz kontinuierlich
durchstimmbar ist, wobei der mit der Prüffrequenz modulierte Ausgangsstrom der Konstantstromquelle
über eine Verbindungsvorrichtung an den streckenseitigen Gleismagneten anschließbar
ist und den Schwingkreis des Gleismagneten erregt, und die Vorrichtung über Messeinheiten
zum Messen der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung am Gleismagneten verfügt,
wobei die Vorrichtung über mindestens drei Frequenzgeneratoren verfügt, die getrennt
oder synchron ansteuerbar sind, wobei alle Frequenzgeneratoren bei synchroner Ansteuerung
Signale mit gleicher Frequenz erzeugen, die sich hinsichtlich ihrer Phasenlage unterscheiden
können dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenunterschied so einstellbar ist, dass er zwischen dem als Referenz dienenden
Ausgangssignal des einen Frequenzgenerators und dem des einen weiteren Frequenzgenerators
+45° und zwischen dem Referenzsignal und dem des zweiten weiteren Frequenzgenerators
-45° beträgt.
2. Vorrichtung zum Überprüfen von Gleismagneten der induktiven Sicherung bei spurgebundenem
Verkehr gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung zwei Komparatoren enthält, deren Ausgänge
in einem Exklusiv-Oder-Glied zusammengeführt sind, wobei in jeden Komparator ein eigenes
Signal einspeisbar ist.
3. Vorrichtung zum Überprüfen von Gleismagneten der induktiven Sicherung bei spurgebundenem
Verkehr gemäß mindestens einem der zuvor genannten Ansprüche, wobei die Frequenzgeneratoren
mittels DDS-Chips realisiert sind.
4. Vorrichtung zum Überprüfen von Gleismagneten der induktiven Sicherung bei spurgebundenem
Verkehr gemäß mindestens einem der zuvor genannten Ansprüche, wobei den Frequenzgeneratoren
steilflankige Filter nachgeschaltet sind, welche höhere Frequenzen herausfiltern.
5. Vorrichtung zum Überprüfen von Gleismagneten der induktiven Sicherung bei spurgebundenem
Verkehr gemäß mindestens einem der zuvor genannten Ansprüche, wobei die Vorrichtung
über mindestens eine eigene Erregerspule zum Abstrahlen eines elektromagnetischen
Signals verfügt, die von der Konstantstromquelle ansteuerbar ist.
6. Vorrichtung zum Überprüfen von Schaltmagneten der induktiven Sicherung bei spurgebundenem
Verkehr gemäß Anspruch 5, wobei die Signale von mindestens zwei Frequenzgeneratoren
vor der Konstantstromquelle zusammenschaltbar sind, sodass das Summensignal auf die
Erregerspule schaltbar ist.
7. Vorrichtung zum Überprüfen von Gleismagneten der induktiven Sicherung bei spurgebundenem
Verkehr gemäß mindestens einem der zuvor genannten Ansprüche, wobei ein programmierbarer,
integrierter elektronischer Schaltkreis die Vorrichtung steuert und überwacht und
die Messwerte analysiert und zumindest teilweise abspeichert.
8. Verfahren zum Überprüfen der Resonanzfrequenz und der Güte von Gleismagneten der induktiven
Sicherung bei spurgebundenem Verkehr,
dadurch gekennzeichnet, dass
a. die Resonanzfrequenz eines Gleismagneten bestimmt wird, indem mithilfe eines Frequenzgenerators
ein kontinuierliches Signal generiert wird, welches in einen Prüf- und einen Referenzteil
aufgespalten wird, wobei der Prüfanteil des Signals in den Gleismagneten eingespeist
wird, und das am Gleismagneten anstehende, resultierende Signal mit dem Referenzanteil
hinsichtlich ihres Phasenunterschieds verglichen wird, wobei die Frequenz des Signals
kontinuierlich durchgestimmt wird, und analysiert wird, bei welcher Frequenz der Phasenunterschied
minimal wird, und diese Frequenz als Resonanzfrequenz abgespeichert wird,
b. mithilfe von drei synchronisiert getakteten Frequenzgeneratoren die oberen und
unteren Grenzfrequenzen des Gleismagneten ermittelt werden, indem das von einem Frequenzgenerator
erzeugte Prüfsignal in den Gleismagneten eingespeist wird, und die von den beiden
anderen Frequenzgeneratoren erzeugten, jeweils zum Prüfsignal um +45° bzw. -45° phasenverschobenen
Referenzsignale gleicher Frequenz nacheinander mit dem am Gleismagneten anstehenden,
resultierenden Signal hinsichtlich ihres Phasenunterschieds verglichen werden, wobei
die Frequenz des Signals jeweils kontinuierlich durchgestimmt wird, und jeweils analysiert
wird, bei welchen Frequenzen der Phasenunterschied jeweils minimal wird, und diese
beiden Frequenzen als obere bzw. untere Grenzfrequenzen abgespeichert werden,
c. die Güte des Gleismagneten berechnet wird, indem das Verhältnis der Resonanzfrequenz
zur Differenz der Grenzfrequenzen gebildet wird,
d. die bestimmten Daten zu Güte und Resonanzfrequenz gespeichert und hinsichtlich
der erlaubten Toleranzwerte analysiert werden und in einer Arbeitsliste dem untersuchten
Gleismagneten eindeutig zugeordnet werden.
9. Verfahren zum Überprüfen der Resonanzfrequenz und der Güte von Gleismagneten der induktiven
Sicherung bei spurgebundenem Verkehr gemäß Anspruch 8 wobei das Minimum des Phasenunterschieds
zwischen Prüf- und Referenzsignal bestimmt wird, indem die Prüf- und Referenzsignale
jeweils einen eigenen Komparator durchlaufen, deren Ausgänge in einem Exklusiv-Oder-Glied
zusammengeführt werden, und das nach dem Exklusiv-Oder-Glied vorliegende Rechtecksignal
daraufhin analysiert wird, bei welcher Frequenz es eine minimale Breite aufweist,
und diese Frequenz als Frequenz mit minimalem Phasenunterschied zwischen Prüf- und
Referenzsignal abgespeichert wird.
1. Device for checking track magnets of inductive safeguard in rail-bound traffic, wherein
the device has at least a module for generating an electromagnetic signal with a test
frequency that serves to activate a constant current source, wherein the test frequency
is continuously variable in a frequency range from 400 Hz to 2400 Hz, wherein the
test-frequency-modulated output current of the constant current source is connected
by means of a connecting device to the railway-line track magnets and excites the
resonant circuit of the track magnet, and the device has measuring units for measuring
the phase shift between current and voltage across the track magnet, wherein the device
has at least three Frequency generators that can be activated separately or synchronously,
wherein all frequency generators produce signals with the same frequency when synchronously
activated, which can differ in terms of their phase position, characterised in that the phase difference is adjustable such that it is +45° between the output of the
one frequency generator serving as reference and that of a further frequency generator
and -45° between the reference signal and that of the second further frequency generator.
2. Device for checking track magnets of inductive safeguard in rail-bound traffic according
to claim 1, wherein the device comprises two comparators by which the outputs are
combined in an Exclusive-OR gate, wherein into each comparator an individual signal
can be fed.
3. Device for checking track magnets of inductive safeguard in rail-bound traffic according
to at least one of the preceding claims, wherein the frequency generators are implemented
by means of DDS chips.
4. Device for checking track magnets of inductive safeguard in rail-bound traffic according
to at least one of the preceding claims, wherein steep-edged filters are connected
steep edged downstream of the frequency generators that filter out higher frequencies.
5. Device for checking track magnets of inductive safeguard of in rail-bound traffic
according to at least one of the preceding claims, wherein the device has at least
its own excitation coil for emitting an electromagnetic signal that can be activated
by the constant current source.
6. Device for checking the switching magnets of inductive safeguard in rail-bound traffic
according to claim 5, wherein the signals from at least two frequency generators are
interconnected upstream of the constant current source, so that the sum signal can
be fed forward to the excitation coil.
7. Device for checking track magnets of inductive safeguard in rail-bound traffic according
to at least one of the preceding claims, wherein a programmable, integrated electronic
circuit controls, monitors the device, and analyses the measured values and at least
partially stores said values.
8. Method for checking the resonance frequency and the quality of track magnets of inductive
safeguard in rail-bound traffic,
characterised in that
a. the resonance frequency of a track magnet is determined by using a frequency generator,
a continuous signal is generated, which is split into a test and a reference part,
wherein the test part of the signal is fed to the track magnet, and the resulting
signal across the track magnet is compared with the reference part with respect to
its phase difference, wherein the frequency of the signal is continuously varied,
and analysed, at which frequency the phase difference is minimal, and this frequency
is stored as the resonance frequency,
b. by means of three synchronised clocked frequency generators, the upper and lower
limit frequencies of the track magnet are determined in that the test signal generated by a frequency generator is fed to the track magnet, and
the reference signals of the same frequency produced by the two other frequency generators,
respectively phase-shifted by +45° and -45° from the test signal are successively
compared with the resulting signal across the track magnet, with respect to their
phase difference, wherein the frequency of the signal is each continuously varied,
and analysed respectively at which frequencies the phase difference is minimal respectively,
and these two frequencies as upper or lower limit frequencies are stored,
c. the quality of the track magnet is calculated in that the ratio of the resonance frequency to the difference of the cut-off frequencies
is formed,
d. the particular data on quality and resonance frequency is stored and analysed with
respect to the allowed tolerance values and, in a work list, clearly assigned to the
investigated track magnet.
9. Method for checking the resonance frequency and quality of track magnets for inductive
safeguard in rail-bound traffic according to claim 8, wherein the minimum of the phase
difference between the test and reference signals is determined, in that the test
and reference signals respectively each pass through its own comparator by which the
outputs are combined in an Exclusive-OR gate, and the square-wave signal after the
Exclusive-OR gate is analysed, at which frequency it has a minimum width, and this
frequency is stored as a frequency with a minimum phase difference between the test
and reference signals.
1. Dispositif de contrôle d'aimants de voie de la sécurité inductive lors d'un trafic
guidé sur rails, dans lequel le dispositif dispose d'au moins un module de production
d'un signal électromagnétique avec une fréquence d'essai, qui sert à la commande d'une
source de courant constant, dans lequel la fréquence d'essai est ajustable en continu
dans une plage de fréquences de 400 Hz à 2400 Hz, dans lequel le courant de sortie
de la source de courant constant modulé avec la fréquence d'essai peut être raccordé
via un dispositif de connexion aux aimants de voie côté ligne et excite le circuit
résonant des aimants de voie, et le dispositif dispose d'unités de mesure pour mesurer
le décalage de phase entre le courant et la tension sur les aimants de voie, dans
lequel le dispositif dispose d'au moins trois générateurs de fréquences, qui peuvent
être commandés séparément ou en mode synchrone, dans lequel tous les générateurs de
fréquences produisent en commande synchrone des signaux de même fréquence, qui peuvent
se différencier par leur position de phase, caractérisé en ce que la différence de phase peut être réglée de sorte qu'elle atteigne + 45 ° entre le
signal de sortie du premier générateur de fréquence servant de référence et celui
du un autre générateur de fréquence et - 45° entre le signal de référence et celui
du second autre générateur de fréquence.
2. Dispositif de contrôle d'aimants de voie de la sécurité inductive lors d'un trafic
guidé sur rails selon la revendication 1, dans lequel le dispositif contient deux
comparateurs dont les sorties sont regroupées dans un élément OU exclusif, dans lequel
un signal propre peut être injecté dans chaque comparateur.
3. Dispositif de contrôle d'aimants de voie de la sécurité inductive lors d'un trafic
guidé sur rails selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, dans
lequel les générateurs de fréquences sont réalisés au moyen de puces DDS.
4. Dispositif de contrôle d'aimants de voie de la sécurité inductive lors d'un trafic
guidé sur rails selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, dans
lequel sont branchés en aval des générateurs de fréquences des filtres à flanc raide
qui filtrent les fréquences supérieures.
5. Dispositif de contrôle d'aimants de voie de la sécurité inductive lors d'un trafic
guidé sur rails selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, dans
lequel le dispositif dispose d'au moins une bobine d'excitation propre pour émettre
un signal électromagnétique qui peut être commandé par la source de courant constant.
6. Dispositif de contrôle d'aimants de voie de la sécurité inductive lors d'un trafic
guidé sur rails selon la revendication 5, dans lequel les signaux d'au moins deux
générateurs de fréquences peuvent être commutés avant la source de courant constant
de sorte que le signal de sommation puisse être commuté sur la bobine d'excitation.
7. Dispositif de contrôle d'aimants de voie de la sécurité inductive lors d'un trafic
guidé sur rails selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, dans
lequel le dispositif commande et surveille un circuit de commutation électronique
intégré programmable et analyse les valeurs de mesure et les mémorise au moins en
partie.
8. Procédé de contrôle de la fréquence de résonance et de la qualité d'aimants de voie
de la sécurité inductive lors d'un trafic guidé sur rails,
caractérisé en ce que
a. la fréquence de résonance d'un aimant de voie est déterminée en générant à l'aide
d'un générateur de fréquence un signal continu qui est scindé en une partie d'essai
et une partie de référence, dans lequel la partie d'essai du signal est injectée dans
l'aimant de voie et le signal obtenu s'accumulant sur l'aimant de voie est comparé
à la partie de référence concernant leur différence de phase, dans lequel la fréquence
du signal est ajustée en continu et est analysée pour savoir à quelle fréquence la
différence de phase est minimale, et cette fréquence est mémorisée comme fréquence
de résonance,
b. au moyen de trois générateurs de fréquences cadencés de manière synchronisée, les
fréquences limites supérieure et inférieure des aimants de voie sont déterminées en
injectant le signal d'essai produit par un générateur de fréquence dans les aimants
de voie et les signaux de référence de même fréquence produits par les deux autres
générateurs de fréquence et respectivement décalés en phase du signal d'essai de +
45° ou de - 45° sont comparés l'un après l'autre au signal résultant s'accumulant
sur l'aimant de voie concernant leur différence de phase, dans lequel la fréquence
du signal est ajustée respectivement en continu et analysée respectivement pour savoir
auxquelles fréquences la différence de phase est respectivement minimale et ces deux
fréquences sont mémorisées comme fréquences limites supérieure ou inférieure,
c. la qualité de l'aimant de voie est calculée en formant le rapport de la fréquence
de résonance à la différence des fréquences limites;
d. les données déterminées en matière de qualité et de fréquence de résonance sont
mémorisées et analysées en ce qui concerne les valeurs de tolérance autorisées et
sont affectées clairement dans une liste de travail à l'aimant de voie contrôlé.
9. Dispositif de contrôle de la fréquence de résonance et de la qualité d'aimants de
voie de la sécurité inductive lors d'un trafic guidé sur rails selon la revendication
8, dans lequel le minimum de la différence de phase entre le signal d'essai et le
signal de référence est déterminé en faisant en sorte que les signaux d'essai et de
référence parcourent respectivement un comparateur propre, dont les sorties sont regroupées
dans un élément OU exclusif et le signal rectangulaire apparaissant après l'élément
OU exclusif est ensuite analysé pour savoir à quelle fréquence il présente une largeur
minimale et cette fréquence est mémorisée comme fréquence avec une différence de phase
minimale entre le signal d'essai et le signal de référence.