VERFAHREN ZUR ERHÖHUNG DER STÖRSICHERHEIT EINES RADSENSORS UND RADSENSOR ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Störsicherheit eines Radsensors, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage, wobei in mindestens einem Sensorkanal ein Sendesignal erzeugt wird, das induktiv mit einem Empfangssignal gekoppelt ist, welches einer Auswerteeinrichtung zur Erfassung einer Magnetfeldänderung infolge eines das Gleis überfahrenden Schienenfahrzeuges zugeführt ist sowie einen Radsensor zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Radsensoren werden im Bahnwesen für die Gleisfreimeldung, aber auch für andere Schalt- und Meldeaufgaben eingesetzt. Dabei wird überwiegend die magnetfeldbeeinflussende Wirkung der Eisenräder der Schienenfahrzeuge ausgenutzt. Für die Fahrtrichtungserkennung werden zweikanalige Sensoren benötigt. Beim Überfahren eines Fahrzeugrades erzeugen die beiden Sensorkanäle nacheinander zeitlich versetzte Signale, die zur Fahrtrichtungserkennung benutzt werden.

[0003] Die nach dem induktiven Wirkprinzip arbeitenden Radsensoren lassen sich neben der ein- oder zweikanaligen Bauweise auch in Näherungsschalter, die die Rückwirkung der Eisenräder auf einen ein Magnetfeld erzeugenden Sensor erfassen, und die Eisenbahnschienen umgreifende Systeme mit getrenntem Sender und Empfänger einteilen. Durch das überfahrende Rad entsteht im Empfangssystem des Sensors eine Empfangsspannung in der Form einer Abrollkurve, die auch als Glockenkurve bezeichnet wird. Bei Über- oder Unterschreitung - je nach Polung und Spulenanordnung - einer festen Schaltschwelle gilt das Rad als erkannt. Die Erfindung bezieht sich auf einen induktiv arbeitenden ein- oder zweikanaligen Radsensor mit getrenntem Sender und Empfänger.

[0004] Allen induktiv arbeitenden Sensoren ist gemeinsam, dass sie störempfindlich sind gegenüber induktiv eingekoppelten Störspannungen im Bereich der Arbeitsfrequenz.

[0005] Eine Quelle dafür sind die seit einigen Jahren, beispielsweise beim ICE3, eingesetzten Wirbelstrombremsen, die durch ihren Aufbau und ihre Position in Schienennähe eine ähnlich hohe Beeinflussung der Empfangsspannung wie die eigentlichen Räder verursachen und somit zu Fehlzählungen führen können. Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel der Wirbelstrombremse näher ausgeführt, ohne dass eine Beschränkung auf diese spezielle Störsignalquelle beabsichtigt ist. Vielmehr bezieht sich der Gegenstand der Erfindung auf jegliche Beeinträchtigung der Störsicherheit, die durch Wirbelstrombremsen und andere, ähnlich wirkende Quellen verursacht sind.

[0006] Um die Störsicherheit der Sensoren gegenüber diesen Störgrößen zu erhöhen, sind verschiedene sensorbauartspezifische Lösungsansätze bekannt. Bei den gattungsgemäßen Radsensoren mit getrennten Sender- und Empfängerschwingkreisen wird gemäß der DE 10 122 980 A1 vorgeschlagen, die Resonanzfrequenz des Empfängerschwingkreises gegenüber der Sendefrequenz zu verändern, um insbesondere den Störeinfluss der Wirbelstrombremse zu unterdrücken. Die EP 1 473 208 A1 beschreibt eine codierung zur Störunterdrückung.

[0007] Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Schaltschwelle derart zu justieren, dass die Beeinflussung der Wirbelstrombremse gerade noch nicht die Schaltschwelle überschreitet und somit nicht als Raderkennung interpretiert wird, während das Rad selbst eine noch stärkere Beeinflussung hervorruft, die oberhalb der Schaltschwelle liegt, und somit korrekt detektiert werden kann. Diese Lösung setzt eine genaue Messung der Störbeeinflussung durch die Wirbelstrombremsen voraus und ist folglich sehr aufwendig und außerdem unzuverlässig.

[0008] Eine Alternative zur Schaltschwellenjustierung ist eine Justierung der Wirbelstrombremse, damit eine maximal zulässige Beeinflussung nicht überschritten wird. Diese Lösung ist gleichermaßen aufwendig und unzuverlässig und darüber hinaus wenig praktikabel.

[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erhöhung der Störsicherheit eines Radsensors sowie einen dazu geeigneten Radsensor anzugeben, die auf einfache Weise eine erhöhte Störsicherheit gegenüber Störspannungen verschiedener Ursachen ermöglichen.

[0010] Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Pegelabstand zwischen einem auszuwertenden Nutzsignal und einem Störsignal in Abhängigkeit von einer störsignalspezifischen Phasendifferenz zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal maximiert wird.

[0011] Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass die Wirbelstrombremse im Gegensatz zum Rade durch ihren induktiv wirkenden Aufbau die Phasenlage zwischen Sendesignal und Empfangssignal verändert. Diese Veränderung der Phasenlage wird zur Reduktion der Störbeeinflussung genutzt. Die Schaltschwellen zur Raderkennung bedürfen folglich keiner aufwendigen und genauen Justage. Ebenso entfällt eine Justierung jeder einzelnen Wirbelstrombremse an dem Schienenfahrzeug.

[0012] Ein Radsensor zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Maximierung eines Pegelabstandes zwischen einem auszuwertenden Nutzsignal und einem Störsignal in Abhängigkeit von einer störsignalspezifischen Phasendifferenz zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal vorgesehen ist. Üblicherweise ist empfängerseitig ein auf das Sendesignal synchronisierter Gleichrichter vorgesehen, der die Empfangsspannung liefert. Bei Radüberfahrt entsteht das Nutzsignal in Form einer auszuwertenden Abrollkurve oder Glockenkurve. Das Nutzsignal ist pegelmäßig abhängig von der Phasenlage zwischen Sendesignal und Empfangssignal. Diese Abhängigkeit wird als störsignalspezifische Phasendifferenz ermittelt und zur Störsignalunterdrückung benutzt.

[0013] Dazu ist gemäß Anspruch 2 vorgesehen, dass die Phasenlage des Empfangssignals auf einen maximalen Pegelwert des Empfangssignals geregelt wird, wobei dazu gemäß Anspruch 5 ein einstellbarer Phasenschieber dient. Dabei kann entweder das Synchronisationssignal des Gleichrichters oder das Empfangssignal selbst geregelt bzw. verschoben werden. Die eingestellte Phasenlage liefert somit den größtmöglichen Pegelwert des Empfangssignals. Eine weitere Phasenverschiebung des Empfangssignals durch eine Wirbelstrombremse führt automatisch zu einer Reduzierung der Beeinflussung, weil die maximale Beeinflussung nicht mehr erreicht wird.

[0014] Eine andere bevorzugte Ausführungsform zur Maximierung des Pegelabstandes zwischen Nutzsignal und Störsignal besteht gemäß Anspruch 3 bzw. gemäß Anspruch 6 darin, dass die Phasendifferenz ermittelt wird und zur Dämpfung des verursachenden Störsignals verwendet wird. Das Phasenlagensignal wird dabei mit dem eigentlichen Empfangssignal derart verknüpft, dass eine Phasenveränderung dämpfend auf das Empfangssignal wirkt, wodurch diese störsignalbedingte Beeinflussung reduziert oder ausgelöscht wird.

[0015] Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert:

[0016] Es zeigen:

Figur 1

ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines Radsensors und

Figur 2

eine zweite Ausführungsform eines Radsensors in gleichartiger Darstellung wie Figur 1

[0017] Beide Figuren veranschaulichen jeweils einen Sensorkanal mit einem Sender 1 und einem Empfänger 2, welche beiderseits einer Eisenbahnschiene 3 angeordnet und induktiv gekoppelt 4 sind. Sender 1 und Empfänger 2 sind als Schwingkreise ausgebildet. Bei Radüberfahrt durch ein Schienenfahrzeug verändert sich die Kopplung 4 und damit die Empfangswechselspannung derart, dass eine Abrollkurve in Form einer Glockenkurve entsteht. Diese Signalüberhöhung wird zur Raderkennung benutzt. Die Empfangswechselspannung 5 wird phasensynchron zum Sender 1 gleichgerichtet 6, im nachfolgenden Tiefpass 7 geglättet und anschließend verstärkt 8. Das resultierende analoge Signal 9 wird in einer Auswerteeinrichtung 10, vorzugsweise einen Mikroprozessor, bewertet.

[0018] Um eine Störung der Signalverarbeitung durch eine Wirbelstrombremse zu minimieren, ist gemäß Figur 1 vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung 10 einen Sensorabgleich mittels eines variablen Phasenschiebers 11 durchführt. Dazu erzeugt die Auswerteeinrichtung 10 ein Steuersignal 12, das den Phasenschieber 11 derart einregelt, dass ausgehend von dem ursprünglichen Synchronisationssignal 13 des Senders 1 das Empfangssignal 5 so lange verschoben wird 14, bis das analoge Signal 9 ein Maximum erreicht. Auf diese Weise werden störsignalverursachte Phasenverschiebungen, d. h. Phasendifferenzen zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal quasi zurückgeregelt, so dass das auszuwertende Signal 9 im optimalen Phasenbereich zur Raderkennung liegt und im suboptimalen Phasenbereich der Störbeeinflussung.

[0019] Bei der in Figur 2 veranschaulichten Ausführungsform wird die Phasendifferenz 16 zwischen Sendesignal 13 und Empfangssignal 5 in einer Verarbeitungseinheit 15 ermittelt und der Auswerteeinrichtung 10 zugeführt. Die Auswerteeinrichtung 10 bewertet in Abhängigkeit von der ermittelten Phasendifferenz 16 das analoge Signal 9 bezüglich seines Pegels, wobei ein der Phasendifferenz 16 entsprechender Störpegel abgezogen wird. Bei dieser Variante ist ein Sensorabgleich, d. h. eine Phaseneinstellung mittels eines Phasenschiebers 11 gemäß Fig. 1, entbehrlich. Grundsätzlich kann die Ermittlung der Phasendifferenz 16 durch die Verarbeitungseinheit 15 auch von der Auswerteeinrichtung 10 mit übernommen werden, wodurch eine spezielle Verarbeitungseinheit 15 entfallen kann.

Ansprüche

1. Verfahren zur Erhöhung der Störsicherheit eines Radsensors, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage, wobei in mindestens einem Sensorkanal ein Sendesignal (13) erzeugt wird, das induktiv mit einem Empfangssignal (5) gekoppelt (4) ist, welches einer Auswerteeinrichtung (10) zur Erfassung einer Magnetfeldänderung in Folge eines das Gleis (3) überfahrenden Schienenfahrzeugs zugeführt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Pegelabstand zwischen einem auszuwertenden Nutzsignal und einem Störsignal in Abhängigkeit von einer störsignalspezifischen Phasendifferenz (16) zwischen dem Sendesignal (13) und dem Empfangssignal (5) maximiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Pegelabstand maximiert wird, indem die Phasenlage des Empfangssignals (5) auf einen maximalen Pegelwert des Empfangssignals (5) geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Pegelabstand maximiert wird, indem die Phasendifferenz (16) ermittelt und zur Dämpfung des verursachenden Störsignals verwendet wird.

4. Radsensor zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Maximierung eines Pegelabstandes zwischen einem auszuwertenden Nutzsignal und einem Störsignal in Abhängigkeit von einer störsignalspezifischen Phasendifferenz (16) zwischen dem Sendesignal (13) und dem Empfangssignal (5) vorgesehen ist.

5. Radsensor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen Phasenschieber (11) aufweist, der auf einen maximalen Pegelwert des Empfangssignals (5) regelbar ist.

6. Radsensor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Verarbeitungseinheit (15) zur Detektion der Phasendifferenz (16) aufweist, die eine Dämpfungseinheit zur Dämpfung des verursachenden Störsignals beaufschlagt.

Claims

1. Method for increasing the interference resistance of a wheel sensor, in particular for a track-free signaling installation, wherein a transmission signal (13) is produced in at least one sensor channel and is inductively coupled (4) to a received signal (5) which is supplied to an evaluation device (10) in order to detect a magnetic field change as a consequence of a rail vehicle traveling over the track (3), characterized in that
a level separation between a useful signal to be evaluated and an interference signal is maximized as a function of an interference-signal-specific phase difference (16) between the transmission signal (13) and the received signal (5).

2. Method according to Claim 1,
characterized in that
the level separation is maximized by regulating the phase angle of the received signal (5) at a maximum level value of the received signal (5).

3. Method according to Claim 1,
characterized in that
the level separation is maximized by determining the phase difference (16) and by using it to attenuate the interference signal causing it.

4. Wheel sensor for carrying out the method according to one of the preceding claims,
characterized in that
a device is provided in order to maximize a level separation between a useful signal to be evaluated and an interference signal as a function of an interference-signal-specific phase difference (16) between the transmission signal (13) and the received signal (5).

5. Wheel sensor according to Claim 4,
characterized in that
the device has a phase shift (11) which can be regulated at the maximum level value of the received signal (5).

6. Wheel sensor according to Claim 4,
characterized in that
the device has a processing unit (15) for detection of the phase difference (16), which acts on an attenuation unit in order to attenuate the interference signal causing it.

Revendications

1. Procédé pour augmenter l'immunité aux parasites d'un capteur de roue, notamment pour une installation de contrôle de libération de la voie, dans lequel on produit dans au moins dans un canal de capteur un signal ( 13 ) d'émission, qui est couplé ( 4 ) par induction avec un signal ( 5 ) de réception, qui est envoyé à un dispositif ( 10 ) d'exploitation pour la détection d'une variation du champ magnétique due au passage d'un véhicule ferroviaire sur la voie ( 3 ),
caractérisé en ce que
on active un écart de niveau entre un signal utile à exploiter et un signal parasite en fonction d'une différence ( 16 ) de phase spécifique au signal parasite entre le signal ( 13 ) d'émission et le signal ( 5 ) de réception.

2. Procédé suivant la revendication 1,
caractérisé en ce que l'on maximise l'écart de niveau, en réglant la position en phase du signal ( 5 ) de réception à une valeur maximum de niveau du signal ( 5 ) de réception.

3. Procédé suivant la revendication 1,
caractérisé en ce qu'on maximise l'écart de niveau, en déterminant la différence ( 16 ) de phase et en l'utilisant pour l'atténuation du signal parasite provocateur.

4. Capteur de roue pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
il est prévu un dispositif de maximisation d'un écart de niveau entre un signal utile à exploiter et un signal parasite en fonction d'une différence ( 16 ) de phase spécifique au signal entre le signal ( 13 ) d'émission et le signal ( 5 ) de réception.

5. Capteur de roue suivant la revendication 4,
caractérisé en ce que le dispositif comporte un déphaseur ( 11 ) qui peut être réglé à une valeur maximum de niveau du signal ( 5 ) de réception.

6. Capteur de roue suivant la revendication 4,
caractérisé en ce que le dispositif comporte une unité ( 15 ) de traitement pour la détection de la différence ( 16 ) de phase, unité qui alimente une unité d'atténuation du signal parasite provocateur.

Zeichnung