[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion eines Schienenfahrzeugs in einem
Gleisabschnitt, der als elektrischer Schwingkreis konfiguriert ist, bei welchem Verfahren
die Anwesenheit eines Fahrzeugs im Gleisabschnitt durch elektronische Auswertung von
Änderungen der Resonanzfrequenz und/oder der Dämpfung des Schwingkreises erkannt wird.
[0002] Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einem Verfahren zur Detektion von Stra-ßenbahnwagen
in einem Gleisabschnitt von verhältnismäßig geringer Länge, insbesondere einer Länge,
die kleiner ist als die Länge des Straßenbahnwagens. Beispielsweise kann es sich bei
dem Gleisabschnitt um eine Weiche handeln. Das Detektionsverfahren kann dann beispielsweise
dazu dienen, einen Umstellschutz für die Weiche zu realisieren, der verhindert, dass
die Weiche umgestellt werden kann, während sie von einem Schienenfahrzeug überfahren
wird.
[0003] Ein Verfahren dieser Art ist beispielsweise aus
EP 1 741 612 B1 bekannt.
[0004] Der zu sichernde Gleisabschnitt wird dadurch definiert, dass an jedem Ende dieses
Gleisabschnitts die beiden Schienen des Gleises durch einen Kurzschlussverbinder elektrisch
kurzgeschlossen werden. Die beiden Kurzschlussverbinder und die dazwischen liegenden
Schienenabschnitte bilden dann einen elektrischen Stromkreis, der einen gewissen ohmschen
Widerstand aber auch eine gewisse Kapazität und Induktivität aufweist und sich deshalb
wie ein elektrischer (Parallel-) Schwingkreis verhält. Häufig werden die beiden Schienenabschnitte
zusätzlich über einen Kondensator miteinander verbunden, so dass die Kapazität des
Schwingkreises gezielt beeinflusst und damit die Resonanzfrequenz des Schwingkreises
so eingestellt werden kann, dass die Resonanz bei einer für Messzwecke günstigen und
möglichst wenig durch Störsignale verrauschten Frequenz liegt, beispielsweise bei
einer Frequenz von 20 bis 30 kHz.
[0005] Bei bekannten Verfahren dieser Art wird in den durch den Gleisabschnitt gebildeten
Schwingkreis ein Sendesignal mit einer Sendefrequenz eingespeist, die im Idealfall
mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises übereinstimmt. An einer anderen Stelle
im Schwingkreis wird dann eine elektrische Größe (Strom oder Spannung) abgegriffen,
die aufgrund der Anregung des Schwingkreises oszilliert.
[0006] Wenn ein Schienenfahrzeug in den Gleisabschnitt einfährt, so befindet sich zeitweise
mindestens eine Achse des Fahrzeugs innerhalb des Gleisabschnitts, so dass die beiden
Schienenabschnitte durch diese Achse und die zugehörigen Räder elektrisch kurzgeschlossen
werden. Dadurch kommt es zu einer deutlichen Veränderung der Resonanzfrequenz und
der Dämpfung.
[0007] Wenn der Achsabstand des Fahrzeugs größer ist als die Länge des Gleisabschnitts,
kann es jedoch auch vorkommen, dass sich das Fahrzeug über dem Gleisabschnitt befindet
aber sich innerhalb dieses Abschnitts keine Achse befindet, durch die die Schienen
kurzgeschlossen werden. Aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit der unteren Oberfläche
des Wagenkastens, der sich in geringem Abstand zu den Schienen befindet, ergeben sich
dennoch leichte Änderungen der Induktivität und der Kapazität und damit der Resonanzfrequenz
und der Dämpfung, so dass bei ausreichender Messgenauigkeit auch in dieser Situation
die Anwesenheit des Fahrzeugs erkannt werden kann.
[0008] Speziell bei Straßenbahnen besteht die Besonderheit, dass der Gleisabschnitt unter
Umständen auch von Straßenfahrzeugen überfahren werden kann, die dann die Anwesenheit
eines Schienenfahrzeugs vortäuschen können.
[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, die Genauigkeit und Verlässlichkeit des Detektionsverfahrens
zu verbessern.
[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verfahren die folgenden
Schritte aufweist:
- Anregen des Schwingkreises mit einem Sendesignal, das eine einstellbare Sendefrequenz
f_s hat,
- Empfangen eines Empfangssignals, das für eine Oszillation des Schwingkreises repräsentativ
ist,
- Regeln der Sendefrequenz f_s auf die Resonanzfrequenz des Schwingkreises, und
- Entscheiden, ob sich ein Fahrzeug im Gleisabschnitt befindet, anhand eines Kriteriums,
das eine Auswertung des Sendesignals und des Empfangssignals bei fortlaufender Regelung
der Sendefrequenz einschließt.
[0011] Bei diesem Verfahren dient die Regelung der Sendefrequenz nicht nur zur Abstimmung
des Senders auf die Resonanzfrequenz des Schwingkreises vor Beginn der eigentlichen
Messung, sondern vielmehr wird die Regelung bei laufender Messung fortgesetzt. Das
hat den Vorteil, dass der Schwingkreis während der gesamten Messdauer in Resonanz
ist, insbesondere auch dann, wenn der Schwingkreis durch ein zu detektierendes Fahrzeug
verstimmt wird. So erhält man aufgrund der Resonanz über die gesamte Messdauer hinweg
ein Empfangssignal mit hoher Amplitude, das deutlich über dem Rauschpegel liegt und
gut auswertbar ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die im Rahmen der Regelung
auf die Resonanzfrequenz variierende Sendefrequenz f_s unmittelbar zur Auswertung
herangezogen werden kann, so dass sich insbesondere Frequenzverschiebungen leichter
detektieren lassen.
[0012] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0013] In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Sendesignal um ein Stromsignal,
und das Empfangssignal ist ein zwischen zwei Punkten des Schwingkreises abgegriffenes
Spannungssignal. Wenn man die komplexe Amplitude des empfangenen Spannungssignals
durch die komplexe Amplitude des Stromsignals dividiert, erhält man als Übertragungsfunktion
eine komplexe Größe mit der Dimension einer Impedanz, die als "Transimpedanz" bezeichnet
werden soll und die sich gut für eine elektronische Auswertung der Sende- und Empfangssignale
hinsichtlich einer Änderung der Resonanzfrequenz und/oder der Dämpfung des Schwingkreises
auswerten lässt.
[0014] Da der durch den Gleisabschnitt gebildete Schwingkreis sich wie ein Parallelschwingkreis
verhält (Parallelschaltung von Kapazität und Induktivität), weist der Betrag der Transimpedanz
bei Resonanz ein Maximum auf, und die Phase der Transimpedanz stimmt bei Resonanz
mit der Phase des Sendesignals überein. Anders gesagt ist der Resonanzfall dadurch
gekennzeichnet, dass die relative Phase des Empfangssignals in Bezug auf die Phase
des Sendesignals bei 0° liegt. Diese relative Phase eignet sich somit als Rückkopplungssignal
für die Regelung der Sendefrequenz im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens und
ermöglicht zugleich eine empfindliche Detektion von Veränderungen der Resonanzfrequenz.
[0015] In einer Ausführungsform wird zur Regelung der Sendefrequenz ein digitaler Frequenzregler
eingesetzt. Zum Beispiel können das Sendesignal und das Empfangssignal mit Analog/Digital-Wandlern
digitalisiert werden, so dass sich mit einem digitalen Phasendetektor die Phasendifferenz
zwischen den beiden Signalen feststellen lässt. Anhand der Phasendifferenz wird dann
ein numerischer Oszillator angesteuert, der die Frequenz des Sendesignals so regelt,
dass die Phasendifferenz auf dem Wert 0° gehalten wird. Das digitale Ausgangssignal
des Oszillators wird dann in einem Digital/Analog-Wandler in ein analoges Signal umgewandelt
und verstärkt, um das Sendesignal zu bilden.
[0016] Die digitale Auswertung der Sende- und Empfangssignale zur Entscheidung, ob der Gleisabschnitt
besetzt oder frei ist, kann ebenfalls mit einer digitalen Messeinheit oder vorzugsweise,
aus Gründen der Redundanz, mit mehreren parallel arbeitenden digitalen Messeinheiten
erfolgen. Eine hohe Funktionssicherheit lässt sich dadurch erreichen, dass die Messeinheiten
unabhängig von dem digitalen Frequenzregler arbeiten.
[0017] In der Messeinheit können die digitalisierten Sende- und Empfangssignale durch schnelle
Fourier-Transformation (FFT) in Spektren umgewandelt werden. Durch Division der komplexen
Amplituden der beiden Spektren erhält man dann auf digitalem Wege ein Transimpedanzspektrum,
das je nach Zustand des Schwingkreises einen Peak bei einer bestimmten Frequenz (der
Resonanzfrequenz) aufweist. Wenn sich kein Fahrzeug auf dem Gleisabschnitt befindet,
müssen der Betrag und die Phase der Transimpedanz bei der Peakfrequenz innerhalb eines
eng begrenzten Fensters liegen.
[0018] Die Entscheidungsinstanz, die entscheidet, ob sich ein Fahrzeug auf dem Gleisabschnitt
befindet, kann ein zweiwertiges Ausgangssignal (besetzt/frei) liefern. Für den Zustandswechsel
von "besetzt" nach "frei" kann dabei ein kleineres Fenster vorgesehen sein als für
den Zustandswechsel von "frei" nach "besetzt", so dass das System ein gewisses Hystereseverhalten
aufweist.
[0019] Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
[0020] Es zeigen :
- Fig. 1
- ein Schaltungsdiagramm eines Gleisabschnitts, der als elektrischer Schwingkreis konfiguriert
ist, zusammen mit einer Detektionseinrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens;
- Fig. 2
- ein Blockdiagramm eines digitalen Oszillators zur Erzeugung eines Sendesignals mit
geregelter Frequenz;
- Fig. 3
- graphische Darstellungen des Betrages einer Transimpedanz des Schwingkreises als Funktion
der Frequenz, für Zustände mit oder ohne Fahrzeug auf dem Gleisabschnitt;
- Fig. 4
- graphische Darstellungen der Phase der Transimpedanz als Funktion der Frequenz für
die gleichen Zustände wie in Fig. 3;
- Fig. 5
- ein Blockdiagramm einer Messeinheit zur Detektion eines Fahrzeugs auf dem Gleisabschnitt;
- Fig. 6
- ein Beispiel eines Impedanz/Frequenz-Spektrums mit Toleranzfenstern zur Bestimmung
des Detektionsergebnisses; und
- Fig. 7
- ein detaillierteres Blockdiagramm der in Fig. 1 gezeigten Detektionseinrichtung .
[0021] In Fig. 1 ist ein Gleisabschnitt 10 gezeigt, dessen Schienen 12 zusammen mit zwei
Kurzschlussverbindern 14, die den Gleisabschnitt an beiden Enden begrenzen, einen
elektrischen Schwingkreis 16 bilden. An den Schwingkreis 16 ist eine elektronische
Detektionseinrichtung 18 angeschlossen, die an einer Einspeisungsstelle S ein Sendesignal
I_s als Stromsignal in die beiden Schienen 12 einspeist und an einer Empfangsstelle
E ein Empfangssignal U_e als Spannungssignal von den Schienen 12 abgreift.
[0022] Parallel zu den Kurzschlussverbindern 14 ist zwischen die beiden Schienen 12 des
Gleisabschnitts ein Kondensator C geschaltet, mit dem sich die Eigenfrequenz des Schwingkreises
16 nach Bedarf einstellen lässt. Typischerweise liegt diese Eigenfrequenz im Bereich
von 20 bis 30 kHz.
[0023] In Fig. 2 ist eine Oszillator- und Frequenzreglereinheit 20 gezeigt, die Teil der
Detektionseinrichtung 18 ist und das Sendesignal I_s erzeugt, mit dem der Schwingkreis
16 zu Schwingungen angeregt wird. Das analoge, am Ausgang eines Verstärkers 22 anliegende
Sendesignal I_s wird intern abgegriffen und gemessen, und die gemessene Stromstärke
wird an einen Analog/Digital-Wandler 24 zurückgemeldet. Die an der Empfangsstelle
des Schwingkreises 16 als Empfangssignal U_e abgegriffene Spannung wird an einen weiteren
Analog/Digital-Wandler 26 der Oszillator- und Frequenzreglereinheit übermittelt. Ein
Digitalrechner 28 weist als Eingangsstufe einen Phasendetektor 30 auf, der die digitalisierten
Sende- und Empfangssignale von den Analog/Digital-Wandlern 24, 26 aufnimmt und daraus
die relative Phase ϕ des Empfangssignals relativ zum Sendesignal berechnet. Eine Vergleichsstufe
32 vergleicht die relative Phase ϕ mit dem Sollwert 0° und übergibt das Vergleichsergebnis
an eine Regelstufe 34 (beispielsweise einen PID-Regler), der abhängig vom Vergleichsergebnis
den einen Sollwert für die Sendefrequenz f_s erzeugt. Anhand des so erhaltenen Sollwertes
erzeugt ein numerischer Oszillator 38 ein beispielsweise sinusförmiges digitales Sendesignal
mit der Sendefrequenz f_s. Dieses Signal wird in einem Digital/Analog-Wandler 40 in
ein analoges Signal umgewandelt, das dann im Verstärker 22 verstärkt wird und das
analoge Sendesignal I_s bildet.
[0024] In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Phasendetektor 30 ein frequenzselektiver
Phasendetektor, der das Empfangssignal nur in einem engen Frequenzband um die Sendefrequenz
auswertet. Dadurch können Störsignale ausgeblendet werden, die ansonsten den Phasendetektor
stören können. Realisiert werden kann dies zum Beispiel mit einem dem eigentlichen
Phasendetektor vorgeschalteten Bandpass oder durch Phasenmessung mittels Diskreter
Fourier-Transformation. Die Eingangsdaten für den Phasendetektor umfassen in diesem
Fall neben dem Senderstrom und der Empfängerspannung auch die aktuelle Sendefrequenz.
[0025] Die Transimpedanz Z des Schwingkreises 16 ist definiert als der Quotient aus der
komplexen Amplitude des Empfangssignals U_e und der komplexen Amplitude des Sendesignals
I_s . Der Schwingkreis 16 verhält sich elektrisch wie ein Parallelschwingkreis, in
dem die Kapazität und die Induktivität parallel geschaltet sind. Im Resonanzfall,
also wenn die Sendefrequenz f_s der Eigenfrequenz des Schwingkreises übereinstimmt,
nimmt der Betrag der Transimpedanz Z ein Maximum an, und die Phase der komplexen Transimpedanz
(die gleich der Phasendifferenz ϕ zwischen Empfangssignal und Sendesignal ist) nimmt
den Wert 0° an.
[0026] In Fig. 3 wird durch eine in durchgezogener Linie dargestellte Kurve F der Betrag
der Transimpedanz |Z| als Funktion der Sendefrequenz f_s für den Fall angegeben, dass
der Gleisabschnitt frei ist, sich also kein Fahrzeug auf diesem Gleisabschnitt befindet,
und die Eigenfrequenz des Schwingkreises 16 auf 20 kHz eingestellt ist. Die Kurve
F hat deshalb ein deutliches Maximum bei 20 kHz.
[0027] Entsprechend wird in Fig. 4 durch die in durchgezogener Linie dargestellte Kurve
F' der Betrag der Transimpedanz als Funktion der Sendefrequenz für den Fall angegeben,
dass der Gleisabschnitt frei ist. Man sieht, dass diese Kurve die 0°-Linie bei 20
kHz schneidet.
[0028] Unter diesen Bedingungen regelt die Oszillator- und Frequenzreglereinheit 20 die
Sendefrequenz f_s auf den Resonanzwert von 20 kHz.
[0029] Wenn dagegen ein Fahrzeug in den Gleisabschnitt 10 einfährt oder diesen verlässt,
so dass sich mindestens eine Fahrzeugachse auf dem Gleisabschnitt befindet und die
Schienen 12 kurzschließt, so führt dies zu einer deutlichen Abnahme der Transimpedanz
und zu einer Verschiebung der Resonanzfrequenz. Dieser Fall wird in Figuren 3 und
4 durch punktiert eingezeichnete Kurven E und E' dargestellt. Gestrichelt eingezeichnete
Kurven B und B' illustrieren den Fall, dass der Gleisabschnitt 10 besetzt ist, d.
h., dass sich ein Fahrzeug auf dem Gleisabschnitt befindet, jedoch keine Achse des
Fahrzeugs innerhalb des Gleisabschnitts liegt, so dass die Schienen 12 nicht kurzgeschlossen
werden. In dem Fall ergibt sich lediglich eine geringe Verschiebung der Resonanzfrequenz
und eine geringe Abnahme der maximalen Transimpedanz infolge der Metallfläche des
Fahrzeugaufbaus des Fahrzeugs.
[0030] Wenn der Gleisabschnitt 10 ein Abschnitt eines Straßenbahngleises ist und beispielsweise
von einem PKW überfahren wird, so kann die Abweichung der Transimpedanzkurven von
den Kurven F und F' kleiner oder größer sein als bei den Kurven B und B'. Allein anhand
dieses Unterschiedes ist es jedoch in der Regel nicht möglich, zuverlässig zu entscheiden,
ob sich wirklich ein Schienenfahrzeug auf dem Gleisabschnitt befindet und deshalb
die Weiche nicht umgestellt werden darf, oder ob der Gleisabschnitt lediglich von
einem PKW überfahren wird.
[0031] In Fig. 5 ist als Blockdiagramm eine Messeinheit 42 dargestellt, die dazu dient,
anhand des Sendesignals und des Empfangssignals U_s zu entscheiden, ob der Gleisabschnitt
frei oder von einem Schienenfahrzeug besetzt ist. Das Sendesignal und das Empfangssignal
werden jeweils mittels eines Analog/Digital-Wandlers 44 bzw. 46 digitalisiert. Die
digitalisierten Signale werden in einer Prozessoreinheit 48 jeweils einer schnellen
Fourier-Transformation (FFT) unterzogen, so dass man die Spektren der komplexen Amplituden
des Sendesignals und des Empfangssignals erhält. Ein Divisionsglied 50 berechnet aus
diesen komplexen Amplituden die gleichfalls komplexe Transimpedanz Z als Funktion
der Frequenz. Die Amplituden des Sendesignals, des Empfangssignals und der Transimpedanz,
jeweils als Funktionen der Frequenz f, werden an ein Auswahlglied 52 übergeben, das
eine Frequenz f_pk sucht, bei der der Betrag der Transimpedanz maximal ist. Diese
Frequenz f_pk sowie die Transimpedanz Z und das Sendesignal I_s bei dieser Frequenz
werden an ein Entscheidungsmodul 54 übergeben, das anhand dieser Größen feststellt,
in welchem Zustand sich der Gleisabschnitt 10 befindet.
[0032] Zur Vereinfachung soll angenommen werden, dass das Entscheidungsmodul 54 als Ergebnis
nur ein zweiwertiges Signal liefert, das entweder den Wert "frei" oder den Wert "besetzt"
haben kann.
[0033] Ein Beispiel für einen möglichen Entscheidungsalgorithmus soll anhand der Fig. 6
illustriert werden, die ein vereinfachtes Spektrum (Funktion der Frequenz f) des Betrages
|Z| der Transimpedanz darstellt. Der Einfachheit halber sind hier nur zwei Peaks P1
und P2 gezeigt, die sich in ihrer Frequenzlage und Amplitude unterscheiden. Der Peak
P1 repräsentiert den Fall, dass der Gleisabschnitt frei ist, während der Peak P2 den
Fall repräsentiert, dass der Gleisabschnitt durch ein Schienenfahrzeug besetzt ist.
Der Peak P1 liegt innerhalb von zwei ineinander geschachtelten und unterschiedlich
großen Fenstern W1 und W2, die jeweils sowohl in der Dimension f (Frequenz) als auch
in der Dimension |Z| (Amplitude) eine gewisse Ausdehnung haben. Streng genommen handelt
es sich bei diesen Fenstern um dreidimensionale Fenster, die auch in der Dimension
der Phase der Transimpedanz eine gewisse Ausdehnung haben, was jedoch in dem zweidimensionalen
Diagramm in Fig. 6 nicht dargestellt werden kann. In der Dimension der Phase sind
die Fenster auf die Phasendifferenz 0° zentriert und haben nur eine geringe Ausdehnung,
so dass sichergestellt ist, dass ein gefundener Peak nur dann ausgewertet wird, wenn
die Phase nahezu 0° ist und der Schwingkreis somit in Resonanz ist.
[0034] Die Abmessungen des Fensters W1 in den Dimensionen Frequenz und Amplitude sind so
gewählt, dass ein Peak nur dann innerhalb dieses Fensters liegt, wenn der Gleisabschnitt
wirklich frei ist, sich also keine Fahrzeugachse im Gleisabschnitt befindet (Kurven
E und E' in Figuren 3 und 4) und sich auch kein Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs
über dem Gleisabschnitt befindet (Kurven B und B' in Figuren 3 und 4). Wenn der Peak
innerhalb dieses Fensters W1 liegt, ist das Entscheidungsergebnis deshalb "frei".
Wenn nun ein PKW den Gleisabschnitt überfährt, so führt dies zu einer Verlagerung
des Peaks, jedoch ist diese Verlagerung so gering, dass der Peak immer noch innerhalb
des größeren Fensters W2 bleibt. Das Entscheidungsmodul 54 verbleibt dann in dem Zustand
"frei". Wenn jedoch ein Schienenfahrzeug in den Gleisabschnitt einfährt, so verursacht
mindestens eine Achse einen Kurzschluss, und der Peak verlagert sich zu einem Punkt
außerhalb des Fensters W2, (Peak P2). Daraufhin wechselt das Entscheidungsmodul 54
in den Zustand "besetzt". Wenn dann die Achse des Schienenfahrzeugs dann den Gleisabschnitt
wieder verlässt, sich aber der Wagenkasten immer noch über dem Gleisabschnitt befindet,
so wandert der Peak wieder in das Fenster W2 zurück, bleibt aber außerhalb des Fensters
W1. Unter diesen Umständen verbleibt das Entscheidungsmodul im Zustand "besetzt".
Erst wenn der Peak wieder in das Fenster W1 wandert, ändert sich der Zustand wieder
in "frei".
[0035] In Fig. 7 ist ein detaillierteres Blockdiagramm der kompletten Detektionseinrichtung
18 gezeigt. In diesem Beispiel umfasst die Detektionseinrichtung die Oszillator- und
Frequenzreglereinheit 20 sowie zwei unabhängig voneinander arbeitende Messeinheiten
42, die beide den in Fig. 5 gezeigten Aufbau haben. Eine Trennstufe 56 ist dazu vorgesehen,
das von der Oszillator- und Frequenzreglereinheit 20 erzeugte Sendesignal I_s aufzuteilen
in ein Signal, das in den Schwingkreis 16 eingespeist wird, und Signale, die an die
Sendesignal-Eingänge der beiden Messeinheiten 42 angelegt werden. Eine weitere Trennstufe
58 ist dazu vorgesehen, das vom Schwingkreis empfangene Empfangssignal U_e aufzuteilen
in ein Signal, das an die Oszillator- und Frequenzreglereinheit 20 zurückgemeldet
wird, und Signale, die an die Empfangssignal-Eingänge der beiden Messeinheiten 42
angelegt werden. Insgesamt bildet somit die Detektionseinrichtung 18 ein redundantes
Messsystem, bei dem die beiden Messeinheiten 42 unabhängig voneinander und auch unabhängig
von der Oszillator- und Frequenzreglereinheit 20 arbeiten, so dass die Störanfälligkeit
auf ein Minimum reduziert wird.
1. Verfahren zur Detektion eines Schienenfahrzeugs in einem Gleisabschnitt (10), der
als elektrischer Schwingkreis (16) konfiguriert ist, bei welchem Verfahren die Anwesenheit
eines Fahrzeugs im Gleisabschnitt durch elektronische Auswertung von Änderungen der
Resonanzfrequenz und der Dämpfung des Schwingkreises (16) erkannt wird,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- Anregen des Schwingkreises (16) mit einem Sendesignal (I_s), das eine einstellbare
Sendefrequenz f_s hat,
- Empfangen eines Empfangssignals (U_e), das für eine Oszillation des Schwingkreises
(16) repräsentativ ist,
- Regeln der Sendefrequenz f_s auf die Resonanzfrequenz des Schwingkreises (16), und
- Entscheiden, ob sich ein Fahrzeug im Gleisabschnitt befindet, anhand eines Kriteriums,
das eine Auswertung des Sendesignals (I_s) und des Empfangssignals (U_e) bei fortlaufender
Regelung der Sendefrequenz einschließt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Sendesignal (I_s) ein periodisch oszillierendes
Stromsignal ist und das Empfangssignal (U_e) ein Spannungssignal ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem durch Division der komplexen Amplitude des Empfangssignals
durch die komplexe Amplitude des Sendesignals eine komplexe Übertragungsfunktion berechnet
und weiter ausgewertet wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zur Regelung der Sendefrequenz
f_s ein digitaler Frequenzregler eingesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der digitale Frequenzregler Teil einer Oszillator-
und Frequenzreglereinheit (20) ist, in der durch Vergleich der Phasendifferenz (ϕ)
zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal ein Sollwert für die Sendefrequenz
f_s gebildet wird, mit einem numerischen Oszillator (38) ein oszillierendes digitales
Signal mit einer dem Sollwert entsprechenden Frequenz gebildet wird, aus dem dann
durch Digital/Analog-Umwandlung das Sendesignal (I_s) gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der digitale Frequenzregler einen frequenzselektiven
Phasendetektor aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Entscheidung, ob sich
ein Fahrzeug im Gleisabschnitt befindet, von mindestens einer digitalen Messeinheit
(42) getroffen wird, die unabhängig von der Oszillator- und Frequenzreglereinheit
(20) arbeitet.
8. Verfahren nach Ansprüchen 3 und 7, bei dem das Sendesignal (I_s) und das Empfangssignal
(U_e) digitalisiert und jeweils durch eine digitale Fourier-Transformation in ein
Spektrum umgerechnet werden, aus den Spektren die Transimpedanz (Z) als Funktion der
Zeit berechnet wird, ein Frequenzwert aufgesucht wird, bei dem der Betrag der Transimpedanz
maximal ist, und zur Entscheidung, ob sich ein Fahrzeug im Gleisabschnitt befindet,
geprüft wird, ob sich das Maximum des Betrages der Transimpedanz in einem vorgegebenen
Frequenz- und Amplitudenfenster (W1, W2) befindet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem ein Entscheidungsmodul (54), das die Entscheidung
trifft, ob sich ein Fahrzeug im Gleisabschnitt befindet, von einem Zustand "besetzt"
in einen Zustand "frei" wechselt, wenn das Maximum in einem ersten Fenster (W1) liegt,
und von dem Zustand "frei" erst dann wieder in den Zustand "besetzt" zurückkehrt,
wenn das Maximum außerhalb eines größeren zweiten Fensters (W2) liegt.
10. Vorrichtung zur Detektion eines Schienenfahrzeugs in einem Gleisabschnitt (10), gekennzeichnet durch eine elektronische Detektionseinrichtung (18), die dazu konfiguriert ist, das Verfahren
nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
11. Softwareprodukt mit Programmcode, der, wenn er in eine elektronische Detektionseinrichtung
(18) nach Anspruch 9 geladen ist, die Detektionseinrichtung veranlasst, das Verfahren
nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.