[0001] Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Überwachen des Vorhandenseins
von Schienenfahrzeugen innerhalb bestimmter Gleisabschnitte mittels zweier Induktionsschleifen,
deren Induktivitätsveränderungen jeweils mit einem Oszillator erfaßt werden, dessen
Schwingungen in Rechteckimpulse umgeformt und in jeweils einem Frequenzteiler geteilt
sowie einer den Frequenzteilern nachgeschalteten Auswerteschaltung zugeführt werden,
die in Abhängigkeit von der jeweiligen Induktivitätsveränderung eine Besetzt- oder
Freimeldung abgibt und unter Beachtung der von beiden Induktionsschleifen herrührenden
Meldungen eine Bestimmung der Fahrtrichtung vornimmt.
[0002] Eine Schaltungsanordnung der voranstehend beschriebenen Art ist aus der DE-OS 31
00 724 bekannt, wobei beide Oszillatoren über einen Umschalter auf eine gemeinsame
Auswerteschaltung geschaltet sind. Die mit unterschiedlicher Frequenz arbeitenden
Oszillatoren schwingen ständig, obwohl nur jeweils eine Oszillatorfrequenz ausgewertet
wird. Als Umschalter wird ein elektronischer Zähler verwendet, der seinen Umschaltimpuls
jeweils von der gerade in der Auswertung befindlichen Oszillatorfrequenz erhält, wodurch
sich der Nachteil ergibt, daß ein Umschaltvorgang unterbleibt, wenn der gerade in
der Auswertung befindliche Oszillator ausfällt. Hierdurch bleibt der ausgefallene
Oszillator mit der Auswerteschaltung verbunden, so daß das gesamte System unwirksam
wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Umschalter bei einer Veränderung
der Oszillatorfrequenz, beispielsweise durch Umwelteinflüsse, in einem in gleicher
Weise veränderten Zeitintervall schaltet, weil der Umschaltvorgang von der jeweiligen
Oszillatorfrequenz abhängig ist. Somit ist eine Überwachung des Umschalters nicht
möglich.
[0003] Sofern die Induktionsschleifen der beiden Oszillatoren räumlich eng nebeneinander
im Gleis installiert und durch Kurzschlußverbinder elektrisch voneinander getrennt
sind, besteht bei den bekannten Verfahren schließlich der Nachteil, daß über die Eisenmassen
der Schienenfahrzeuge als Schwebungen bezeichnete Kopplungen zwischen den beiden ständig
schwingenden Oszillatoren auftreten können, wodurch der Unterschied zwischen den unterschiedlichen
Oszillatorfrequenzen aufgehoben wird und eine eindeutige Zuordnung der einzelnen Frequenzen
zu ihren jeweiligen Oszillatoren nicht mehr ausreichend möglich ist. Diese Zuordnung
ist aber für eine Richtungsbestimmung der Schienenfahrzeuge zwingend erforderlich.
Auch wenn durch einen Ausfall von frequenzbestimmenden Elementen die Frequenzen der
Oszillatoren stark verändert werden, ist eine räumliche Zuordnung und damit eine Richtungsbestimmung
in der Auswerteschaltung nicht mehr eindeutig möglich.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Überwachen
des Vorhandenseins von Schienenfahrzeugen innerhalb bestimmter Gleisabschnitte der
als bekannt vorausgesetzten Art zu schaffen, die bei Ausfall eines Oszillators zumindest
noch die Erfassung der Schienenfahrzeuge ermöglicht, wobei die gegenseitige Beeinflussung
der Oszillatoren verhindert und die Überwachung des Umschaltvorganges durchgeführt
werden sollen.
[0005] Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß eine von der Oszillatorfrequenz unauhängige, quarzstabilisierte Taktzeitbasis
die Oszillatoren abwechselnd unwirksam schaltet, daß die Taktzeitbasis über galvanisch
getrennte Koppelglieder geführt ist, daß der dem jeweils unwirksam geschalteten Oszillator
zugeordnete Frequenzteiler dynamisch in eine definierte Stellung gesetzt wird und
daß den beiden Frequenzteilern jeweils eine eigene Auswerteschaltung zugeordnet ist.
[0006] Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besitzt den Vorteil, daß durch die Verwendung
jeweils einer eigenen Auswerteschaltung unterschiedliche Oszillatorfrequenzen nicht
mehr erforderlich sind und daß eine gegenseitige Beeinflussung der Oszillatoren bei
räumlich eng nebeneinander im Gleis installierten Induktionsschleifen dadurch vermieden
wird, daß jeweils ein Oszillator durch die Taktzeitbasis unwirksam geschaltet wird.
Eine Beeinflussung der beiden Oszillatorkreise durch die gemeinsame Taktzeitbasis
wird dadurch verhindert, daß diese über galvanisch getrennte Koppelglieder auf die
Oszillatoren wirkt. Die ordnungsgemäße Funktion der Taktzeitbasis kann über die beiden
Auswerteschaltungen dadurch überwacht werden, daß einerseits die Abstände zwischen
den Impulsfolgen in jeder Auswerteschaltung und andererseits die Gegensinnigkeit zwischen
den einzelnen Impulsfolgen beider Auswerteschaltungen in Abhängigkeit von der Frequenz
der Taktzeitbasis überwacht werden. Zwischen den in der Art von Datentelegrammen wirkenden
Impulsfolgen auftretende Störimpulse werden als solche erkannt, weil die Frequenz
der Taktzeitbasis und damit die Impulsfolgeabstandszeiten pro System bekannt sind.
Um die Impulsfolgeabstandszeiten konstant zu halten, wird der Frequenzteiler in eine
definierte Stellung gesetzt, wenn der zugehörige Oszillator unwirksam geschaltet wird.
Diese Überführung des Frequenzteilers in eine definierte Stellung geschieht aus dem
Grunde dynamisch, weil hierdurch vermieden wird, daß bei einem Ausfall der Taktzeitbasis
und durch den unter Umständen am Frequenzteiler anstehenden Dauerimpuls das ganze
System unwirksam bleibt.
[0007] Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Koppelglieder mit konstantem
Strom betrieben. Durch eine Überwachung des Stromflusses in der Auswerteschaltung
durch einen Operationsverstärker kann auf diese Weise ebenfalls die Funktion der Taktzeitbasis
überwacht werden.
[0008] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Koppelglieder als Optokoppler
ausgebildet und antiparallel geschaltet. Durch diese Ausbildung der Koppelglieder
als Optokoppler können handelsübliche Bauteile verwendet werden.
[0009] Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zwischen der Taktzeitbasis und den
Koppelgliedern jeweils ein Verstärker geschaltet, von dem ein Verstärker einen invertierten
Eingang besitzt. Diese erfindungsgemäße Weiterbildung ermöglicht die Verwendung von
handelsüblichen Quarzen als Taktzeitbasis.
[0010] Mit der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, jede Auswerteschaltung mit einem
Mikrocomputer zu versehen, wodurch anstelle kostenaufwendiger Hardware ein Teil der
Funktionen durch eine entsprechende Programmierung des Mikrocomputers ersetzt wird.
Die Taktzeitbasis ist erfindungsgemäß frei programmierbar.
[0011] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeipiel einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung
dargestellt.
[0012] Die Darstellung zeigt zwei Oszillatoren la, Ib, die jeweils eine innerhalb eines
Gleisabschnittes verlegte Induktionsschleife 2a, 2b umfassen. Jedem Oszillator la
bzw. lb ist ein Frequenzteiler 3a, 3b nachgeschaltet, der die in Rechteckimpulse umgeformten
Schwingungen des Oszillators la bzw. lb herunterteilt und an einen Verstärker 4a bzw.
4b weitergibt, um die Impulsfolgen sicher über handelsübliche adrige Kabel von der
Oszillatorseiie zur Auswerteschaltung übertragen zu können und unabhängig von den
Koppelkapazitäten der Kabel zu sein. Mit Hilfe dieses Ver-stärkers 4a bzw. 4b werden
die Impulsfolgen aus Rechteckimpulsen mittels einer zweiadrigen Leitung 5a, 5b an
eine Auswerteschaltung 6a, 6b weitergegeben, die in einer beliebigen Entfernung zu
den Induktionsschleifen 2a und 2b angeordnet ist. Jede Auswerteschaltung 6a bzw. 6b
umfaßt eine Signalausgabe 7a, 7b, die als ein vom System galvanisch getrenntes Element,
beispielsweise als Relaiskontakt oder als DIN-Schnittstelle für Datensysteme ausgebildet
ist. Jeder Auswerteschaltung 6a bzw. 6b ist schließlich eine Spannungsquelle 8a bzw.
8b zugeordnet, die gleichzeitig über die zweiadrige Leitung 5a bzw. 5b unter Zuhilfenahme
eines Konstantspannungsreglers 9a bzw. 9b den Oszillator la bzw. lb, den Frequenzteiler
3a bzw. 3b und den Verstärker 4a bzw. 4b mit Spannung versorgt.
[0013] Über einen Konstantspannungsegler 9b wird zusätzlich eine Taktzeitbasis 10 mit konstanter
Spannung versorgt. Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei um einen Quarz.
Dieser Taktzeitbasis 10 sind zwei Verstärker lla, llb nachgeschaltet, von denen der
Verstärker lla einen invertierten Eingang besitzt. Diese Verstärker lla, llb treiben
antiparallel geschaltete Koppelglieder 12a, 12b, die beim Ausführungsbeispiel jeweils
durch eine Leuchtdiode und einen Fototransistor gebildet sind. An den Fototransistor
ist sowohl der zugehörige Oszillator la bzw. lb als auch der entsprechende Frequenzteiler
3a bzw. 3b angeschlossen, wobei der Anschluß des Frequenzteilers 3a bzw. 3b über einen
dynamischen Eingang erfolgt.
[0014] Im Betriebszustand schwingen die Oszillatoren la bzw. lb mit einer durch die Induktionsschleifen
2a bzw. 2b gebildeten Induktion und dem zugehörigen Kondensator entsprechenden Frequenz.
Diese Schwingungen werden im Frequenzteiler 3a bzw. 3b in Rechteckimpulse umgewandelt
und hinsichtlich ihrer Frequenz verärdert. Durch die Frequenz der Taktzeitbasis 10
wird abwechselnd eine Leuchtdiode der Koppelglieder 12a und 12b in Durchlaßricntung
betrieben. Der dazu gehörige Fototransistor schaltet die angelegte Spannung auf den
zugehörigen Oszillator la bzw. lb und Frequenzteiler 3a bzw. 3b, wodurch der Oszillator
la bzw. lb unwirksam geschaltet und der zugehörige Frequenzteiler 3a bzw. 3b in eine
definierte Stellung gesetzt wird.
[0015] Auf diese Weise bewirkt die Taktzeitbasis 10 über die Koppelglieder 12a bzw. 12b,
daß jeweils nur ein Oszillatorkreis Impulsfolgen an die zugehörige Auswerteschaltung
6a bzw. 6b abgibt. Durch das Betreiben der Leuchtdioden mit konstantem Strom ist es
möglich, in der Auswerteschaltung 6b mittels eines vorgeschalteten Operationsverstärkers
13 die Funktionsfähigkeit der Taktzeitbasis 10 zu überwachen, weil die für die Taktzeitbasis
10 benutzte Spannungsquelle 8b sich in diesem Teilsystem befindet.
[0016] Sobald ein Schienenfahrzeug mit seiner Eisenmasse eine im Gleis verlegte Induktionsschleife
2a bzw. 2b überfährt, ändert sich die Induktivität dieser Induktionsschleife la bzw.
lb und damit die Oszillatorfrequenz des zugehörigen Oszillators la bzw. lb. Diese
Änderung wird in der zugehörigen Auswerteschaltung 6a bzw. 6b festgestellt und als
Besetztmeldung für den überwachten Gleisabschnitt gewertet.
[0017] Durch den zeitlichen Vergleich der in den beiden Auswerteschaltungen 6a und 6b festgestellten
Induktivitätsveränderungen wird weiterhin die Richtung des Schienenfahrzeugs im überwachten
Gleisabschnitt erkannt. Diese Richtungserkennung dient dazu, dem Gleisabschnitt zugeordnete
Signale oder Bahnübergangssicherungen ein- und auszuschalten.
Bezugsziffernliste:
[0018]
la Oszillator
lb Oszillator
2a Induktionsschleife
2b Induktionsschleife
3a Frequenzteiler
3b Frequenzteiler
4a Verstärker
4b Verstärker
5a Leitung
5b Leitung
6a Auswerteschaltung
6b Auswerteschaltung
7a Signalausgabe
7b Signalausgabe
8a Spannungsquelle
8b Spannungsquelle
9a Konstantspannungsregler
9b Konstantspannungsregler
10 Taktzeitbasis
lla Verstärker
llb Verstärker
12a Koppelglied
12b Koppelglied
13 Operationsverstärker
1. Schaltungsanordnung zum Überwachen des Vorhandenseins von Schienenfahrzeugen innerhalb
bestimmter Gleisabschnitte mittels zweier Induktionsschleifen, deren Induktivitätsveränderungen
jeweils mit einem Oszillator erfaßt werden, dessen Schwingungen in Rechteckimpulse
umgeformt und in jeweils einem Frequenzteiler geteilt sowie einer den Frequenzteilern
nachgeschalteten Auswerteschaltung zugeführt werden, die in Abhängigkeit von der jeweiligen
Induktivitätsveränderung eine Besetzt- oder Freimeldung abgibt und unter Beachtung
der von beiden Induktionsschleifen herrührenden Meldungen eine Bestimmung der Fahrtrichtung
vornimmt, dadurch gekennzeichnet,
daß eine von der Oszillatorfrequenz unabhängige, quarzstabilisierte Taktzeitbasis
(10) die Oszillatoren (Ia,lb) abwechselnd unwirksam schaltet,
daß die Taktzeitbasis über galvanisch getrennte Koppelglieder (12a,12b) geführt ist,
daß der dem jeweils unwirksam geschalteten Oszillator (la,lb) zugeordnete Frequenzteiler
(3a, 3b) dynamisch in eine definierte Stellung gesetzt wird und
daß den beiden Frequenzteilern jeweils eine eigene Auswerteschaltung (6a,6b) zugeordnet
ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelglieder
(12a,12b) mit konstantem Strom betrieben werden.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelglieder
(12a,12b) als Optokoppler ausgebildet und antiparallel geschaltet sind.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen der Taktzeitbasis (10) und den Koppelgliedern (12a,12b) jeweils ein Verstärker
(lla, llb) geschaltet ist, von dem ein Verstärker (lla) einen invertierten Eingang
besitzt.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
jede Auswerteschaltung (6a,6b) mit einem Mikrocomputer versehen ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Taktzeitbasis (10) frei programmierbar ist.