CN102202953A - 车轮传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车轮传感器(1)、尤其用于轨道空闲信号设备的车轮传感器(1)，该车轮传感器带有至少一个传感器装置，该传感器装置包括对传感器线圈(2，6)与轨行车辆滚过的车轮(20)的感应相互作用敏感的谐振电路的、被供以交流电的传感器线圈(2，6)，以及为压制反向电路中的外部干扰场而与所述传感器线圈(2，6)相连接的另一线圈(3，7)。在此，按照本发明所述另一线圈(3，7)设置在所述传感器线圈(2，6)下面，并且所述另一线圈(3，7)和所述传感器线圈(2，6)之间的间距(A)至少是所述传感器线圈(2，6)的内径(D)的三分之一。

Description

车轮传感器

按近距离感应开关的原理工作的车轮传感器广泛应用在铁轨监测设备领域，尤其是轨道空闲信号设备领域。相应的车轮传感器具有至少一个传感器线圈，该传感器线圈布置在电谐振电路中并且被供应交流电。滚过的车轮或者滚过的轴的铁质量导致传感器线圈磁场的衰减，因此可根据由此导致的电谐振电路的特性(例如振幅或品质因数)的变化而检测出车轮的驶过。

感应式工作的车轮传感器通常相对感应地耦合的、工作频率上的干扰电压较为敏感，这种干扰电压例如可以通过轨道电流导致。例如机车的通过轨道的回路电流或者该回路电流的高次谐波部分导致形式为差拍(Schwebung)的干扰信号。这种差拍在感应式的车轮传感器中仅在困难的情况下才能与由于车轮驶过导致的信号区分开。此外，按感应作用原理工作的车轮传感器在实际中例如也可能受到设置在其附近的、相同工作频率的传感器的干扰，此外还可能通过轨道电流脉冲状出现的高换向电流边沿或通过驶过的列车的线路和变压器导致或感应出干扰。

本发明涉及一种车轮传感器、尤其是用于轨道空闲信号设备的车轮传感器，该车轮传感器带有至少一个传感器装置，该传感器装置包括对传感器线圈与滚过的轨行车辆车轮的感应相互作用敏感的谐振电路的、被供以交流电的传感器线圈以及为压制反向电路中的外部干扰场而与所述传感器线圈连接的另一线圈。

这种车轮传感器由公开的德国专利申请DE 101 37 519A1公开。为补偿干扰的磁场，已知的车轮传感器具有两个几何形状基本相同并且匝数相同的线圈，其中，所述线圈关于设置在轨道上的车轮传感器沿轨道纵向重叠，并且连接在反向电路中。这意味着，两个线圈在共同通电时产生相反的磁场，并因此也感应出相反的电压。由于其布置，两个线圈参与车轮检测，并且在例如由于轨道电流导致的干扰场的情况下基本上由同样强的磁交变场贯穿，所述干扰场因此由于线圈的反向电路而得以补偿。

因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种前述类型的、具有特别好的干扰压制特性的可选车轮传感器或另一车轮传感器。

按照本发明，该技术问题通过一种车轮传感器、尤其用于轨道空闲信号设备的车轮传感器解决，该车轮传感器带有至少一个传感器装置，该传感器装置包括对传感器线圈与滚过的轨行车辆车轮的感应相互作用敏感的谐振电路的、被供以交流电的传感器线圈以及为压制反向电路中的外部干扰场而与所述传感器线圈连接的另一线圈，其中，所述另一线圈设置在传感器线圈下方，并且所述另一线圈和所述传感器线圈之间的间隔至少为所述传感器线圈的内径的三分之一。

因此，车轮传感器的另一线圈按照本发明设置在传感器线圈的下面，其中，所述另一线圈和所述传感器线圈之间的间距至少为所述传感器线圈的内径的三分之一。在此，表述“下方”是关于另一线圈相对传感器线圈在按规定布置在轨道区域中的车轮传感器的朝向上的布置而言的。在此，传感器线圈通常设置在车轮传感器的上壳壁的下方，使得传感器线圈的磁场通过轨行车辆滚过或驶过的车轮减弱。这意味着，传感器线圈的纵轴线通常基本上垂直与轨道纵向。与由DE10137519A1公开的车轮传感器的基本区别在于，现在在按本发明的车轮传感器中，另一线圈不是侧向偏置地与传感器线圈重叠布置，而是设置在传感器线圈下面。在此，对这种布置的效率有重要意义的是，另一线圈和所述传感器线圈之间的间距至少为传感器线圈的内径的三分之一，因为否则不能保证传感器线圈对滚过的车轮有足够的敏感性。这是因为，在相叠布置的线圈间距较短时，由于出现的相互感应，即便在由于驶过的车轮造成了衰减的情况下也实现了几乎完全的补偿，使得不再能够检测到车轮。

然而，现在通过将另一线圈布置在传感器线圈的下方并且同时使所述另一线圈和传感器线圈之间的间距至少为传感器线圈的内径的三分之一就有利地保证，所述另一线圈就其功能方面而言是补偿线圈，也就是说基本上仅用于补偿干扰场，尤其是补偿轨道电流。原因是，另一线圈相对待检测的车轮或者车轮的轮缘具有较大的距离，因此其磁场不会或者仅较轻微地被滚过的铁质量影响到。反之，轨道电流的环绕轨道的磁场方向相反地流过两个线圈，也就是传感器线圈和另一线圈，并因此至少在很大程度上抵消。此外，也通过线圈在车轮传感器中的布置补偿来自其它源头的干扰。这些干扰例如是由于在传感器附近延伸的电缆导致的干扰或者相邻传感器的可能干扰作用。

此外，按本发明的车轮传感器具有这样的优点，即，线圈相叠的布置导致，对于每个线圈，也就是传感器线圈和另一线圈，可以充分利用车轮传感器沿轨道纵向的壳体长度。由此使得滚过的车轮有特别大的作用长度，因此实现了车轮传感器特别高的敏感性。这尤其在待检测的铁质量由于不同强度地驶过的轮缘造成侧向错移的情况下也适合。

优选这样构造按本发明的车轮传感器，即，这样布置另一线圈，使得其纵轴线平行于传感器线圈的轴线延伸。通过使传感器线圈和另一线圈的缠绕面在这种情况下平行或者至少基本上相互平行，实现了对干扰场特别好的补偿。

在另一种特别优选的实施形式中，这样设计按本发明的车轮传感器，即，这样布置所述另一线圈，使得其纵轴线与传感器线圈的纵轴线一致。这意味着，另一线圈的纵轴线与传感器线圈的纵轴线重合，也就是说，两个线圈居中地相叠布置。这种布置是优选的，因为由此能够尤其为产生关于轨道对称的场的轨道电流实现对产生的干扰磁场或者由于干扰磁场感应出的干扰电压的最佳补偿。

原则上也可考虑的是，传感器线圈具有芯部。然而，尤其为了避免由于磁饱和效应的干扰，有利的是，这样构造按本发明的车轮传感器，使得所述传感器线圈是空气线圈。

相应于上述的设计，对于另一线圈也优选按本发明的车轮传感器的这样一种实施形式，其中，另一线圈是空气线圈。

原则上，传感器线圈和另一线圈可以是相同类型的线圈。在按本发明的车轮传感器的另一种优选的实施形式中，所述另一线圈在其类型、尤其是几何形状和/或其匝数上与传感器线圈有区别。这是有利的，因为由于轨道电流产生的磁场由于轨道几何形状通常具有高度相关性。因此，根据相应的情况并尤其是根据分别存在的轨道型面有利的是，另一线圈在其类型或形状(也就是尤其是几何形状)和/或其匝数上与传感器线圈不同，因为由此实现了对干扰量的最佳补偿。

优选也可以这样设计按本发明的车轮传感器，即，设置至少两个关于设置在轨道区域中的车轮传感器沿轨道纵向相互间隔的传感器装置。这具有这样的优点，即，借助于具有分别一个传感器线圈和另一线圈的至少两个传感器装置能够确定滚过的车轮的行驶方向。在这种常见的双通道传感器(因此具有两个传感器装置)中，两个传感器装置或者传感器通道在轨行车辆的车轮驶过时产生在时间上前后依次错开的信号，所述信号在后续的评估单元中可以被用于识别轨行车辆的行驶方向。

以下根据实施例详细说明本发明。在附图中示出：

图1是设置在轨道上的、按本发明的车轮传感器的第一种实施例的剖面示意图；以及

图2是设置在轨道上的、带有两个传感器装置的、按本发明的车轮传感器的第二种实施形式的立体侧视图。

图1示出了设置在轨道上的、按本发明的车轮传感器的第一种实施例的示意剖视图。图中在垂直于轨道纵向的剖面示出了车轮传感器1，其具有传感器线圈2以及另一线圈3。该传感器线圈2以及另一线圈设置在车轮传感器1的壳体4中，其中，车轮传感器1或者车轮传感器1的壳体4借助于固定器件5固定在轨道10上。

传感器线圈2被供应交流电，并且是对传感器线圈2与滚过的车轮的感应相互作用敏感的谐振电路的组成部分。此外，传感器线圈2为了压制干扰场与反向电路中的另一线圈3连接。为清晰起见，在图1中不仅省略了前述电部件或连接的视图，而且还省略了车轮传感器1的其它本身公知的部件。这些例如是必要时在车轮传感器1中存在的监测或评估电路以及源自或通向车轮传感器1的电缆导管。

在图1中示出的车轮传感器1处于车轮20行驶过轨道的位置中，该车轮具有轮缘21。如图1所示，车轮传感器1的传感器线圈2这样地定位在轨道10上，使得传感器线圈2的场通过车轮20的轮缘21衰减或者减弱。

如图1所示，另一线圈3关于设置或者安装在轨道上的车轮传感器1设置在传感器线圈2下面。在此，传感器线圈2和另一线圈3之间的间距A至少为传感器线圈2的内径D的三分之一。由此保证，另一线圈3对车轮检测的影响足够小，使得否则由于传感器线圈2和另一线圈3的反向电路导致车轮传感器1对待检测的车轮20或者车轮20的轮缘21的敏感性或者功能性降低得以避免。这意味着，另一线圈3基本上对车轮检测没有贡献，而是至少主要用于补偿干扰场，尤其是补偿轨道电流。

在图1所示的实施例中可见，这样布置另一线圈3，使得其纵轴线与传感器线圈2的纵轴线重合。此外，在所示的实施例中，传感器线圈2和另一线圈3都是空气线圈，由此避免了由于带有铁芯的线圈中的饱和效应出现的问题。

与图1的视图不同也可以考虑这样的实施形式，其中，传感器线圈2和另一线圈3在其类型，亦即尤其是其几何形状和/或其匝数方面相互不同。这可以有利地用于根据相应地轨道型面实现最佳的干扰场补偿。在此的背景是，例如由轨道电流导致的磁场由于轨道几何形状而通常不是与高度无关的，因此在使用相同类型的线圈时，在传感器线圈2中感应出的电压通常与在另一线圈3中感应出的电压不同。

图2示出了设置在轨道上的、带有两个传感器装置的、按本发明的车轮传感器的第二实施例的立体侧视图。在此，与图1中所示的部件相同或者基本上功能相同的部件在此用相同的附图标记表示。

在图2的侧视图中可见，所示的车轮传感器1具有两个传感器线圈2和6以及两个另一线圈3和7，所述线圈设置在车轮传感器1的壳体4中。在此，线圈2和3以及线圈6和7分别都是传感器装置的组成部分，也就是说，所示的车轮传感器1具有两个传感器装置。在此，各个传感器装置的相应传感器线圈2或6与反向电路中的各传感器装置的相应另一线圈3和7连接，从而补偿干扰场。

通过使车轮传感器1具有两个传感器装置，由于通过传感器装置检测的信号的时间关系可以确定滚过的车轮或者滚过的轨行车辆的行驶方向。因此，所示的车轮传感器尤其适用于应用在轨道空闲信号设备中。

按照前述的实施例，车轮传感器1相应有利的是，在很大程度上压制了由外部感生的干扰影响，因为这种干扰基本上相同地影响传感器线圈2或6和另一线圈3或7。轨道电流尤其属于这种干扰，因为在此耦合的对称性特别高。然而也可以有利地补偿其它源头的干扰量。在此，传感器装置的线圈相叠的布置有利地实现了，在每个线圈(也就是例如传感器线圈2和另一线圈3)带有仅一个传感器装置的设计形式中，可以完全利用壳体4沿轨道纵向的长度。因此，实现了与在轨道纵向和垂直于轨道纵向的高敏感性相关的特别高的作用长度。然而反之，按本发明的车轮传感器也有利地实现了特别紧凑的结构形式，也就是沿轨道纵向特别小的壳体长度。这尤其在轨道上的位置有限时是有利的。

Claims (7)

1.一种车轮传感器(1)、尤其是用于轨道空闲信号设备的车轮传感器(1)，该车轮传感器(1)带有至少一个传感器装置，该传感器装置包括：

-对传感器线圈(2，6)与滚过的轨行车辆车轮(20)的感应相互作用敏感的谐振电路的、被供以交流电的传感器线圈(2，6)，以及

-另一线圈(3，7)，该另一线圈为压制反向电路中的外部干扰场而与所述传感器线圈(2，6)连接，其特征在于，

-所述另一线圈(3，7)设置在所述传感器线圈(2，6)下面，并且

-所述另一线圈(3，7)和所述传感器线圈(2，6)之间的间距(A)至少是所述传感器线圈(2，6)的内径(D)的三分之一。

2.如权利要求1所述的车轮传感器，其特征在于，这样布置所述另一线圈(3，7)，使得所述另一线圈(3，7)的纵轴线与所述传感器线圈(2，6)的纵轴线平行地延伸。

3.如权利要求2所述的车轮传感器，其特征在于，这样布置所述另一线圈(3，7)，使得所述另一线圈(3，7)纵轴线对应于所述传感器线圈(2，6)的纵轴线。

4.如权利要求1至3之一所述的车轮传感器，其特征在于，所述传感器线圈(2，6)是空气线圈。

5.如权利要求1至4之一所述的车轮传感器，其特征在于，所述另一线圈(3，7)是空气线圈。

6.如权利要求1至5之一所述的车轮传感器，其特征在于，所述另一线圈(3，7)在其类型、尤其是几何形状和/或其匝数方面与所述传感器线圈(2，6)不同。

7.如权利要求1至6之一所述的车轮传感器，其特征在于，设置至少两个关于布置在轨道区域中的车轮传感器(1)沿轨道纵向相互间隔的传感器装置。

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