Verfahren und System zum Ausgleich von Spannungsschwankungen einer Sendespule eines Schienenkontakts

Abstract

 Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Ausgleich temperaturabhängiger Schwankungen der Sendeleistung einer von einer Spannungversorgungsschaltung (4) mit einer Versorgungsspannung beaufschlagten Sendespule (1) eines Schienenkontakts (9) und ein Schienenkontaktsystem zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren umfasst den Verfahrensschritt Kontrollieren der Versorgungsspannung eines Schwingkreises der Sendespule (1) derart, dass der Schwingkreis der Sendespule (1) von einem temperaturunabhängigen Strom durchflossen wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleich von Sendeleistungsschwankungen einer Sendespule eines Schienenkontakts und ein Schienenkontaktsystem zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren eignet sich insbesondere zum Einsatz in Achszählpunkten (Achszähler) von Schienenkontakten.

Stand der Technik

[0002] In der Eisenbahnsignaltechnik werden zur Überwachung von Gleisabschnitten unter anderem Achszähler eingesetzt. Jeder Achszähler beinhaltet Zählpunkte mit zwei Schienenkontakten und eine oder mehrere Auswerteeinheiten.

[0003] Jeder Achszähler überwacht einen ihm zugewiesenen Gleisabschnitt. Detektiert der Achszähler ein vorbeifahrendes Schienenfahrzeug, wird der Gleisabschnitt belegt geschaltet. Detektiert der in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs nächstgelegene Achszähler das vorbeifahrende Schienenfahrzeug, wird der Gleisabschnitt wieder frei geschaltet.

[0004] Beim Vorüberlaufen eines Fahrzeugrades werden nacheinander zwei benachbarte Schienenkontakte betätigt und werden dabei zwei sich zeitlich überlappende Impulse ausgelöst. Diese Impulse werden in der Auswerteeinheit hinsichtlich ihrer Amplitude bewertet und in Zählimpulse umgesetzt, wobei die durch die Fahrrichtung der vorüberlaufenden Fahrzeugachsen gegebene Folge der Impulse die jeweilige Zählrichtung der Impulse bestimmt.

[0005] Elektronische Schienenkontakte bestehen häufig aus zwei an einer Fahrschiene angebrachten, räumlich hintereinander liegenden Sendespulen, die mit tonfrequenten Wechselströmen gespeist werden und zwei auf der jeweils gegenüberliegenden Schienenseite angeordneten, mit den Sendespulen induktiv gekoppelten Empfangsspulen. Je eine Sende- und eine Empfangsspule bilden gemeinsam einen Impulsgeber. Die in den Empfangsspulen induzierten Spannungen werden einer in der Nähe des Schienenkontaktes angeordneten Auswerteeinheit zugeführt und dort bewertet. Als Indiz für das Vorüberlaufen eines Fahrzeugrades an einem Schienenkontakt wird das vorübergehende Abfallen und die Phasendrehung der in den Empfangsspulen induzierten Spannungen gewertet. Das Abfallen und die Phasendrehung der Empfangsspannungen ist bedingt durch die Kopplung zwischen den Sende- und Empfangsspulen beim Passieren eines Fahrzeugrades. Die in den Empfangsspulen induzierten Spannungen werden in digitale Signale umgesetzt, aus denen schließlich fahrrichtungsabhängige Zählimpulse abgeleitet werden.

[0006] In der europäische Patentanmeldung EP 02360127.1 ist eine Radsensoreinrichtung, d.h. ein Schienenkontakt bei Gleisanlagen, mit Mitteln zum Schutz vor elektromagnetischen Störungen offenbart.

[0007] Voraussetzung für einen ordnungsgemäßen Betrieb der von den elektronischen Schienenkontakten gesteuerten Achszählanlagen ist es, dass die von den Empfangsspulen an die Auswerteeinheit weitergegebenen Empfangsspannungen in ihrer Amplitude nicht auch von Parametern abhängig sind, die mit der Beeinflussung durch die Fahrzeugräder nichts zu tun haben. Insbesondere können sich auch Temperaturschwankungen in der Sendespule negativ auf die Funktionsweise der Schienenkontakte auswirken. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Sendeleistung, bedingt durch einen von der Temperatur der Sendespule abhängigen die Sendespule durchfliessenden elektrischen Strom unkontrollierten Schwankungen unterliegt. Die Schienenkontakte gemäß Stand der Technik weisen keine Mittel zum Ausgleich temperaturabhängiger Schwankungen der Sendeleistung auf. Daraus können sich erhebliche Sicherheitsprobleme bei der Verwendung der Schienenkontakte im Bahnbetrieb durch Fehlbeurteilung des Empfangssignals der Empfangsspule ergeben.

[0008] Die EP 401136 A beschreibt einen Schwingkreis, dessen temperaturabhängiges Ausgabesignal durch eine kontrollierte Variation des spezifischen Widerstandes des Materials der Oszillalorspule kompensiert wird. Eine derartige Widerstandsvariation bedarf eines erheblichen apparativen Aufwandes. Sie ist daher fehleranfällig und insbesondere für sicherheitsrelevante Anwendungen, z.B. im Bahnbetrieb, nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Ausgleich von Sendeleistungsschwankungen einer Sendespule eines Schienenkontakts und ein Schienenkontaktsystem zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeiden, insbesondere die ein temperaturunabhängiges Verhalten des Schienenkontakts gewährleisten.

Gegenstand der Erfindung

[0010] Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens zum Ausgleich von Sendeleistungsschwankungen einer Sendespule eines Schienenkontakts erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Ausgleich temperaturabhängiger Schwankungen der Sendeleistung einer von einer Spannungversorgungsschaltung mit einer Versorgungsspannung beaufschlagten Sendespule eines Schienenkontakts, mit dem Verfahrensschritt Kontrollieren der Versorgungsspannung eines Schwingkreises der Sendespule derart, dass der Schwingkreis der Sendespule von einem temperaturunabhängigen Strom durchflossen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Erkenntnis, dass der elektrische Strom, der den Schienenkontakt, d.h. dessen Sendespule, durchfliesst, unabhängig von dem temperaturabhängigen Ohmschen Widerstand der Sendespule sein sollte um eine konstante Sendeleistung zu gewährleisten.
Dies bewirkt eine konstante, d.h. temperaturunabhängige, Empfangsspannung in der Empfangsspule des Schienenkontakts. Dadurch wird eine temperaturunabhängige Schienenkontaktcharakteristik erreicht.

[0011] Bevorzugt umfasst das Kontrollieren die Verfahrensschritte:

• Messen einer Temperatur des Schienenkontakts, bevorzugt der Sendespule und
• Verstärken der Versorgungsspannung mit einem Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur.

Dadurch wird ein Verfahren bereit gestellt, das in einem autonomen System realisierbar ist, das an jedem im Gleisnetz vorhandenem Schienenkontakt installiert werden kann.

[0012] Besonders bevorzugt wird der Verstärkungsfaktor von einer Eichkurve, die den Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von der Temperatur festlegt, vorgegeben. Durch Vorgabe des Verstärkungsfaktors in Form einer Eichkurve ist das erfindungsgemäße Verfahren leicht auf eine geänderte Schienenkontaktkonfiguration anpassbar. Einfaches korrigieren der Eichkurve ermöglicht eine Korrektur von auftretenden Fehlern, z.B. einem Drift des Widerstandes der Sendespule durch Alterungsprozesse.

[0013] Das erfindungsgemäße Schienenkontaktsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist mindestens eine Sendespule, mindestens eine Empfangsspule und mindestens eine Spannungversorgungsschaltung auf. Erfindungsgemäß sind Kontrollmittel vorgesehen, eingerichtet zum Einstellen einer von der Spannungversorgungsschaltung bereitgestellten Versorgungsspannung mindestens eines Schwingkreises der Sendespule, wobei die Kontrollmittel eingerichtet sind, die Versorgungsspannung derart einzustellen, dass der Schwingkreis der Sendespule von einem temperaturunabhängigen Strom durchflossen wird. Das erfindungsgemäße Schienenkontaktsystem realisiert die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens in einfacher und kostengünstiger Weise.

[0014] Bevorzugt umfassen die Kontrollmittel einen Temperaturmesssensor, eingerichtet zur Messung einer Temperatur des Schienenkontakts, bevorzugt der Sendespule, und einen Verstärker, eingerichtet zur Verstärkung der Versorgungsspannung mit einem Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schienenkontaktsystems zeichnet sich durch die Verwendbarkeit von bewährten Standardkomponenten aus und kann als autonomes System eingesetzt werden.

[0015] Besonders bevorzugt verfügen die Kontrollmittel über einen Eichkurvenspeicher, wobei der Eichkurvenspeicher eine Eichkurve mit Verstärkungsfaktoren in Abhängigkeit von der Temperatur umfasst und Mittel, eingerichtet zum Auslesen von Verstärkungsfaktoren in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur aus dem Eichkurvenspeicher und zum Übergeben der ausgelesenen Verstärkungsfaktoren an den Verstärker. Neben der Realisierung der genannten Vorteile der Verwendung einer Eichkurve eignet sich diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schienenkontaktsystems insbesondere für eine Implementierung in Form eines Mikrocomputers der in das Schienenkontaktsystem integriert ist und in dessen Speicher Softwarecodeabschnitte geladen sind, die die Kontrolle der Versorgungsspannung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren steuern.

[0016] Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Schienenkontaktsystem als Achszähler eingesetzt. Dies erhöht die Sicherheit im Schienenverkehr erheblich.

[0017] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.

Zeichnung

[0018] Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der schematischen Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.

Fig. 1

zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Schienenkontaktsystems.

[0019] In Fig. 1 ist stark schematisiert in einem Blockschaltbild ein erfindungsgemäßes Schienenkontaktsystem dargestellt. Die Schienenkontakte 9 der Achszähler werden vom Elektronikeinsatz (Spannungsversorgungsschaltung 4) des Zählpunktes mit Energie versorgt. Jeder Schienenkontakt 9 weist eine Sendespule 1 und eine Empfangsspule 2 auf, die sich relativ zu den Bahnschienen 3 gegenüber liegen. Die Sendespule 1 der Schienenkontakte 9 sowie der Generator 8 und der Kondensator 5 sind als Serienschwingkreis (Schwingkreis) miteinander verschaltet. Der Generator 8 liefert eine rechteckförmige Wechselspannung, die die Senderfrequenz aufweist. Die Güte dieses Schwingkreises wird durch den Ohmschen Widerstand, z.B. den Kupferwiderstand, der Sendespule 1 bestimmt. Dieser Widerstand ist temperaturabhängig, wodurch die Sendeleistung der Sendespule 1, beeinflusst wird. Um diese Beeinflussung zu kompensieren muss der Generator 8 zur Speisung des Schienenkontakts, d.h. der Sendespule 1 einen konstanten Strom, bzw. einen Wechselstrom mit konstantem zeitabhängigen Amplitudenverlauf, liefern. Dadurch bleiben die temperaturabhängigen Widerstandsänderungen der Sendespule 1 ohne Auswirkung auf deren Sendeleistung. In der Sendespule fliesst dadurch ein konstanter Strom, bzw. ein Wechselstrom mit konstantem zeitabhängigen Amplitudenverlauf, der eine konstante Sendeleistung und damit eine konstante Empfangsspannung an der Empfangsspule 2 bewirkt. Ein Temperaturdrift des Schienenkontakts wird dadurch ausgeschlossen. Um einen derartigen konstanten Strom zu liefern sind bei dem erfindungsgemäßen Schienenkontaktsystem Kontrollmittel 10 zum Einstellen der Versorgungsspannung des Serienschwingkreises, also der Sendespule 1, vorgesehen. Die Kontrollmittel sind eingerichtet, die Versorgungsspannung derart einzustellen, dass der Schwingkreis mit der Sendespule 1 von einem temperaturunabhängigen Strom durchflossen wird. Die Versorgungsspannung wird entsprechend variiert. Dazu weist das Schienenkontaktsystem einen Temperatursensor 6 an der Sendespule 1 auf. Die Kontrollmittel umfassen ferner einen Verstärker 7, der die vom Generator gelieferte Versorgungsspannung mit einem Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von einer mit dem Temperaturmesssensor 6 gemessenen Temperatur verstärkt. Unter Verstärken wird ebenfalls ein Abschwächen verstanden, dabei handelt es sich dann um eine Verstärkung mit einem negativen Verstärkungsfaktor. Die Kontrollmittel 10 weisen ferner einen Eichkurvenspeicher 11 auf. In diesem Eichkurvenspeicher ist eine Eichkurve, die Verstärkungsfaktoren in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur wiedergibt, gespeichert. Es sind Mittel 12 zum Auslesen von Verstärkungsfaktoren in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur, symbolisiert durch den dargestellten Doppelpfeil, und zum Übergeben der ausgelesenen Verstärkungsfaktoren an den Verstärker 7, dargestellt durch einen Pfeil, vorhanden. Mit dem dargestellten Schienenkontaktsystem wird eine konstante Spannung am Ausgang des Schienenkontakts, d.h. dessen Empfangsspule, sichergestellt. Die Temperatur des Schienenkontakts wird gemessen und an Kontrollmittel, d.h. eine Schaltung zwischen Spannungversorgung und Schienenkontakt, übergeben. Um einen konstanten Strom zu erhalten, wird die Versorgungsspannung der Sendespule in Abhängigkeit von der Temperatur des Schienenkontakts, bevorzugt der Sendespule, variiert. Die Kontrollmittel umfassen einen Verstärker und haben eine Eichkurve gespeichert. Um einen konstanten Strom in der Sendespule zu erhalten, kontrollieren die Kontrollmittel die Spannung mit der der Schienenkontakt, d.h. dessen Sendespule, versorgt wird in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur und der Eichkurve. Die Eichkurve kann bei Experimenten ermittelt werden. Die Eichkurve beinhaltet die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes der Sendespule.

[0020] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorstehend angegebene Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Ausgleich temperaturabhängiger Schwankungen der Sendeleistung einer von einer Spannungversorgungsschaltung (4) mit einer Versorgungsspannung beaufschlagten Sendespule (1) eines Schienenkontakts (9),
mit dem Verfahrensschritt:

- Kontrollieren der Versorgungsspannung eines Schwingkreises der Sendespule (1) derart, dass der Schwingkreis der Sendespule (1) von einem temperaturunabhängigen Strom durchflossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollieren die Verfahrensschritte:

- Messen einer Temperatur des Schienenkontakts, bevorzugt der Sendespule und

- Verstärken der Versorgungsspannung mit einem Verstärkungsfaktor, Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur

umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsfaktor von einer Eichkurve, die den Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von der Temperatur festlegt, vorgegeben wird.

4. Schienenkontaktsystem zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Sendespule (1), einer Empfangsspule (2) und einer Spannungversorgungsschaltung (4),
dadurch gekennzeichnet, dass
Kontrollmittel (10) zum Einstellen einer von der Spannungversorgungsschaltung (4) bereitgestellten Versorgungsspannung eines Schwingkreises der Sendespule (1) vorgesehen sind, wobei die Kontrollmittel (10) eingerichtet sind, die Versorgungsspannung derart einzustellen, dass der Schwingkreis der Sendespule (1) von einem temperaturunabhängigen Strom durchflossen wird.

5. Schienenkontaktsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrollmittel (10)

- einen Temperaturmesssensor (6), eingerichtet zur Messung einer Temperatur des Schienenkontakts (9), bevorzugt der Sendespule (1) und

- einen Verstärker (7), eingerichtet zur Verstärkung der Versorgungsspannung mit einem Verstärkungsfaktor, in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur

umfasst.

6. Schienenkontaktsystems nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrollmittel (10)

- einen Eichkurvenspeicher (11), wobei der Eichkurvenspeicher (11) eine Eichkurve mit Verstärkungsfaktoren in Abhängigkeit von der Temperatur umfasst und

- Mittel (12), eingerichtet zum Auslesen von Verstärkungsfaktoren in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur aus dem Eichkurvenspeicher (11) und zum Übergeben der ausgelesenen Verstärkungsfaktoren an den Verstärker (7)

aufweisen.

7. Verwendung des Schienenkontaktsystems nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schienenkontaktsystem als Achszähler eingesetzt wird.

Zeichnung