SENSOREINRICHTUNG ZUM DETEKTIEREN EINES SICH ENTLANG EINER FAHRSCHIENE BEWEGENDEN RADES

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung zum Detektieren eines sich entlang einer Fahrschiene bewegenden Rades, die Sensoreinrichtung auf der einen Seite der Fahrschiene mit zwei mit einer Wechselspannung gespeisten, bezogen auf eine Längsrichtung der Fahrschiene hintereinander angeordneten Sendespulen sowie auf der anderen Seite der Fahrschiene mit zwei Empfangseinrichtungen mit jeweils zwei gegensinnig miteinander in Reihe verschalteten, bezogen auf die Längsrichtung der Fahrschiene hintereinander angeordneten Empfangsspulen.

[0002] Eine solche Sensoreinrichtung ist in Form eines zweikanaligen Sensorkopfes zum Detektieren eines Schienenfahrzeugrades aus der polnischen Patentschrift PL 199810 B1 bekannt. Hierbei umfasst der Sensorkopf einen Sende- und einen Empfangskopf. Der Sendekopf weist zwei Sendespulen auf, die auf der einen Seite der Fahrschiene in Längsrichtung der Fahrschiene hintereinander angeordnet sind und mit einer Wechselspannung gespeist werden. Der auf der anderen Seite der Fahrschiene angeordnete Empfangskopf umfasst zwei Empfangseinrichtungen mit jeweils zwei gegensinnig miteinander in Reihe verschalteten, bezogen auf die Längsrichtung der Fahrschiene ebenfalls hintereinander angeordneten Empfangsspulen.

[0003] DE 16 05 427 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen und Übertragen von Achszählimpulsen in Achszählanlagen mit Gleisgeräten, deren Ausgangsspannung durch die Räder der zu zählenden Achsen verändert wird, mit einem Wechselspannungsgenerator und einem diesem nachgeschalteten Filter. Die dazugehörige Spulenanordnung besteht aus zwei Spulenpaaren von jeweils einer Empfangs- und einer Sendespule.

[0004] DD 118 034 A1 betrifft eine Anordnung zur Erfassung sowohl der Anwesenheit als auch der Richtung von Spurkränzen schienengebundener Fahrzeuge, bei der sowohl die Sendespulen als auch die Empfangsspulen an der Schieneninnenseite angeordnet sind.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Sensoreinrichtung der zuvor genannten Art anzugeben, die im Hinblick auf ihre betrieblichen Eigenschaften besonders vorteilhaft ist.

[0006] Diese Aufgabe wird für eine Sensoreinrichtung zum Detektieren eines sich entlang einer Fahrschiene bewegenden Rades, die Sensoreinrichtung auf der einen Seite der Fahrschiene mit zwei mit einer Wechselspannung gespeisten, bezogen auf eine Längsrichtung der Fahrschiene hintereinander angeordneten Sendespulen sowie auf der anderen Seite der Fahrschiene mit zwei Empfangseinrichtungen mit jeweils zwei gegensinnig miteinander in Reihe verschalteten, bezogen auf die Längsrichtung der Fahrschiene hintereinander angeordneten Empfangsspulen erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Sensoreinrichtung auf der einen Seite der Fahrschiene zumindest eine bezogen auf die Längsrichtung der Fahrschiene zwischen den Sendespulen angeordnete weitere Sendespule aufweist, dass die Sendespulen und die zumindest eine weitere Sendespule mit einer Wechselspannung gleicher Frequenz gespeist sind und dass der von der zumindest einen weiteren Sendespule erzeugte magnetische Fluss den von den Sendespulen erzeugten magnetischen Flüssen entgegengerichtet ist.

[0007] Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung zum Detektieren eines sich entlang einer Fahrschiene bewegenden Rades weist somit auf der einen Seite der Fahrschiene zwei mit einer Wechselspannung gespeiste, bezogen auf eine Längsrichtung der Fahrschiene hintereinander angeordnete Sendespulen auf. Dabei schließt die Formulierung "hintereinander angeordnet" grundsätzlich auch eine teilweise überlappende Anordnung der Sendespulen ein. Dies bedeutet, dass sich die Formulierung "hintereinander angeordnet" im Wesentlichen auf die jeweilige Längsspulenachse bzw. Spulenmitte bezieht. Vorzugsweise sind die Sendespulen jedoch derart in Längsrichtung der Fahrschiene hintereinander angeordnet, dass sie in nicht überlappender Weise voneinander beabstandet sind.

[0008] Auf der anderen Seite der Fahrschiene weist die Sensoreinrichtung zwei Empfangseinrichtungen mit jeweils zwei gegensinnig miteinander in Reihe verschalteten Empfangsspulen auf. Dabei sind auch die Empfangsspulen bezogen auf die Längsrichtung der Fahrschiene jeweils hintereinander angeordnet, wobei entsprechend der vorstehenden Anmerkung im Zusammenhang mit den Sendespulen grundsätzlich auch hier eine teilweise überlappende Anordnung möglich ist.

[0009] Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung zeichnet sich nun dadurch aus, dass sie auf der einen Seite der Fahrschiene, das heißt auf der Seite, auf der auch die beiden Sendespulen angeordnet sind, zumindest eine bezogen auf die Längsrichtung der Fahrschiene zwischen den Sendespulen angeordnete weitere Sendespule aufweist. Dabei sind die Sendespulen und die zumindest eine weitere Sendespule mit einer Wechselspannung gleicher Frequenz gespeist, wobei jedoch der von der zumindest einen weiteren Sendespule erzeugte magnetische Fluss den von den Sendespulen erzeugten magnetischen Flüssen entgegengerichtet ist. Dies bedeutet, dass die weitere Sendespule und die Sendespulen auf derselben Frequenz schwingen, aber hinsichtlich ihrer magnetischen Flüsse unterschiedliche Phasenlagen besitzen. Dabei beträgt der Phasenunterschied 180°, das heißt die zwischen den Sendespulen angeordnete weitere Sendespule weist eine im Vergleich zu den beiden Sendespulen entgegengesetzte Magnetfeldpolarität auf. Dies kann einerseits dadurch erreicht werden, dass die weitere Sendespule mit einer im Vergleich zu den Sendespulen um 180° in der Phase verschobenen Wechselspannung beaufschlagt wird. Andererseits ist es auch möglich, dass die weitere Sendespule sich hinsichtlich ihres Wicklungssinnes von den Sendespulen unterscheidet, wodurch sich bei Beaufschlagung mit einer Wechselspannung gleicher Phasenlage ebenfalls entgegengerichtete magnetische Flüsse ergeben.

[0010] Es sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung, beispielsweise aus Symmetrie- oder Potenzialtrennungsgründen, auch zwei oder mehr separate, zwischen den Sendespulen angeordnete weitere Sendespulen gleicher Phasenlage aufweisen kann.

[0011] Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung ist vorteilhaft, da die weitere Sendespule zu einer Erhöhung der Signalüberlappung der beiden Empfangseinrichtungen führt. Dies ist gerade bei kleinen auftretenden Signalpegeln vorteilhaft und erhöht die Zuverlässigkeit einer Fahrtrichtungserkennung anhand der von den beiden Empfangseinrichtungen detektierten Signale.

[0012] Aufgrund dessen, dass die Empfangseinrichtungen jeweils zwei gegensinnig miteinander in Reihe verschaltete Empfangsspulen aufweisen, werden darüber hinaus von außen induzierte Störeinflüsse weitgehend unterdrückt. Ursache hierfür ist, dass entsprechende Störeinflüsse in der Regel beide Empfangsspulen einer Empfangseinrichtung gleichermaßen beeinflussen. Dies gilt beispielsweise in Bezug auf Schienenströme, die hinsichtlich ihrer Einkopplung in die Empfangsspulen in der Regel eine hohe Symmetrie aufweisen. Darüber hinaus wirkt die entsprechende Kompensation auch in Bezug auf magnetische Fernfelder. Diese können beispielsweise durch benachbarte Sensoreinrichtungen verursacht sein, deren Sendermagnetfeld anderenfalls zu resonanten Schwebungen in den Empfangsspulen führen könnte.

[0013] Dadurch, dass der von der zumindest einen weiteren Sendespule erzeugte magnetische Fluss den von den Sendespulen erzeugten magnetischen Flüssen entgegengerichtet ist, ergibt sich zusammen mit der gegensinnigen Verschaltung der Empfangsspulen der Empfangseinrichtungen darüber hinaus vorteilhafterweise der Effekt, dass jeweils beide Empfangsspulen der Empfangseinrichtungen zur Erfassung eines Nutz- bzw. Detektionssignals beitragen. Dies führt zu einer Erhöhung der Empfangsspannungen der Empfangseinrichtungen und damit letztlich auch zu einer Erhöhung der Sensorempfindlichkeit.

[0014] Es sei darauf hingewiesen, dass die Spulen der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung jeweils auch aus mehreren in Reihe geschalteten Teilspulen aufgebaut sein können.

[0015] Grundsätzlich können die Sendespulen, die zumindest eine weitere Sendespule und die Empfangsspulen der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung auf unterschiedliche Art und Weise angeordnet sein. Dies gilt sowohl in Bezug auf den Abstand der jeweiligen Spulen voneinander sowie von der Fahrschiene als auch in Bezug auf die Ausrichtung der jeweiligen Spulen. Hierbei ist es beispielsweise möglich, dass die Sendespulen, die zumindest eine weitere Sendespule und die Empfangsspulen im Wesentlichen horizontal, senkrecht zur Fahrschiene ausgerichtet sind, so dass die Spulenachsen in Richtung der Fahrschiene zeigen. Darüber hinaus können die Sendespulen, die zumindest eine weitere Sendespule und/oder die Empfangsspulen jeweils auch in Bezug auf die Horizontale und/oder die entsprechende Senkrechte zur Fahrschiene gekippt angeordnet sein. In Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten und Anforderungen erfolgt die Anordnung und Ausrichtung der Spulen hierbei jeweils derart, dass sich zwischen den Sendespulen sowie der weiteren Sendespule auf der einen Seite und den Empfangsspulen auf der anderen Seite eine magnetische bzw. induktive Kopplung einstellt, durch deren Änderung bei Vorbeibewegung eines Rades dieses detektierbar ist.

[0016] Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung in der Art weitergebildet sein, dass die Sendespulen, die zumindest eine weitere Sendespule und die Empfangsspulen derart angeordnet sind, dass sich bei Vorbeibewegung eines Rades an der Sensoreinrichtung in den Empfangsspulen der jeweiligen Empfangseinrichtung jeweils eine Empfangsspannung gleicher Polarität ergibt. Dies schließt ein, dass die Empfangsspannungen der Empfangsspulen der einen Empfangseinrichtung in ihrer Phase im Vergleich zu den Empfangsspannungen der Empfangsspulen der anderen Empfangseinrichtung um 180° verschoben sein können. Für jede einzelne der beiden Empfangseinrichtungen ist gemäß der genannten bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung jedoch die Polarität der Empfangsspannungen ihrer Empfangsspulen gleich, so dass sich bei einer Summenbildung der Empfangsspannungen für jede der Empfangseinrichtungen eine betragsmäßige Erhöhung der Amplitude im Vergleich zu den Empfangsspannungen der einzelnen Empfangsspulen der jeweiligen Empfangseinrichtung ergibt. Hierzu kann die Anordnung und Ausrichtung der Spulen der Sensoreinrichtung beispielsweise derart gewählt werden, dass die in Längsrichtung der Fahrschiene gesehenen "äußeren" Empfangsspulen der Empfangseinrichtungen im Wesentlichen durch eine jeweilige auf der anderen Seite der Fahrschiene angeordnete Sendespule beeinflusst werden. Gleichzeitig werden die beiden in Längsrichtung der Fahrschiene "inneren" bzw. "mittleren" Empfangsspulen der beiden Empfangseinrichtungen vorteilhafterweise in Bezug auf die weitere Sendespule derart angeordnet, dass sie maßgeblich durch die weitere Sendespule bzw. den von dieser bewirkten magnetischen Fluss beeinflusst werden. Aufgrund dessen, dass der magnetische Fluss der weiteren Sendespule den magnetischen Flüssen der Sendespulen entgegengesetzt ist, würde hierdurch normalerweise in den beiden inneren Empfangsspulen jeweils eine Empfangsspannung induziert werden, deren Vorzeichen den Empfangsspannungen der jeweiligen äußeren Empfangsspule entgegengerichtet ist. Durch eine entsprechende gegensinnige Verschaltung der Empfangsspulen der Empfangseinrichtungen dreht sich das Vorzeichen der Empfangsspannungen der mittleren Empfangsspulen jedoch um, so dass die Empfangsspannungen der Empfangsspulen einer Empfangseinrichtung vorteilhafterweise die gleiche Polarität aufweisen. Dies bedeutet, dass beide Empfangsspulen der Empfangseinrichtungen jeweils einen Beitrag zur Signal- bzw. Empfangsspannung der jeweiligen Empfangseinrichtung liefern. Im Ergebnis ergibt sich somit eine betragsmäßige Erhöhung der Empfangsspannung, wodurch vorteilhafterweise die Sensorempfindlichkeit verbessert wird.

[0017] Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung sind die Empfangsspulen im gleichen Abstand und in gleicher Ausrichtung zur Fahrschiene angeordnet. Dies ist vorteilhaft, da sich hierdurch eine besonders gute Unterdrückung in Bezug auf Störmagnetfelder, etwa verursacht durch Schienenströme, ergibt. Dadurch dass entsprechende Störmagnetfelder die gegensinnig miteinander in Reihe verschalteten Empfangsspulen der jeweiligen Empfangseinrichtung im Wesentlichen in der gleichen Art und Stärke beeinflussen, ergibt sich eine bestmögliche Kompensation der in den beiden Empfangsspulen einer Empfangseinrichtung induzierten Spannungen.

[0018] Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung weist diese einen die Sendespulen und die zumindest eine weitere Sendespule speisenden Generator auf. Dies ist vorteilhaft, da hierdurch auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise gewährleistet werden kann, dass die Sendespulen und die zumindest eine weitere Sendespule mit einer Wechselspannung gleicher Frequenz gespeist sind.

[0019] Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung auch derart ausgestaltet sein, dass die Sendespulen, die zumindest eine weitere Sendespule und/oder die Empfangsspulen jeweils als Bestandteil einer Schwingkreisschaltung ausgebildet sind. Dies ist im Hinblick auf eine Bereitstellung eines ausreichenden magnetischen Flusses insbesondere in Bezug auf die Sendespulen vorteilhaft. Im Ergebnis weist die Sensoreinrichtung hierbei eine besonders ausgeprägte Sensitivität auf, wodurch letztendlich eine besonders zuverlässige Detektion von Rädern möglich wird.

[0020] Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung auch derart weitergebildet sein, dass die Sendespulen, die zumindest eine weitere Sendespule und/oder die Empfangsspulen frei von ferromagnetischen Materialien ausgebildet sind. Die Ausführung der jeweiligen Spulen frei von ferromagnetischen Materialien bietet den Vorteil, dass hierdurch induktive Störbeeinflussungen reduziert beziehungsweise vermieden werden.

[0021] Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung sind die Sendespulen und die zumindest eine weitere Sendespule in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Hierdurch ergibt sich senderseitig eine besonders einfache mechanische Ausführung der Sensoreinrichtung verbunden mit Vorteilen bei der Montage der Sensoreinrichtung an bzw. im Bereich der Fahrschiene.

[0022] Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung auch derart weitergebildet sein, dass die Empfangseinrichtungen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Entsprechend den vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit den Sendespulen sowie der zumindest einen weiteren Sendespule bringt auch die Anordnung der Empfangseinrichtungen in einem gemeinsamen Gehäuse Vorteile im Bezug auf eine besonders einfache mechanische Ausführung der Sensoreinrichtung sowie in Bezug auf die Montage mit sich.

[0023] Die Erfindung umfasst des Weiteren einen Radsensor mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung bzw. einer Sensoreinrichtung gemäß einer der zuvor genannten bevorzugten Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung sowie mit einer an die Empfangseinrichtungen angebundenen Auswerteeinrichtung. Dabei kann die Auswerteeinrichtung in unmittelbarer räumlicher Nähe zu den Empfangseinrichtungen, das heißt im Gleisbereich oder in einem in vergleichsweise kurzer Entfernung angeordneten Schaltkasten, oder auch räumlich abgesetzt von der Sensoreinrichtung in einer zentralen Steuereinrichtung, etwa in Form eines Stellwerks, angeordnet sein.

[0024] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Radsensors ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, anhand von Signalen der Empfangseinrichtungen eine Fahrtrichtungserkennung vorzunehmen. Dies ist vorteilhaft, da Radsensoren häufig im Zusammenhang mit Gleisfreimeldeeinrichtungen in Form von Achszählern verwendet werden und hierbei in der Regel eine Fahrtrichtungserkennung erforderlich ist.

[0025] Die Erfindung umfasst des Weiteren eine Einrichtung zum Steuern und/oder Überwachen des schienengebundenen Verkehrs mit zumindest einem erfindungsgemäßen Radsensor oder zumindest einem Radsensor gemäß der zuvor genannten bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Radsensors. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Einrichtung hierbei derart ausgestaltet, dass sie eine Gleisfreimeldeeinrichtung ist. Entsprechend den vorstehenden Erläuterungen finden Radsensoren insbesondere im Zusammenhang mit Gleisfreimeldeeinrichtungen bzw. mit Achszähleinrichtungen solcher Gleisfreimeldeeinrichtungen Verwendung.

[0026] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierzu zeigt

Figur 1

in einer ersten schematischen Skizze eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung,

Figur 2

in einer zweiten schematischen Skizze eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung und

Figur 3

in einer dritten schematischen Skizze eine weitere Draufsicht des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung.

[0027] In den Figuren werden aus Gründen der Übersichtlichkeit für gleiche Komponenten jeweils gleiche Bezugszeichen verwendet.

[0028] Figur 1 zeigt in einer ersten schematischen Skizze eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung. Erkennbar ist hierbei ein Gehäuse 10 eines Senders der zum Detektieren eines sich entlang einer Fahrschiene 60 bewegenden Rades 50 bzw. dessen Spurkranzes 51 dienenden Sensoreinrichtung. In dem beispielhaft auf der Außenseite der Fahrschiene 60 angeordneten Gehäuse 10 des Senders ist eine Sendespule 11 angeordnet, deren Magnetfeld bzw. magnetischer Fluss in Figur 1 angedeutet und mit den Bezugszeichen 21 gekennzeichnet ist. Auf der anderen Seite der Fahrschiene 60, das heißt vorliegend auf der Schieneninnenseite, umfasst die Sensoreinrichtung zum Detektieren des sich entlang der Fahrschiene 60 bewegenden Rades 50 einen Empfänger mit einem Gehäuse 30, in dem entsprechend der Schnittdarstellung der Figur 1 eine Empfangsspule 32 angeordnet ist.

[0029] Wie im Folgenden im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 näher erläutert werden wird, weist die Sensoreinrichtung gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung weitere Komponenten auf, die in der schematischen Schnittdarstellung der Figur 1 nicht dargestellt bzw. nicht erkennbar sind. Deutlich wird durch die Darstellung der Figur 1 jedoch, dass die Sensoreinrichtung einen Sender sowie einen Empfänger aufweist, die auf unterschiedlichen Seiten der Fahrschiene 60 angeordnet sind. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass das Gehäuse 10 des Senders abweichend von der Darstellung der Figur 1 selbstverständlich auch auf gleicher Höhe oder niedriger wie das Gehäuse 30 des Empfängers der Sensoreinrichtung angeordnet sein kann.

[0030] Vorsorglich sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den Figuren ausschließlich um schematische Darstellungen handelt. Dies bedeutet insbesondere, dass die Darstellungen nicht maßstabsgetreu sind und weitere Komponenten, die für sich genommen bekannt sind, aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurden. Dies betrifft beispielsweise Halterungen, mit denen das Gehäuse 10 des Senders der Sensoreinrichtung sowie das Gehäuse 30 des Empfängers der Sensoreinrichtung an oder im Bereich der Fahrschiene 60 montiert bzw. befestigt sind.

[0031] Figur 2 zeigt in einer zweiten schematischen Skizze eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung. Hierbei wird deutlich, dass die Sensoreinrichtung zwei Sendespulen 11 und 12 aufweist, die bezogen auf die Längsrichtung der Fahrschiene 60 hintereinander angeordnet sind. Auf der anderen Seite der Fahrschiene 60 umfasst die Sensoreinrichtung zwei Empfangseinrichtungen 31, 35, die jeweils zwei gegensinnig miteinander verschaltete, bezogen auf die Längsrichtung der Fahrschiene 60 hintereinander angeordnete Empfangsspulen 32 und 33 bzw. 36 und 37 aufweisen. Die Sendespulen 11, 12 sind mit einer Wechselspannung gespeist, wodurch sich magnetische Flüsse bzw. Magnetfelder 21, 22 ergeben, die dazu geeignet sind, eine Spannung in den Empfangsspulen 32, 33, 36, 37 zu induzieren. Durch eine Veränderung der seitens der Empfangseinrichtungen 31, 35 bei einer Vorbeibewegung eines Rades registrierten Empfangsspannungen ist es hierbei möglich, das betreffende Rad zu detektieren.

[0032] Neben den genannten Komponenten weist die Sensoreinrichtung senderseitig, das heißt auf der einen Seite der Fahrschiene 60, auf der auch die Sendespulen 11, 12 angeordnet sind, eine bezogen auf die Längsrichtung der Fahrschiene 60 zwischen den Sendespulen 11, 12 angeordnete weitere Sendespule 13 auf. Alternativ hierzu könnten beispielsweise auch zwei weitere Sendespulen vorgesehen sein, die in diesem Fall beide in Längsrichtung der Fahrschiene 60 gesehen zwischen den Sendespulen 11 und 12 angeordnet wären. Unabhängig davon, ob eine weitere Sendespule 13 vorgesehen ist oder mehrere entsprechende weitere Sendespulen, wird diese bzw. werden diese bezogen auf die Sendespulen 11, 12 mit einer Wechselspannung gleicher Frequenz gespeist. In der Darstellung der Figur 2 wird jedoch deutlich, dass der von der zumindest einen weiteren Sendespule 13 erzeugte magnetische Fluss 23 den von den Sendespulen 11, 12 erzeugten magnetischen Flüssen 21, 22 entgegengerichtet ist. Dies bedeutet, dass die zwischen den Sendespulen 11, 12 angeordnete weitere Sendespule 13 im Vergleich zu diesen beiden äußeren Sendespulen 11, 12 eine um 180° gedrehte Magnetfeldpolarität aufweist. Mit anderen Worten ist das magnetische Wechselfeld der weiteren Spule 13 im Vergleich zu den magnetischen Wechselfeldern der Sendespulen 11, 12 in der Phase um 180° verschoben.

[0033] Im Rahmen des beschriebenen Ausführungsbeispiels sei angenommen, dass sowohl die Sendespulen 11, 12 als auch die weitere Sendespule 13 als Bestandteil eines Schwingkreises ausgeführt sind. Weiterhin seien die Sendespulen 11, 12, die weitere Sendespule 13 sowie die Empfangsspulen 32, 33, 36, 37 jeweils vollständig frei von ferromagnetischen Materialien aufgebaut.

[0034] Figur 3 zeigt in einer dritten schematischen Skizze eine weitere Draufsicht des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung. Dabei entspricht die Darstellung senderseitig derjenigen der Figur 2. Empfängerseitig, das heißt seitens der Empfangseinrichtungen 31 und 35, ist nun jedoch die elektrische Schaltung dahingehend angedeutet, dass die Empfangsspulen 32 und 33 der Empfangseinrichtung 31 entsprechend dem gekennzeichneten Wicklungssinn gegensinnig miteinander in Reihe verschaltet sind und gemeinsam mit einem Kondensator 34 einen Empfangsschwingkreis bilden. In entsprechender Weise wird auch durch die Empfangsspulen 36 und 37 der Empfangseinrichtung 35 gemeinsam mit einem Kondensator 38 ein Empfangsschwingkreis gebildet.

[0035] Weiterhin ist aus Figur 3 erkennbar, dass die Sendespulen 11, 12, die weitere Sendespule 13 sowie die Empfangsspulen 32, 33, 36, 37 derart angeordnet sind, dass die in Längsrichtung der Fahrschiene 60 "äußeren" Empfangsspulen 32, 37 der Empfangseinrichtungen 31, 35 überwiegend durch die Sendespule 11 bzw. die Sendespule 12 beeinflusst werden. Hingegen werden die in Längsrichtung der Fahrschiene 60 "inneren" Empfangsspulen 33 und 36 maßgeblich durch die weitere Sendespule 13 beeinflusst. Dies ist in Figur 3 in schematischer, skizzenhafter Form durch einen Verlauf der magnetischen bzw. induktiven Kopplung 40 zwischen Senderseite und Empfängerseite angedeutet.

[0036] Durch die unterschiedliche Phasenlage der weiteren Sendespule 13 im Vergleich zu den Sendespulen 11 und 12 wird in den Empfangsspulen 32, 33 der Empfangseinrichtung 31 bzw. in den Empfangsspulen 36, 37 der Empfangseinrichtung 35 vorteilhaferweise jeweils eine Spannung gleicher Polarität induziert. So führt der entgegengesetzte magnetische Fluss 23 der weiteren Sendespule 13 verbunden mit der gegensinnigen Verschaltung der Empfangsspulen 33, 36 mit den Empfangsspulen 32 bzw. 37 gerade dazu, dass die Empfangsspulen 32 und 33 bzw. 36 und 37 jeweils eine Empfangsspannung gleicher Polarität liefern und damit trotz störfeldkompensierender gegensinniger Verschaltung der Empfangsspulen 32 und 33 bzw. 36 und 37 zum Empfangs- bzw. Nutzsignal der jeweiligen Empfangseinrichtung 31 bzw. 35 beitragen. Die entsprechenden Empfangs- bzw. Signalspannungen sind in Figur 3 durch die Bezugszeichen 41 bzw. 42 gekennzeichnet. Im Ergebnis resultiert somit aus dem Zusammenspiel zwischen den Sendespulen 11, 12, der weiteren Sendespule 13 und den Empfangsspulen 32, 33, 36, 37 eine Erhöhung der Empfangsspannungen 41, 42 und somit letztlich eine entsprechende Erhöhung der Empfindlichkeit der Sensoreinrichtung.

[0037] Der Aufbau der Sensoreinrichtung mit der weiteren, zwischen den Sendespulen 11, 12 angeordneten Sendespule 13 führt weiterhin dazu, dass sich in allen betrieblichen Situationen eine insbesondere für eine Fahrtrichtungserkennung relevante ausreichende Signalüberlappung zwischen den Empfangs- bzw. Signalspannungen 41 und 42 der Empfangseinrichtungen 31 und 35 ergibt. Ursache hierfür ist, dass auch bei Mittelstellung eines Rades über der Sensoreinrichtung aufgrund der weiteren Sendespule 13 zumindest in den Empfangsspulen 33 und 36 eine Spannung erzeugt bzw. induziert wird.

[0038] Entsprechend dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel weist die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung einerseits insbesondere den Vorteil auf, dass von außen induzierte Störeinflüsse weitgehend unterdrückt werden, da diese beide Empfangsspulen 32 und 33 bzw. 36 und 37 der jeweiligen Empfangseinrichtung 31 bzw. 35 in der Regel gleichermaßen beeinflussen. Hierdurch ergibt sich insbesondere für den bevorzugten Fall, dass alle Empfängerspulen 32, 33, 36 und 37 den gleichen Abstand und die gleiche Ausrichtung zur Fahrschiene 60 haben, eine hohe Störunempfindlichkeit insbesondere in Bezug auf durch Schienenströme verursachte Magnetfelder.

[0039] Andererseits führt die Anordnung der zumindest einen weiteren Sendespule 13 zwischen den Sendespulen 11 und 12, wie bereits erläutert, vorteilhafterweise zu einer Erhöhung der Signalüberlappung der Empfangseinrichtungen 31 und 35. Dies ist gerade bei kleinen Signalpegeln von Vorteil und unterstützt eine zuverlässige Fahrtrichtungserkennung anhand der Signale der Empfangseinrichtungen 31 und 35.

[0040] Entsprechend den vorstehenden Erläuterungen tragen darüber hinaus beide störfeldkompensierenden Empfangsspulen 32 und 33 bzw. 36 und 37 der Empfangseinrichtungen 31 und 35, die auch als Empfangskanäle bezeichnet werden können, zum Empfangs- bzw. Nutzsignal bei. Dies führt im Ergebnis zu einer Erhöhung der Empfangsspannung und damit zu einer gesteigerten Nachweisempfindlichkeit der Sensoreinrichtung.

Ansprüche

1. Sensoreinrichtung zum Detektieren eines sich entlang einer Fahrschiene (60) bewegenden Rades, die Sensoreinrichtung

- auf der einen Seite der Fahrschiene (60) mit zwei mit einer Wechselspannung gespeisten, bezogen auf eine Längsrichtung der Fahrschiene (60) hintereinander angeordneten Sendespulen (11,12) sowie

- auf der anderen Seite der Fahrschiene (60) mit zwei Empfangseinrichtungen (31,35) mit jeweils zwei gegensinnig miteinander in Reihe verschalteten, bezogen auf die Längsrichtung der Fahrschiene (60) hintereinander angeordneten Empfangsspulen (32,33;36,37),

dadurch gekennzeichnet,

- dass die Sensoreinrichtung auf der einen Seite der Fahrschiene (60) zumindest eine bezogen auf die Längsrichtung der Fahrschiene (60) zwischen den Sendespulen (11,12) angeordnete weitere Sendespule (13) aufweist,

- dass die Sendespulen (11,12) und die zumindest eine weitere Sendespule (13) mit einer Wechselspannung gleicher Frequenz gespeist sind und

- dass der von der zumindest einen weiteren Sendespule (13) erzeugte magnetische Fluss (23) den von den Sendespulen (11,12) erzeugten magnetischen Flüssen (21,22) entgegengerichtet ist.

2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sendespulen (11,12), die zumindest eine weitere Sendespule (13) und die Empfangsspulen (32,33;36,37) derart angeordnet sind, dass sich bei Vorbeibewegung eines Rades an der Sensoreinrichtung in den Empfangsspulen (32,33;36,37) der jeweiligen Empfangseinrichtung (31,35) jeweils eine Empfangsspannung (41,42) gleicher Polarität ergibt.

3. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsspulen (32,33,36,37) im gleichen Abstand und in gleicher Ausrichtung zur Fahrschiene (60) angeordnet sind.

4. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensoreinrichtung einen die Sendespulen (11,12) und die zumindest eine weitere Sendespule (13) speisenden Generator aufweist.

5. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sendespulen (11,12), die zumindest eine weitere Sendespule (13) und/oder die Empfangsspulen (32,33;36,37) jeweils als Bestandteil einer Schwingkreisschaltung ausgebildet sind.

6. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sendespulen (11,12), die zumindest eine weitere Sendespule (13) und/oder die Empfangsspulen (32,33;36,37) frei von ferromagnetischen Materialien ausgebildet sind.

7. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sendespulen (11,12) und die zumindest eine weitere Sendespule (13) in einem gemeinsamen Gehäuse (10) angeordnet sind.

8. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Empfangseinrichtungen (31,35) in einem gemeinsamen Gehäuse (30) angeordnet sind.

9. Radsensor mit

- einer Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche sowie

- einer an die Empfangseinrichtungen (31,35) angebundenen Auswerteeinrichtung.

10. Radsensor nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, anhand von Signalen der Empfangseinrichtungen (31,35) eine Fahrtrichtungserkennung vorzunehmen.

11. Einrichtung zum Steuern und/oder Überwachen des schienengebundenen Verkehrs, insbesondere Gleisfreimeldeeinrichtung, mit zumindest einem Radsensor nach einem der Ansprüche 9 oder 10.

Claims

1. Sensor device for detecting a wheel moving along a rail (60), which sensor device

- has, on one side of the rail (60), two transmitting coils (11,12) which are supplied with an alternating voltage and are arranged one behind the other with respect to a longitudinal direction of the rail (60) and,

- on the other side of the rail (60), has two receiving devices (31,35) with two receiving coils (32,33;36,37) in each case which are connected to one another in series in opposite directions and likewise arranged one behind the other with respect to the longitudinal direction of the rail (60),

characterised in that

- the sensor device has at least one further transmitting coil (13) on the one side of the rail (60) which is arranged between the transmitting coils (11,12) with respect to the longitudinal direction of the rail (60),

- the transmitting coils (11,12) and the at least one further transmitting coil (13) are supplied with an alternating voltage of the same frequency and

- the magnetic flux (23) generated by the at least one further transmitting coil (13) is directed opposite to the magnetic fluxes (21,22) generated by the transmitting coils (11,12) .

2. Sensor device according to claim 1,
characterised in that
the transmitting coils (11,12), the at least one further transmitting coil (13) and the receiving coils (32,33;36,37) are arranged such that, when a wheel moves past the sensor device, a receiving voltage (41,42) of the same polarity results in each case in the receiving coils (32,33;36,37) of the respective receiving device (31,35).

3. Sensor device according to claim 1 or 2,
characterised in that
the receiving coils (32,33,36,37) are arranged with the same spacing and the same alignment with respect to the rail (60).

4. Sensor device according to one of the preceding claims,
characterised in that
the sensor device has a generator supplying the transmitting coils (11,12) and the at least one further transmitting coil (13) .

5. Sensor device according to one of the preceding claims,
characterised in that
the transmitting coils (11,12), the at least one further transmitting coil (13) and/or the receiving coils (32,33;36,37) are in each case embodied as a component of a resonant circuit.

6. Sensor device according to one of the preceding claims,
characterised in that
the transmitting coils (11,12), the at least one further transmitting coil (13) and/or the receiving coils (32,33;36,37) are embodied so as to be free from ferromagnetic materials.

7. Sensor device according to one of the preceding claims,
characterised in that
the transmitting coils (11,12) and the at least one further transmitting coil (13) are arranged in a shared housing (10).

8. Sensor device according to one of the preceding claims,
characterised in that
the receiving devices (31,35) are arranged in a shared housing (30) .

9. Wheel sensor having

- a sensor device according to one of the preceding claims as well as

- an evaluation device linked to the receiving devices (31,35) .

10. Wheel sensor according to claim 9,
characterised in that
the evaluation device is embodied, on the basis of signals of the receiving devices (31,35), to carry out a detection of the direction of travel.

11. Device for controlling and/or monitoring rail-bound traffic, in particular track vacancy detection device, with at least one wheel sensor according to one of claims 9 or 10.

Revendications

1. Dispositif capteur pour la détection d'une roue se déplaçant le long d'un rail (60) de roulement, le dispositif capteur ayant

- d'un côté du rail (60) de roulement, deux bobines (11, 12) d'émission alimentées en une tension alternative et disposées l'une derrière l'autre, rapporté à une direction longitudinale du rail (60) de roulement, ainsi que

- de l'autre côté du rail (60) de roulement deux dispositifs (31, 35) de réception ayant respectivement deux bobines (32, 33, 36, 37) de réception, montées en série entre elles en sens contraire et disposées l'une derrière l'autre, rapporté à la direction longitudinale du rail (60) de roulement, caractérisé,

- en ce que le dispositif capteur a, du un côté du rail (60) de roulement, au moins une autre bobine (13) d'émission disposée entre les bobines (11, 12) d'émission, rapporté à la direction longitudinale du rail (60) de roulement,

- en ce que les bobines (11, 12) d'émission et la au moins une autre bobine (13) d'émission sont alimentées en une tension alternative de même fréquence et

en ce que le flux (23) magnétique, produit par la au moins une autre bobine (13) d'émission, est de sens contraire aux flux (21, 22) magnétiques produits par les bobines (11, 12) d'émission.

2. Capteur suivant la revendication 1,
caractérisé en ce que
les bobines (11, 12) d'émission, la au moins une autre bobine (13) d'émission et les bobines (32, 33, 36, 37) de réception sont disposées de manière à donner, lorsqu'une roue passe devant le dispositif capteur, dans les bobines (32, 33, 36, 37) d'émission du dispositif (31, 35) de réception respectif, respectivement une tension (41, 42) de réception de même polarité.

3. Capteur suivant la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce que
les bobines (32, 33, 36, 37) de réception sont disposées à la même distance et suivant la même orientation par rapport au rail (60) de roulement.

4. Capteur suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
le dispositif capteur a un générateur alimentant les bobines (11, 12) d'émission et la au moins une autre bobine (13) d'émission.

5. Capteur suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
les bobines (11, 12) d'émission, la au moins une autre bobine (13) d'émission et/ou les bobines (32, 33, 36, 37) de réception sont constituées chacune comme partie constitutive d'un circuit oscillant.

6. Capteur suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
les bobines (11, 12) d'émission, la au moins une autre bobine (13) d'émission et/ou les bobines (32, 33, 36, 37) de réception sont constituées sans matériau ferromagnétique.

7. Capteur suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
les bobines (11, 12) d'émission et la au moins une autre bobine (13) d'émission sont disposées dans un boîtier (10) commun.

8. Capteur suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
les dispositifs (31, 35) de réception sont disposés dans un boîtier (30) commun.

9. Capteur de roue comprenant

- un dispositif capteur suivant l'une des revendications précédentes, ainsi que

- un dispositif d'exploitation rattaché aux dispositifs (31, 35) de réception.

10. Capteur de roue suivant la revendication 9,
caractérisé en ce que
le dispositif d'exploitation est constitué pour effectuer une détection du sens de roulement à l'aide de signaux des dispositifs (31, 35) de réception.

11. Dispositif de commande et/ou de contrôle du trafic ferroviaire, notamment dispositif de contrôle de libération de la voie, comprenant au moins un capteur de roue suivant l'une des revendications 9 ou 10.

Zeichnung