Verfahren zur Erfassung von unerwünschten Veränderungen oder Manipulationen an langgestreckten körperschalleitenden Körpern

Abstract

 Das Verfahren dient vorzugsweise zur Erfassung von unerwünschten Veränderungen oder Manipulationen an mittels motorbetriebener Trennscheiben oder Sprengungen herbeigeführter vollständiger oder teilweiser Unterbrechungen an Gleissträngen für Schienenfahrzeuge. Die Unterbrechungen werden dadurch erkannt und lokalisiert, daß in einem Gleistrang (1,2) mindestens ein akustisches Signal mit Hilfe von mindestens einem akustischen Sender (4 bis 7) eingekoppelt wird und daß das akustische Signal nach Durchquerung des Gleisstranges (1,2) von mindestens einem akustischen Empfänger (8,9) empfangen wird. Eine durch eine Unterbrechung hervorgerufene charaktaristische Änderung des akustischen Signals wird in mindestens einer den Empfängern (8,9) nachgeordneten Auswerteeinrichtung ermittelt und zur Abgabe eines Meldessignals verwendet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] In neuester Zeit wurden etliche Sabotageakte an Gleiskörpern der Deutschen Bundesbahn durch Auftrennen der Gleisstränge mittels motorbetriebener Trennscheibe oder durch Sprengung durchgeführt, die eine unmittelbare Gefahr für Mensch und Material für den Bahnverkehr darstellen. Zur Vermeidung von Sach- und Personenschäden ist eine Überwachung der Gleiskörper mittels gleichstromdurchflossenen Gleissträngen in bestimmten Gleisabschnitten bekannt. Von Nachteil hierbei ist, daß die wichtigsten Schienentrassen mit Elektroloks befahren werden. Dies bedeutet eine Beeinflussung durch überlagerte bzw. vagabundierende elektrische Ströme, die eine Detektierung bei Unterbrechung des Gleisstranges nicht sicher zulassen. Zudem sind Umwelteinflüsse wie Regen auch störbeeinflussend.

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, durch das ungewünschte Veränderungen oder Manipulationen an langgestreckten körperschallleitenden Körpern, vorzugsweise an Gleissträngen für Schienenfahrzeuge umfassend und frühzeitig (d.h. unmittelbar nach oder während der unerwünschten Handlungen) erkannt, lokalisiert und Maßnahmen zur Gefahrenbeseitigung, z.B. in Form eines rechtzeitigen Anhaltens eines Zuges, eingeleitet werden können.

[0004] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einen langgestreckten Körper mindestens ein akustisches Signal mit Hilfe von mindestens einem akustischen Sender eingekoppelt wird, daß das akustische Signal nach Durchquerung des langgestreckten Körpers von mindestens einem akustischem Empfänger empfangen, und daß eine durch eine unerwünschte Veränderung oder Manipulation oder durch eine teilweise oder vollständige Unterbrechung des langgestreckten Körpers hervorgerufene charakteristische Änderung des akustischen Signals in mindestens einer den Empfängern nachgeordneten Auswerteeinrichtung ermittelt und zur Abgabe eines Meldesignals verwendet wird.

[0005] Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt eine charakteristische Änderung des akustischen Signales in seiner Amplitude, Energie, Frequenz und/oder seinem Frequenzmuster.

[0006] Von besonderem Vorteil ist eine sichere Detektierung bei beginnender Auftrennung (durch Flex) oder Durchtrennung (durch Sprengung) des Körpers infolge eines Abbruchs/Veränderung des durch den Körper geführten akustischen Übertragungssignals. Dies ist unabhängig gegenüber äußeren akustischen oder elektromagnetischen Beeinflussungen. Die Signalgeber und -empfänger können vorzugsweise in großen Abständen an jedem Gleisstrang nachträglich bei Aufrechterhaltung des Bahnbetriebes installiert und inbetriebgenommen werden.

[0007] Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 3 bis 5 beschrieben.

[0008] Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Unteranspruch 6 und eine Weiterbildung dieser Vorrichtung im Unteranspruch 7 beansprucht.

[0009] Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß von mindestens einem akustischen Empfänger die von einem herannahenden Schienenfahrzeug verursachten Körperschallgeräusche aufgenommen werden, und daß die von den akustischen Empfängern abgegebenen Ausgangssignale verstärkt und einer Alarmeinrichtung zur Abgabe von akustischen und/oder optischen Warnsignalen für in einem Gefährdungsbereich eingesetzte Arbeitskräfte und/oder Sicherheitskräfte zugeführt werden.

[0010] Weiterbildungen dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen 9 und 10 beschrieben.

[0011] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:

Fig. 1

ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Erfassung von mittels motorbetriebener Trennscheiben oder Sprengungen herbeigeführter vollständiger oder teilweiser Unterbrechungen eines zwei Schienen aufweisenden Gleisstranges für Schienenfahrzeuge und

Fig. 2

ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Erkennung eines herannahenden Schienenfahrzeuges, einer sogenannten sensorgesteuerten Rottenwarnanlage.

[0012] In Fig. 1 ist an jeder Schiene 1,2 des Gleisstranges, die mittels Schwellen 3 aus Eichenholz oder Beton miteinander verbunden sind, eine Vielzahl von Sendern 4 bis 7 in vorgegebenen Abständen von z.B. 1100 m befestigt. Über die Sender werden in ihrer Frequenz, ihrem Frequenzmuster, ihrer Amplitude oder Energie unterscheidbare Akustiksignale in die Schienen 1,2 eingekoppelt. Diese Akustiksignale werden nach ihrer Übertragung durch die Schienen 1 und 2 von zwischen den Sendern 4 bis 7 an den Schienen 1,2 befestigten Empfängern 8 bzw. 9 sensiert. Hierbei sind die erzielbaren Übertragungslängen sowohl vom Zustand der Gleise als auch von dem Material der Schwellen abhängig, beispielsweise ergeben Messungen Übertragungslängen von etwa 600 m für Gleisstränge auf Eichenholzschwellen und von etwa 1.200 m für Gleisstränge auf Betonschwellen. Die von den Körperschallsendern erzeugten Akustiksignale, vorzugsweise Impulsfolgen oder zeitlich vorgegebene Einzelimpulse sind sowohl auf die akustische Leitfähigkeit im Gleisstrang als auch auf die Schwellenstruktur auszurichten. Die unterscheidbaren Signale dienen der akustischen Entkoppelung sowohl zwischen den Schienen als auch innerhalb der Schienen, so daß sich voneinander unabhängige auswertbare Schallausbreitungszonen ergeben und somit eine sichere Detektion von unerwünschten Veränderungen oder Manipulationen am Gleisstrang ermöglicht wird.

[0013] Jedem Empfänger 8 bzw. 9 sind ein selektiver Vertärker 10,11 mit Zähler, eine Signalverarbeitungseinrichtung 12,13, eine Alarmschwellenlogik 14,15 und ein Alarmgeber 16,17 nachgeschaltet. Beide Signalverarbeitungseinrichtungen 12 und 13 weisen neben dem an die zugeordnete Alarmschwellenlogik 14 bzw. 15 angeschlossenen Ausgang jeweils einen weiteren Ausgang auf, die mit jeweils einem Eingang eines Komparators 18 in elektrisch leitender Verbindung stehen. Der Ausgang des Komparators 18 ist jeweils an einen zweiten Eingang der Alarmschwellenlogiken 14 bzw. 15 angeschlossen.

[0014] Die Bauelemente 10 bis 18 stellen eine Auswertungseinrichtung zur Ermittlung von charakteristischen Änderungen der akustischen Signale und zwar zur Abgabe von Meldesignalen dar. Wird beispielsweise Schiene 1 zwischen der Schwelle 3 und dem Empfänger 8 an der Stelle 19 getrennt, so verändert sich die Charakteristik der von den Empfängern 8 und 9 sensierten Akustiksignale. Der Empfänger 8 befindet sich nicht mehr direkt im Schallbereich vom Sender 4, sondern er erhält von diesem Sender über die Schwellenstruktur ein in seiner Amplitude, Energie, Frequenz und/oder seinem Frequenzmuster verfälschtes Signal. Empfänger 9 empfängt neben den Signalen der Sender 6 und 7 geänderte Signalanteile von Sender 4, da sich die Übertragungswege nach der Trennung von Schiene 1 geändert haben. Nach der Trennung von Schiene 1 erhalten beide Empfänger 8 und 9 Signale, die sich von den vor der Trennung erhaltenen Signalen unterscheiden und somit zur Erkennung und Lokalisierung der Trennstelle sowie zur Alarmgebung mit Hilfe der dargestellten Auswerteeinrichtung verwendet werden.

[0015] Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung verwendet die akustischen Empfänger 9 der Vorrichtung gemäß Fig. 1 dazu, die von einem herannahenden Schienenfahrzeug verursachten Körperschallgeräusche aufzunehmen. Die Ausgänge der akustischen Empfänger 9, die die empfangenen Körperschallgeräusche in Audiosignale umwandeln, sind zur Übertragung dieser Audiosignale über Fernmeldeleitungen 20 mit den Eingängen eines Verstärkers 21 elektrisch leitend verbunden. Zur Auswertung der Audiosignale und zur Erzeugung von akustischen und/oder optischen Warnsignalen für in einem Gefährdungsbereich B eingesetzte Arbeitskräfte und/oder Sicherheitskräfte sind dem Verstärker 21 eine Einrichtung zur Signalverarbeitung 22, eine Alarmschwellenlogik 23 und ein Alarmgeber 24 nachgeordnet. Der Verstärker 21 kann beispielsweise einen zweiten Ausgang aufweisen, der über einen Niederfrequenzverstärker 25 an den Eingang eines Druckkammerlautsprechers 26 angeschlossen ist. Der Lautsprecher 26 gibt beispielsweise frühzeitig Fahrgeräusche eines herannahenden Zuges in deutlich vernehmbarer Lautstärke ab.

[0016] Anstelle der beiden akustischen Empfänger 9, die vorzugsweise in einem vorgegebenen Abstand von 1.100 bis 1.200 m an den Schienen 1 oder 2 eines Gleisstranges montiert sind, ist grundsätzlich die Verwendung von nur einem Empfänger 9 (elektroakustischen Wandler) in unmittelbarer Nähe der Baustelle möglich. Jedoch ermöglicht die Verwendung von zwei derartigen Empfängern 9 je Schiene, daß Schienenfahrzeuge aus beiden Fahrtrichtungen auch bei aufgetrennten Schienen sicher erfaßt und somit die im Gefährungsbereich B (Baubereich) anwesenden Sicherheitsposten und/oder Arbeitskräfte rechtzeitig gewarnt werden können. In stationären Anlagen ist auch eine reihenweise Anordnung und Verwendung von weiteren Empfängern 9 in Abständen von ca. 1.000 m möglich, da die auswertbaren akustischen Reichweiten der von einem Schienenfahrzeug in einem Schienenstrang erzeugten Geräusche mehrere Kilometer betragen können.

[0017] Mit der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist eine sichere, rechtzeitige und wirtschaftliche Warnung von in Gefährdungsbereichen, insbesondere von in Gleisbaubereichen eingesetzten Sicherheitsposten und Arbeitskräften vor herannahenden Schienenfahrzeugen oder anderen Gefahrenquellen gegeben. Dies gilt vor allem für Baustellen im Bereich von Hochgeschwindigkeitsstrecken, Kurven und Tunneln. Von Vorteil ist auch, daß die sogenannte sensorgesteuerte Rottenwarnanlage sowohl stationär als auch als mobile Anlage einsetzbar ist. Gegenüber dieser sensorgesteuerten Rottenwarnanlage weisen die bisher verwendeten manuellen Rottenwarnanlagen, bei denen erforderlichenfalls akustische Signale z. B. mittels einer Trompete von einem Streckenposten erzeugt werde, den Nachteil auf, daß aufgrund von Unaufmerksamkeit und Ermüdung der Streckenposten Unfälle nicht vollständig ausgeschlossen werden können.

Ansprüche

1. Verfahren zur Erfassung von unerwünschten Veränderungen oder Manipulationen an langgestreckten körperschalleitenden Körpern, insbesondere von Rissen oder mittels motorbetriebener Trennscheiben oder Sprengungen herbeigeführter vollständiger oder teilweiser Unterbrechungen an Gleissträngen für Schienenfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß in einem langgestreckten Körper (1,2) mindestens ein akustisches Signal mit Hilfe von mindestens einem akustischen Sender (4 bis 7) eingekoppelt wird, daß das akustische Signal nach Durchquerung des langgestreckten Körpers (1,2) von mindestens einem akustischen Empfänger (8,9) empfangen wird, und daß eine durch eine unerwünschte Veränderung oder Manipulation oder durch eine teilweise oder vollständige Unterbrechung des langgestreckten Körpers (1,2) hervorgerufene charakteristische Änderung des akustischen Signals in mindestens einer den Empfängern (8,9) nachgeordneten Auswerteeinrichtung ermittelt und zur Abgabe eines Meldesignals verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine charakteristische Änderung des akustischen Signals in seiner Amplitude, Energie, Frequenz und/oder seinem Frequenzmuster.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anwendung auf einen Gleisstrang (1,2) für Schienenfahrzeuge das akustische Signal auf die akustische Leitfähigkeit im Gleisstrang (1,2) und auf die Schwellenstruktur (3) abgestimmt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von mehreren Sendern (4 bis 7) von diesen unterscheidbare akustische Signale erzeugt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in ihrer Frequenz, ihrem Frequenzmuster, ihrer Amplitude oder ihrer Energie sich unterscheidende akustische Signale verwendet werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an jede Schiene (1,2) eines Gleisstranges mehrere akustische Sender (4 bis 7) zur Einkoppelung von unterscheidbaren Akustiksignalen in vorgegebenen Abständen befestigt sind, daß zwischen benachbarten Sendern (4,5 bzw. 6,7) einer Schiene (1,2) jeweils ein akustischer Empfänger (8,9) an der Schiene (1,2) zur Sensierung der Akustiksignale angeordnet ist, und daß den Empfängern (8,9) eine Auswerteeinrichtung zur Ermittlung von charakteristischen Änderungen der akustischen Signale und zur Abgabe eines Meldesignals nachgeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß einem an einer Schiene (1) befestigten Empfänger (8) und einem benachbarten Empfänger (9) der anderen Schiene (2) jeweils ein selektiver Verstärker, Fühler (10 bzw. 11) und eine Signalverarbeitungseinrichtung (12 bzw. 13) nachgeordet sind, daß die Signalverarbeitungseinrichtungen (12 bzw. 13) zwei Ausgänge aufweisen, von denen jeweils einer einem Komparator (18) zugeführt ist und der andere jeweils an eine von zwei Alarmschwellenlogiken (14 bzw. 15) angeschlossen ist, daß der Ausgang des Komparators (18) mit einem zweiten Eingang der beiden Alarmschwellenlogiken (14,15) elektrisch leitend verbunden ist, und daß den Alarmschwellenlogiken (14,15) jeweils ein Alarmgeber (16,17) nachgeschaltet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß von mindestens einem akustischen Empfänger (9) die von einem herannahenden Schienenfahrzeug verursachten Körperschallgeräusche aufgenommen werden, und daß die von den akustischen Empfängern (9) abgegebenen Ausgangssignale verstärkt und einer Alarmeinrichtung (24, 26) zur Abgabe von akustischen und/oder optischen Warnsignalen für in einem Gefährdungsbereich (B) eingesetzte Arbeitskräfte und/oder Sicherheitskräfte zugeführt werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Ausgänge der akustischen Empfänger (9) über Fernmeldeleitungen (20) mit den Eingängen eines Verstärkers (21) elektrisch leitend verbunden sind, und daß dem Verstärker (21) eine Einrichtung zur Signalverarbeitung (22), eine Alarmschwellenlogik (23) und ein akustischer und/oder optischer Alarmgeber (24) nachgeschaltet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (21) einen zweiten Ausgang aufweist, der über einen Niederfrequenzverstärker (25) an den Eingang eines Druckkammerlautsprechers (26) angeschlossen ist.

Zeichnung