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Achszählimpulsgeber in Eisenbahnanlagen Die Erfindung betrifft einen Achszählimpulsgeber in Eisenbahnanlagen, bei dem mindestens ein schienennaher Permanentmagnet mit zwei Polschuhen zur Erzeugung eines Erregergleichfeldes vorgesehen ist, dessen Änderung durch die vorbeirollenden Räder durch ein zwischen einem Polschuh und dem Weg des vorbeirollenden Rades liegendes Messorgan nachgewiesen wird.
Bei einem bekannten Achszählimpulsgeber dieser Art ist im Impulsgeber ausser dem Permanentagneten noch eine im Einflussbereich der vorbeirollenden Räder liegende, in eine Wechselstrombrücke einbezogene Spule mit Eisenkern vorgesehen. Die Zählung erfolgt dabei in der Weise, dass bei unterhalb einer Grenzgeschwindigkeit liegenden Fahrgeschwindigkeiten des Zuges das Zählrelais hauptsächlich durch einen Strom betätigt wird, der durch Induktivitätsänderung der Spule und eine dadurch bewirkte Verstimmung der Wechselstrombrücke entsteht, wogegen bei oberhalb dieser Grenzgeschwindigkeit liegenden Fahrgeschwindigkeiten das Zählrelais hauptsächlich durch einen Strom betätigt wird, der von der in der Spule durch Feldänderung induzierten Spannung abgeleitet wird (vgl. Schweizer Patentschrift Nr. 275677).
Demgegenüber ermöglicht es die Erfindung, durch eine direkte Messung des magnetischen Gleichfeldes mit ein und derselben Messmethode den gesamten Geschwindigkeitsbereich im Zugverkehr zu erfassen. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass bei einem Impulsgeber der einleitend angegebenen Art die beiden Polschuhe in an sich bekannter Weise auf der gleichen Seite der Schiene in gleichen Abständen von dieser vorgesehen sind und jedem der Polschuhe ein Messorgan zugeordnet ist, wobei die beiden Messorgane auf gleichen Ruhemagnetfluss bei unbefahrenem Gleis abgeglichen und gegengeschaltet sind, so dass bei Vorbeirollen eines Radkranzes nacheinander entgegengesetzte Messgrössen in der Auswertschaltung auftreten.
Die Messorgane können in an sich bekannter Weise Transformatoren sein, die durch das Erregergleichfeld vorgesättigt sind und mit einem elektrischen Strom gespeist werden, dessen Frequenz mindestens 100 Hz beträgt. Es sind selbstverständlich auch andere Messorgane, wie Hallsonden usw., anwendbar.
Die Messorgane werden im Raum zwischen Magnetpol und Schiene angeordnet, so dass sie sich am Ort grösstmöglicher Feldänderung durch die vorbeifahrenden Räder befinden. Diese optimale Wirkung erlaubt es. auf magnetische Brückenanordnungen zu verzichten, da der unmittelbare Einfluss der vorbeirollenden Räder ein eindeutiges Signal erzeugt.
Es sei erwähnt, dass Achszählimpulsgeber, deren Bestandteile auf der gleichen Seite der Schiene in gleichen Abständen von dieser und in Richtung der Schiene gegeneinander versetzt liegen sowie die Anwendung von Hallsonden als Messorgane für Achszählimpulsgeber an sich bekannt sind (vgl. deutsche Patentschrift Nr. 867698 und österr. Patentschrift Ni.195962,.
Durch die Erfindung wird zusätzlich zu dem Vorteil der direkten Gleichfeldmessung, der darauf beruht, dass mit der gleichen Messmethode der gesamte Geschwindigkeitsbereich des Zugverkehrs eriasst werden kann, noch der besondere Vorteil erzielt, dass äussere Störfelder, welche die beiden Messorgane gleichzeitig und gleichsinnig beeinflussen, infolge der Gegenschaltung der Messorgane wirkungslos
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bleiben, wogegen die Messorgane vor einem vorbeirollenden Rad nacheinander beeinflusst werden, so dass zeitlich nacheinander gegensinnige, sich aber nicht aufhebende Messgrössen von jedem Rad abgeleitet werden.
Da die einzelnen Teile eines magnetischen-Kreises gewöhnlich nicht magnetisch genau gleich sind, müssen sie abgeglichen werden können. Hiebei ergibt sich als besonders zweckmässige Lösung zum Abgleichen des Erregergleichfeldes das Anbringen eines Stabes, auf welchem mindestens ein magnetischer oder magnetisierbarer Körper angeordnet ist, der ähnlich wie ein Tariergewicht verstellt werden kann.
Für einen von der Fahrtrichtung unabhängigen Impulsgeber genügen ein einziger Permanentmagnet und je ein zu den beiden Polen gehöriges Messorgan. Für einen Impulsgeber, der auch die Fahrtrichtung feststellt, sind zwei derartige Systeme nötig.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an Ausführungsbeispielen genauer beschrieben. Die Fig. la-Ic stellen einen von der Fahrtrichtung abhängigen Impulsgeber dar, u. zw. Fig. la in Seitenansicht, Fig. lb in Draufsicht und Fig. lc im Schnitt senkrecht zur Schiene. Die Fig. 2 und 3 zeigen im Rahmen der Erfindung verwendbare Messorgane. Die Fig. 4-7 zeigen verschiedene Schaltungen dieser Messorgane und Fig. 8 stellt den Verlauf einer Zählimpulsreihe dar.
Gemäss den Fig. la-Ic ist der Achszählimpulsgeber 1 mittels Tragprofilen 2 und Klemmen 21 (Fig. Ic) an der Schiene 3 befestigt, die von Schwellen 4 getragen wird. Mit 5 ist ein vorbeirollendes Rad bezeichnet.
Innerhalb des (in Fig. lb abgenommenen) Schutzgehäuses 17 und den Anschlussklemmen 19 sind auf der Bodenplatte 18 die Permanentmagnete 13 montiert, an die sich Polschuhe 12 und die Messorgane 11 anschliessen. Zum Abgleichen des Erregergleichfeldes bezüglich der Messorgane 11 dient ein parallel zum Erregermagnet liegender Stab 14 (Fig. la), z. B. eine Gewindespindel, auf dem ein magnetischer oder magnetisierbarer Körper 15 verschiebbar ist. Femer ist eine parallel zur Schiene verlaufende Leitung 16 (vgl. Fig. lb) vórgesehen, welche den Impulsgeber umschliesst und im wesent- lichen dazu dient, im Bereich der Messorgane einen möglichst störfeldfreien Raum zu schaffen, um Beeinflussungen der Messorgane durch Störströme (Schienenströme) zu vermeiden.
Beim dargestellten, von der Fahrtrichtung abhängigen Achszählimpulsgeber sind zwei Systeme (Permanentmagnete 13 mit je zwei Polschuhen 12 und zwei Messorganen 11) vorgesehen. Für einen fahrtrichtungsunabhängigen Impulsgeber sind nur zwei Messorgane, zwei Polschuhe und ein Magnet vorhanden, während die übrigen Teile grundsätzlich dieselben sind.
Fig. 2 stellt ein Messorgan 6 dar. das auf dem Prinzip des vorgesättigten Transformators arbeitet.
Es enthält einen ferromagnetischen Kern 61 mit einer Primärwicklung 62 und einer Sekundärwicklung 63 ; das Feld ist in Richtung des Pfeiles H gerichtet.
Fig. 3 stellt ein Messorgan 7 als Hallsonde dar, welches aus einem kristallinen Körper 71, den Elektroden 72 für den Erregerstrom und den Elektroden 73 zum Abgreifen der Hallspannung besteht, mit einem Magnetfeld in Richtung des Pfeiles H.
In Fig. 4 ist die Anordnung und paarweise Schaltung der vorgesättigten Transformatoren als Messorgane 11 bezüglich der Polschuhe 12 eines nicht fahrtrichtungsabhängigen Impulsgebers dargestellt.
In Fig. 5 ist die gleiche Anordnung für einen fahrtrichtungsabhängigen Impulsgeber dargestellt.
Fig. 6 zeigt die gleiche Anordnung, aber mit Hallsonden als Messorgane 11.
Fig. 7 zeigt eine Schaltung eines fahrtrichtungsunabhängigen Impulsgebers 1 im Zusammenhang mit einem Impulszähler 8 und einem Speisegerät 9. Hiebei sind sowohl der Impulszähler 8 mit Impulsformer 81 wie auch das Speisegerät 9 von bekannter Bauart.
Fig. 8 stellt die Form des Meldekennzeichens dar, das beim Durchlaufen eines Rades dem Impulsformer 81 zugeführt wird, welcher die Impulsfolge in Einzelimpulse, entsprechend der Radfolge, umgewandelt dem Zähler 8 zuführt.
Die Wirkungsweise ist folgende : Fährt bei der Anordnung nach Fig. l ein Rad 5 an einem der Messorgane 11 vorbei, so wird deren magnetischer Widerstand verkleinert. Hiedurch wird der magnetische Fluss grösser, und im Magnetkern 61 (Fig. 2) oder im Kristall 71 (Fig. 3) steigt. die Sättigung an. Durch Impedanzänderung bzw. durch die Hallspannung tritt eine Spannungsdifferenz zwischen den beiden zusammengeschalteten Messorganen auf, die über den Impulsumformer dem Zähler zugeführt wird.
Bei einer fahrtrichtungsabhängigen Anordnung ist die Anordnung doppelt vorhanden, kann aber auch in bekannter Weise so zusammengeschaltet werden, dass wenigstens teilweise Verbindungsleitungen eingespart werden können.
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Axle counting pulse generator in railway systems The invention relates to an axle counting pulse generator in railway systems, in which at least one permanent magnet with two pole shoes close to the rail is provided to generate a constant exciter field, the change of which is detected by the wheels rolling past by a measuring element located between a pole shoe and the path of the wheel rolling past.
In a known axle counting pulse generator of this type, in addition to the permanent magnet, a coil with an iron core is provided in the pulse generator and is located in the area of influence of the wheels rolling by. The counting takes place in such a way that when the train's traveling speed is below a limit speed, the counting relay is mainly operated by a current that is generated by the change in inductance of the coil and a resulting detuning of the AC bridge, whereas the counting relay is mainly operated when the train's traveling speed is above this limit is actuated by a current which is derived from the voltage induced in the coil by the change in the field (cf. Swiss Patent No. 275677).
In contrast, the invention enables the entire speed range in train traffic to be recorded by direct measurement of the constant magnetic field using one and the same measuring method. This is achieved according to the invention in that, in a pulse generator of the type specified in the introduction, the two pole shoes are provided in a manner known per se on the same side of the rail at the same distance from it and a measuring element is assigned to each of the pole shoes, the two measuring elements being the same Quiescent magnetic flux are calibrated and counter-switched when the track is not used, so that when a wheel rim rolls past, opposing measured values occur one after the other in the evaluation circuit.
The measuring elements can be transformers in a manner known per se, which are pre-saturated by the constant field and are fed with an electric current, the frequency of which is at least 100 Hz. Of course, other measuring devices, such as Hall probes, etc., can also be used.
The measuring elements are arranged in the space between the magnetic pole and the rail, so that they are at the location of the greatest possible field change caused by the passing wheels. This optimal effect allows it. To do without magnetic bridge arrangements, as the direct influence of the wheels rolling by generates a clear signal.
It should be mentioned that axle counting pulse generators, the components of which are offset from one another on the same side of the rail at the same distance from this and in the direction of the rail, and the use of Hall probes as measuring devices for axle counting pulse generators are known per se (cf. German Patent No. 867698 and Austrian patent specification Ni.195962 ,.
In addition to the advantage of direct constant field measurement, which is based on the fact that the entire speed range of train traffic can be determined with the same measuring method, the invention also achieves the special advantage that external interference fields, which affect the two measuring elements simultaneously and in the same direction, as a result the counter-circuit of the measuring elements has no effect
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remain, whereas the measuring elements in front of a wheel rolling by are influenced one after the other, so that measured quantities that are in opposite directions, but do not cancel each other out, are derived from each wheel one after the other.
Since the individual parts of a magnetic circuit are usually not magnetically exactly the same, it must be possible to align them. A particularly expedient solution for balancing the constant exciter field is to attach a rod on which at least one magnetic or magnetizable body is arranged, which can be adjusted in a manner similar to a taring weight.
A single permanent magnet and a measuring element for each of the two poles are sufficient for a pulse generator that is independent of the direction of travel. Two such systems are necessary for a pulse generator that also determines the direction of travel.
The invention will now be described in more detail with reference to the drawings of exemplary embodiments. The Fig. La-Ic represent a direction-dependent pulse generator, u. Between Fig. la in side view, Fig. lb in plan view and Fig. lc in section perpendicular to the rail. FIGS. 2 and 3 show measuring elements which can be used within the scope of the invention. Figs. 4-7 show various circuits of these measuring elements and Fig. 8 shows the course of a series of counting pulses.
According to FIGS. 1 a-1 c, the axle counting pulse generator 1 is fastened to the rail 3, which is carried by sleepers 4, by means of support profiles 2 and clamps 21 (FIG. 1 c). 5 with a wheel rolling past is designated.
Within the protective housing 17 (removed in FIG. 1b) and the connection terminals 19, the permanent magnets 13 are mounted on the base plate 18, to which the pole shoes 12 and the measuring elements 11 are connected. A rod 14 lying parallel to the exciter magnet (FIG. 1 a), for example, serves to balance the constant field of excitation with respect to the measuring elements 11. B. a threaded spindle on which a magnetic or magnetizable body 15 is displaceable. Furthermore, a line 16 (see Fig. 1b) running parallel to the rail is provided, which surrounds the pulse generator and essentially serves to create a space free from interference fields as possible in the area of the measuring elements in order to prevent interference from interference currents (rail currents) on the measuring elements. to avoid.
In the case of the axle counting pulse generator shown, which is dependent on the direction of travel, two systems (permanent magnets 13, each with two pole pieces 12 and two measuring elements 11) are provided. For an impulse generator that is independent of the direction of travel, only two measuring elements, two pole pieces and a magnet are available, while the other parts are basically the same.
FIG. 2 shows a measuring element 6 which works on the principle of the pre-saturated transformer.
It contains a ferromagnetic core 61 with a primary winding 62 and a secondary winding 63; the field is directed in the direction of arrow H.
3 shows a measuring element 7 as a Hall probe, which consists of a crystalline body 71, the electrodes 72 for the excitation current and the electrodes 73 for tapping the Hall voltage, with a magnetic field in the direction of the arrow H.
In Fig. 4 the arrangement and paired connection of the pre-saturated transformers as measuring elements 11 with respect to the pole shoes 12 of a non-direction-dependent pulse generator is shown.
In Fig. 5, the same arrangement for a direction-dependent pulse generator is shown.
6 shows the same arrangement, but with Hall probes as measuring elements 11.
Fig. 7 shows a circuit of a direction-independent pulse generator 1 in connection with a pulse counter 8 and a feed device 9. Both the pulse counter 8 with pulse shaper 81 and the feed device 9 are of known design.
FIG. 8 shows the form of the notification identifier which, when a wheel passes through, is fed to the pulse shaper 81, which feeds the pulse sequence converted into individual pulses, corresponding to the wheel sequence, to the counter 8.
The mode of operation is as follows: If, in the arrangement according to FIG. 1, a wheel 5 drives past one of the measuring elements 11, its magnetic resistance is reduced. This increases the magnetic flux and increases in the magnetic core 61 (FIG. 2) or in the crystal 71 (FIG. 3). the saturation. As a result of the change in impedance or the Hall voltage, a voltage difference occurs between the two interconnected measuring elements, which is fed to the meter via the pulse converter.
In the case of an arrangement that is dependent on the direction of travel, the arrangement is duplicated, but can also be interconnected in a known manner in such a way that at least some of the connection lines can be saved.