DE102004023723B3

DE102004023723B3 - Erzeugen eines Signals an einer Strecke für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE102004023723B3
Application number: DE200410023723
Authority: DE
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2024-05-12
Also published as: DE202005007591U1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Erzeugung eines Signals an einer Strecke für Schienenfahrzeuge, wobei eine Magneteinrichtung, die in oder an einem der Schienenfahrzeuge angeordnet ist, ein Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld erzeugt bei einem Vorbeifahren an einer Signaleinrichtung der Strecke das Signal. Die Magneteinrichtung weist einen Elektromagneten (1a, 1b) auf, der derart betrieben wird, dass er zumindest einen Teil des Magnetfelds erzeugt. Der Elektromagnet (1a, 1b) wird während eines ununterbrochenen Betriebes des Schienenfahrzeugs eingeschaltet, ausgeschaltet und/oder überwacht, um einen Betrieb des Schienenfahrzeugs in verschiedenen Schienennetzen zu ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Signals an einer Strecke für Schienenfahrzeuge. Es wird eine Magneteinrichtung verwendet, die ausgestaltet ist ein Magnetfeld zu erzeugen, wobei das Magnetfeld bei einem Vorbeifahren an einer Signaleinrichtung der Strecke das Signal erzeugen kann.
Für den Betrieb in der Schweiz müssen Lokomotiven mit einem Zugsicherungssystem ausgerüstet sein, das eine Magneteinrichtung aufweist. Das Zugsicherungssystem ist in der Fachwelt unter der Bezeichnung „Integra Signum" bekannt. Eine Magnetfeldsonde, die an der Strecke angeordnet ist, detektiert das Magnetfeld der Magneteinrichtung, wenn die Lokomotive die Magnetfeldsonde überfährt. Derzeit sind in jeder Lokomotive zwei der Magneteinrichtungen vorgesehen, die jeweils einer Fahrtrichtung der Lokomotive zugeordnet sind. Die Magneteinrichtungen sind Permanentmagnete.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Magneteinrichtungen beim Betrieb der Lokomotiven in anderen Ländern zu Fehlfunktionen oder sogar zu Schäden an Einrichtungen führen können, die an der Strecke angeordnet sind. Hierbei handelt es sich z. B. um Steuereinrichtungen für Bahnübergänge oder um andere Steuereinrichtungen.

Aus der Patentschrift DD 27 087 ist eine Einrichtung zur Zugbeeinflussung vom Gleis zum Schienenfahrzeug oder vom Schienenfahrzeug zum Gleis bekannt. Die Einrichtung weist einen Gleismagneten auf, das Schienenfahrzeug eine Empfangseinrichtung. 1 der Druckschrift zeigt den Gleismagneten, wobei ein Stromkreis mit jeweils zwei Wicklungen um Pole des Gleismagneten dargestellt ist. Der Gleismagnet kann auch am Fahrzeug angeordnet werden und die Empfangseinrichtung kann am Gleis angeordnet werden.

DE 1 902 687 beschreibt eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von Gleismagneten für induktive Zugbeeinflussungsanlagen. Es ist eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von Gleismagneten vorgesehen, bei der eine an einen Oszillatorkreis angeschlossene Hilfsspule mit der Spule des Gleismagneten induktiv gekoppelt ist. Am Fahrzeug befindet sich ein nach unten offener Magnet mit einem Eisenkern und einer Spule. Die Spule ist in Reihe mit einem Wechselstromgenerator geschaltet.

OEHLER, Karl: Eisenbahnsicherungstechnik in der Schweiz. Basel u.a. 1981. ISBN 3-7643-1233-5, Seiten 190 – 197, beschreibt eine automatische Zugsicherung bei den schweizerischen Bundesbahnen.

CH 211 227 C beschreibt eine Einrichtung zur Übertragung eines oder mehrerer Signalbegriffe von der Strecke auf den Zug.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen zuverlässigen und störungsfreien Betrieb einer Lokomotive oder eines anderen mit der Magneteinrichtung versehenen Schienenfahrzeugs sowohl in der Schweiz als auch in anderen Ländern zu ermöglichen. Insbesondere soll es möglich sein, dass das Schienenfahrzeug ohne Unterbrechung des Betriebes die Ländergrenzen der Schweiz überfährt.

Es wird vorgeschlagen, einen Elektromagneten zu verwenden, der ausgestaltet ist, zumindest einen Teil des für die Signalerzeugung erforderlichen Magnetfelds zu erzeugen. Hierdurch ist es möglich, das Magnetfeld zumindest teilweise abzuschalten und/oder einzuschalten. Insbesondere kann somit in der Schweiz das erforderliche Magnetfeld erzeugt werden und kann dasselbe mit der Magneteinrichtung versehene Schienenfahrzeug bei (zumindest teilweise) abgeschaltetem Magnetfeld auch in anderen Ländern, insbesondere in Österreich und Frankreich betrieben werden. Der Elektromagnet wird während eines andauernden Betriebes des Schienenfahrzeugs ausgeschaltet, wenn der Elektromagnet mit elektrischer Energie aus einem in dem Schienenfahrzeug angeordneten Energiespeicher (z. B. Bleibatterie) versorgt wird und wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs Null ist. Hierdurch kann die Betriebszeit verlängert werden, während der der Elektromagnet und/oder andere Einrichtungen des Schienenfahrzeugs mit Energie aus dem Energiespeicher betrieben werden.

Unter einem Elektromagneten wird auch eine Kombination von mehreren Elektromagneten verstanden, die ein gemeinsames Magnetfeld erzeugen können.

Bevorzugtermaßen weist die Magneteinrichtung zusätzlich zu dem Elektromagneten keinen separaten Permanentmagneten auf. Der Elektromagnet ist also dazu in der Lage, das für die Signalerzeugung an der Strecke erforderliche Magnetfeld zu erzeugen. Jedoch kann der Elektromagnet – je nach Ausführung – magnetisierbare Materialien aufweisen (etwa einen Spulenkern), die auch nach einem Abschalten des Elektromagneten noch ein Magnetfeld aufweisen.

Es wird vorgeschlagen, den Elektromagneten mit Gleichstrom zu betreiben. Damit der Elektromagnet das erforderliche Magnetfeld vollständig erzeugen kann, ist seine Stromversorgung bei einer konkreten Ausführungsform entsprechend ausgelegt. Beispielsweise wird der Elektromagnet bei einer Nennspannung von 110 V betrieben, wobei Toleranzen der Spannung z. B. in einem Bereich von 77 V bis 135 V auftreten können. Vorzugsweise ist die gesamte Anordnung zum Betreiben des Elektromagneten so ausgestaltet, dass eine zusätzliche Spannungsstabilisierung nicht erforderlich ist und insbesondere auf einen Gleichspannungswandler verzichtet werden kann.

Vorzugsweise ist der Elektromagnet derart ausgestaltet und wird derart betrieben, dass das von der Magneteinrichtung erzeugte Magnetfeld dem Magnetfeld eines Stabmagneten gleicht, insbesondere eines der Stabmagneten, die derzeit an Lokomotiven für den Betrieb des Zugsicherungssystems Integra Signum verwendet werden.

Auf Grund von Feldstärken des Magnetfelds in der Größenordnung von mehreren mT weisen entsprechende Elektromagneten, die ein Magnetfeld solcher Stärke erzeugen können, hohe Induktivitäten auf. Vorzugsweise wird daher eine Freilaufdiode antiparallel zu dem Elektromagneten angeordnet. Weiterhin wird vorgeschlagen, die Freilaufdiode und den Elektromagneten in einem gemeinsamen Gehäuse anzuordnen. Hierdurch werden insbesondere die Handhabung und Montage erleichtert.

Der Elektromagnet wird bei Bedarf eingeschaltet oder ausgeschaltet beziehungsweise die Vorrichtung ist so ausgestaltet, dass der Elektromagnet einschaltbar und/oder ausschaltbar ist.

Insbesondere wird vorgeschlagen: Eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals an einer Strecke für Schienenfahrzeuge, wobei

– die Vorrichtung ausgestaltet ist, in einem der Schienenfahrzeuge verwendet zu werden und/oder die Vorrichtung in einem der Schienenfahrzeuge angeordnet ist,
– die Vorrichtung eine Magneteinrichtung aufweist, die ausgestaltet ist ein Magnetfeld zu erzeugen, wobei das Magnetfeld bei einem Vorbeifahren an einer Signaleinrichtung der Strecke das Signal erzeugen kann,
– die Magneteinrichtung einen Elektromagneten aufweist, der ausgestaltet ist, zumindest einen Teil des Magnetfelds zu erzeugen,
– die Vorrichtung eine Schalteinrichtung zum Einschalten und Ausschalten des Elektromagneten aufweist, die mit dem Elektromagneten verbunden ist und die ausgestaltet ist, während eines ununterbrochenen Betriebes des Schienenfahrzeugs den Elektromagneten einzuschalten und/oder auszuschalten, und
– die Vorrichtung eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines Betriebes des Schienenfahrzeugs aufweist, wobei der Elektromagnet zur Energieversorgung mit einem Energiespeicher verbunden oder verbindbar ist und wobei die Steuereinrichtung und die Schalteinrichtung derart ausgestaltet und miteinander verbunden sind, dass der Elektromagnet während eines andauernden Betriebes des Schienenfahrzeugs ausgeschaltet wird, wenn der Elektromagnet mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher versorgt wird und wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs Null ist.

Weiterhin wird vorgeschlagen: Ein Verfahren zum Erzeugen eines Signals an einer Strecke für Schienenfahrzeuge, wobei

– eine Magneteinrichtung, die in oder an einem der Schienenfahrzeuge angeordnet ist, ein Magnetfeld erzeugt, wobei das Magnetfeld bei einem Vorbeifahren an einer Signaleinrichtung der Strecke das Signal erzeugen kann,
– die Magneteinrichtung einen Elektromagneten aufweist, der derart betrieben wird, dass er zumindest einen Teil des Magnetfelds erzeugt, und
– der Elektromagnet während eines ununterbrochenen Betriebes des Schienenfahrzeugs eingeschaltet und/oder ausgeschaltet wird
– der Elektromagnet während eines andauernden Betriebes des Schienenfahrzeugs ausgeschaltet wird, wenn der Elektromagnet mit elektrischer Energie aus einem in dem Schienenfahrzeug angeordneten Energiespeicher versorgt wird und wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs Null ist.

Unter einem ununterbrochenen Betrieb des Schienenfahrzeugs wird auch ein unterbrechungsfreier Betrieb verstanden, bei dem das Schienenfahrzeug seine Fahrt unterbricht. Eine Fahrtunterbrechung kann aus verschiedenen Gründen beispielsweise an Ländergrenzen erforderlich sein. Die Schalteinrichtung ermöglicht es jedoch auch bei ununterbrochener Fahrt, den Elektromagneten einzuschalten oder auszuschalten.

Insbesondere ist zusätzlich zu einem Hauptschalter, durch dessen Betätigung der Betrieb des Schienenfahrzeugs begonnen und beendet werden kann, ein weiterer Schalter vorgesehen. Durch die Betätigung dieses weiteren Schalters, der beispielsweise einen Magnetschalter aufweist, kann der Elektromagnet während des Betriebes des Schienenfahrzeugs eingeschaltet und/oder ausgeschaltet werden. Somit ermöglicht es das Einschalten oder Ausschalten des Elektromagneten, bei unterbrechungsfreiem Betrieb des Schienenfahrzeugs einen Betrieb eines Zugsicherungssystems zu beginnen bzw. zu beenden. Das Schienenfahrzeug kann daher ohne Unterbrechung seines Betriebes in verschiedenen Schienennetzen betrieben werden.

Insbesondere kann eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines Betriebes des Schienenfahrzeugs vorgesehen sein, wobei die Steuereinrichtung mit der Schalteinrichtung verbunden ist und wobei die Steuereinrichtung ausgestaltet ist, durch Ansteuern der Schalteinrichtung den Elektromagneten einzuschalten und/oder auszuschalten. Beispielsweise erfüllt die Steuereinrichtung eine Mehrzahl von Funktionen wie Sicherheitsfunktionen und Überwachungsfunktionen und kann z. B. Teil der Leittechnik einer Lokomotive sein. Auf Grund der Ansteuerung des Elektromagneten durch die Steuereinrichtung kann der Steuereinrichtung z. B. eine Betriebsweise des Schienenfahrzeugs vorgegeben werden und erzeugt die Steuereinrichtung abhängig von der vorgegebenen Betriebsweise automatisch ein Signal zum Einschalten oder Ausschalten des Elektromagneten.

Insbesondere kann ein Betriebszustand der Steuereinrichtung eingestellt werden und steuert die Steuereinrichtung abhängig von dem eingestellten Betriebszustand automatisch die Schalteinrichtung an, sodass der Elektromagnet entsprechend dem eingestellten Betriebszustand eingeschaltet oder ausgeschaltet ist bzw. wird. Der eingestellte Betriebszustand kann beispielsweise ein Betriebszustand sein, der dem Betrieb auf einem bestimmten Schienennetz entspricht. Weiterhin kann der Betriebszustand beispielsweise einer Fahrtrichtung (rückwärts oder vorwärts) zugeordnet sein. Z. B. wird durch oder nach Inbetriebnahme eines vorne oder hinten im Schienenfahrzeug angeordneten Führerstandes ein Signal erzeugt, das den Betriebszustand festlegt und automatisch zum Einschalten und/oder zum Ausschalten des Elektromagneten und/oder zum Sperren eines Betriebes des Elektromagneten führt. Beispielsweise ist in dem Schienenfahrzeug ein Richtungswahlhebel vorgesehen, durch dessen Stellung der Betriebszustand vorgegeben ist bzw. wird. Weiterhin ist es möglich, dass durch die Stellung des Richtungswahlhebels und/oder durch den eingestellten Betriebszustand automatisch festgelegt wird, welcher von einer Mehrzahl von Elektromagneten des Schienenfahrzeugs eingeschaltet sein muss. Bei einer konkreten Ausführungsform ist ein an sich bereits bekannter Richtungswahlhebel mit zusätzlichen Kontakten versehen, die mit der Schalteinrichtung verbunden sind, sodass der Elektromagnet oder die Elektromagneten durch Kurzschließen oder Trennen der Kontakte eingeschaltet oder ausgeschaltet wird bzw. werden. Dabei kann die Verbindung zwischen der Schalteinrichtung und der Steuereinrichtung (z. B. dem Richtungswahlhebel) zumindest teilweise über einen digitalen Datenbus (wie z. B. dem Multiple Function Vehicle Bus, MVB) hergestellt sein.

Zusätzlich zu der Maßnahme, den Elektromagneten einzuschalten oder auszuschalten beziehungsweise den Elektromagneten in der Vorrichtung einschaltbar und/oder ausschaltbar auszugestalten, wird vorgeschlagen, den Elektromagneten zu überwachen und festzustellen, ob der Elektromagnet eingeschaltet ist und/oder ob der Elektromagnet ausgeschaltet ist.

Beide Maßnahmen, die Schaltbarkeit des Elektromagneten während des Betriebes und die Überwachung des Elektromagneten, führen für sich allein und in Kombination miteinander dazu, dass dasselbe Schienenfahrzeug zuverlässig sowohl auf Strecken betrieben werden kann, auf denen die Magneteinrichtung erforderlich ist, als auch auf Strecken betrieben werden kann, auf denen die Magneteinrichtung nicht in Betrieb sein darf.

Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Überwachungseinrichtung aufweist, die ausgestaltet ist festzustellen, ob der Elektromagnet eingeschaltet ist und/oder ob der Elektromagnet ausgeschaltet ist.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass während eines Betriebes des Schienenfahrzeugs festgestellt wird, ob der Elektromagnet eingeschaltet ist und/oder ob der Elektromagnet ausgeschaltet ist.

Durch die erfindungsgemäße Überwachung kann gewährleistet werden, dass ein Zugsicherungssystem wie das System Integra Signum in der Schweiz, genau in dem Betriebszustand ist, der eingestellt wurde und/oder erforderlich ist.

Die Überwachungseinrichtung kann eine Messeinrichtung aufweisen, die ausgestaltet ist, einen durch den Elektromagneten fließenden Strom zu messen, wobei die Messeinrichtung mit einer Auswertungseinrichtung verbunden ist, die ausgestaltet ist, anhand eines Messwertes der Messeinrichtung festzustellen, ob der Elektromagnet entsprechend einer Vorgabe betrieben wird. Dies kann auch unabhängig davon festgestellt werden, ob zwischen dem eingeschalteten Elektromagneten und dem ausgeschalteten Elektromagneten unterschieden wird. Beispielsweise kann also festgestellt werden, ob der Strom in einem bestimmten vorgegebenen Bereich von Stromwerten liegt, wobei nicht festgestellt wird, ob der Elektromagnet ausgeschaltet ist, wenn der Strom nicht in dem vorgegebenen Bereich liegt. Vielmehr genügt die Information, dass der Strom nicht in dem vorgegebenen Bereich liegt, und können dementsprechend Maßnahmen ergriffen werden.

Insbesondere kann festgestellt werden, ob ein durch den Elektromagneten fließender elektrischer Strom größer als ein erster vorgegebener Grenzwert ist und/oder ob der Strom größer oder gleich dem ersten Grenzwert ist. Alternativ oder zusätzlich kann festgestellt werden, ob ein durch den Elektromagneten fließender elektrischer Strom kleiner als ein zweiter vorgegebener Grenzwert ist und/oder ob der Strom kleiner oder gleich dem zweiten Grenzwert ist. Insbesondere kann abhängig von dem Ergebnis der Feststellungen oder zumindest einer der Feststellungen entschieden werden, ob ein Betriebszustand des Elektromagneten einer Vorgabe entspricht.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein erster vorgegebener Bereich von Stromwerten definiert. Dieser erste Bereich entspricht einem eingeschalteten Zustand des Elektromagneten. Er entspricht insbesondere einem durch den Elektromagneten erzeugten Magnetfeld, das für das Zugsicherungssystem ausreichend groß. Ferner ist ein zweiter vorgegebener Bereich von Stromwerten definiert, der dem ausgeschalteten Zustand des Elektromagneten entspricht. Insbesondere weist der zweite Bereich den Wert Null auf oder einen Stromwert, der bei ausgeschaltetem Elektromagnet gemessen wird. Insbesondere kann der zweite Bereich aus diesem einen Wert bestehen. Gemäß der besonders bevorzugten Ausführungsform wird nun der durch den Elektromagneten fließende Strom gemessen und es wird festgestellt, ob der Messwert in dem ersten Bereich, in dem zweiten Bereich oder in keinem der beiden Bereiche liegt. Dies ermöglicht es zuverlässig festzustellen, ob der Elektromagnet eingeschaltet ist oder ausgeschaltet ist. Ferner kann überprüft werden, ob der festgestellte Zustand des Elektromagneten einem Soll-Zustand (z. B. eingeschalteter Zustand für den Betrieb in der Schweiz oder ausgeschalteter Zustand für den Betrieb außerhalb der Schweiz) entspricht. Ist dies nicht der Fall, können entsprechende Maßnahmen ergriffen werden (z. B. Erzeugung eines Signals an den Fahrzeugführer).

Bevorzugtermaßen wird das Ergebnis der Feststellung oder der Feststellungen auf Plausibilität geprüft, wobei bei einem nicht plausiblen Ergebnis ein Fehlersignal erzeugt wird. Auf Beispiele wird noch näher eingegangen.

Die Messeinrichtung kann einen Messsensor mit einem Messausgang zur Ausgabe eines Messsignals aufweisen, wobei der Messausgang vorzugsweise galvanisch von dem zu messenden Strom getrennt ist. Ausführungsbeispiele für einen derartigen Sensor sind die von LEM Deutschland GmbH, Components, Frankfurter Straße 74 D-64521 angebotenen Stromwandler.

Insbesondere kann die Vorrichtung in einer der beschriebenen Ausgestaltungen in einem Schienenfahrzeug angeordnet sein, insbesondere in einem Schienentriebfahrzeug, wobei die Magneteinrichtung derart an und/oder in dem Schienenfahrzeug angeordnet ist, dass die Magneteinrichtung beim Vorbeifahren an der Signaleinrichtung der Strecke das Signal erzeugen kann.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei wird Bezug auf die beigefügte Zeichnung genommen. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
1 schematisch eine Lokomotive mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals an einer Strecke für Schienenfahrzeuge, wobei die Vorrichtung die nach derzeitigem Kenntnisstand bestmögliche Ausführungsform ist,
2 eine schematische Teildarstellung der Steuerung einer Schalteinrichtung zum Einschalten und Ausschalten eines Elektromagneten, insbesondere eines der in 1 dargestellten Elektromagneten, und
3 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Überwachung eines Elektromagneten, insbesondere eines der in 1 dargestellten Elektromagneten.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 11 eine Lokomotive, in der die Vorrichtung zum Erzeugen des Signals angeordnet ist. Die Vorrichtung weist eine elektrische Schaltungsanordnung mit zwei Elektromagneten 1a, 1b auf, die in zwei parallel zueinander geschalteten Strompfaden angeordnet sind. In den Strompfaden ist jeweils ein elektrisch steuerbarer Schalter 5a, 5b in Serie zu dem Elektromagneten 1a, 1b angeordnet und jeweils eine Freilaufdiode antiparallel zu dem Elektromagneten 1a, 1b angeordnet. Über gemeinsame Anschlussleitungen sind die Strompfade mit einem ersten Anschluss 14 und mit einem zweiten Anschluss 15 verbunden. Über die Anschlüsse 14, 15 kann die Anordnung mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen verbunden werden, beispielsweise über Anschluss 14 mit Pluspotenzial in Höhe von + 110 Volt und über Anschluss 15 mit einem Potenzial in Höhe von Null Volt.
Die Anordnung weist ferner in den Anschlussleitungen jeweils einen Störschalter 12 auf, wobei die Störschalter 12 einen gemeinsamen mehrpoligen Schalter bilden können, sodass die Anordnung durch Betätigung des mehrpoligen Schalters vollständig von den Anschlüssen 14, 15 getrennt werden kann. Die Störschalter 12 bzw. der mehrpolige Schalter werden vorzugsweise dann von einem Fahrzeugführer betätigt und damit geöffnet, wenn die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung feststellt, dass zumindest einer der Elektromagnete 1a, 1b entgegen einer Vorgabe von einem Erregerstrom durchflossen wird.
Zwischen den Störschaltern 12 und parallel zu den genannten Strompfaden ist eine Sicherungseinrichtung 16 angeordnet, von der Funktionen im Zusammenhang mit einem Zugsicherungssystem, insbesondere dem System Integra Signum, ausgeführt werden. Beispielsweise verarbeitet die Sicherungseinrichtung 16 Signale, die in der Lokomotive 11 beim Überfahren von Magnetfeldern entstehen, wobei die Magnetfelder von Magneteinrichtungen an der Strecke generiert werden.
In der Anschlussleitung, die die parallelen Strompfade mit dem Anschluss 14 verbindet, sind ein Schalter 4 und ein Stromsensor 6 in Reihe zueinander geschaltet. Durch Betätigung des Schalters 4 können beide Elektromagneten 1a, 1b gleichzeitig außer Betrieb gesetzt werden oder kann ihr Betrieb ermöglicht werden. Insbesondere kann der Schalter 4 abhängig von einem Betriebszustand der Lokomotive 11 automatisch eingeschaltet sein (z. B. für einen Betrieb der Lokomotive 11 in der Schweiz) oder automatisch ausgeschaltet sein (z. B. für einen Betrieb der Lokomotive 11 außerhalb der Schweiz).
Der Stromsensor 6 ist vorzugsweise ein Stromwandler mit galvanische Trennung der Anschlussleitung von einem Messausgang 8 des Stromsensors 6. Der Stromsensor 6 ist Teil einer Überwachungseinrichtung 7 zur Überwachung eines Betriebes der Elektromagneten 1a, 1b und insbesondere auch zur Feststellung, ob die Elektromagneten 1a, 1b ausgeschaltet sind. Der Messausgang 8, an dem während des Betriebes des Stromsensors 6 analoge Messwerte anliegen, ist über einen Analog-/Digital-Wandler 10 an einen Datenbus 2 angeschlossen. Die über den Datenbus 2 übertragenen digitalen Messwerte werden von einer Auswertungseinrichtung 9 empfangen und ausgewertet. Die Auswertungseinrichtung 9 ist beispielsweise Teil einer zentralen Steuereinrichtung der Lokomotive 11. Mit der Auswertungseinrichtung 9 können weitere Einrichtungen verbunden sein, beispielsweise eine Einrichtung zur Signalisierung von Störzuständen an den Fahrzeugführer.
Wie in 2 gezeigt ist, kann eine Steuereinrichtung 13 mit einem Steuereingang eines der in 1 dargestellten Schalter 5 verbunden sein. Die Steuereinrichtung 13, bei der es sich beispielsweise um die genannte zentrale Steuereinrichtung handeln kann, ist ausgestaltet, den Schalter 5 abhängig von einer Vorgabe, abhängig von dem Ergebnis einer Auswertung und/oder abhängig von einem Betriebszustand der Lokomotive 11 anzusteuern und dadurch zu betätigen. Durch die Betätigung wird der jeweilige in Reihe zu dem Schalter 5 angeordnete Elektromagnet 1 eingeschaltet oder ausgeschaltet.
Vorzugsweise ist zu jedem Zeitpunkt höchstens einer der Elektromagnete 1a, 1b eingeschaltet. Dabei kann beispielsweise der Elektromagnet 1a bei einem Betrieb der Lokomotive 11 in einer ersten Fahrtrichtung eingeschaltet sein und der Elektromagnet 1b bei einem Betrieb der Lokomotive 11 in einer zweiten Fahrtrichtung eingeschaltet sein, wobei die erste Fahrtrichtung und die zweite Fahrtrichtung einander entgegengesetzt sind.
Anhand von 3 wird nun ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine Überwachung eines Elektromagneten beschrieben. In Schritt S1 wird der durch den Elektromagneten fließende Erregerstrom gemessen. In einem darauf folgenden Schritt S2 wird der gemessene Wert verarbeitet (beispielsweise digitalisiert) und/oder zu einer Auswertungseinrichtung übertragen.
In Schritt S3 wird der gemessene Wert ausgewertet. Es wird festgestellt, ob der gemessene Wert plausibel ist, d. h. innerhalb von zumindest einem zulässigen Bereich von Stromwerten liegt, die beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Elektromagneten auftreten können. Beispielsweise entspricht ein erster dieser Bereiche von Stromwerten dem Betriebszustand des Elektromagneten, in dem ein ausreichend starkes Magnetfeld erzeugt werden soll, um (wie bereits beschrieben) an der Strecke ein Zugsicherungssignal zu erzeugen. Insbesondere ist der erste Bereich beidseitig beschränkt. D. h. er weist einen unteren und einen oberen Grenzwert auf, wobei jeder der Grenzwerte ein noch zulässiger oder unzulässiger Stromwert sein kann. Ein zweiter der Bereiche von zulässigen Stromwerten schließt den Wert Null mit ein und wird von einem oberen Grenzwert beschränkt. Dieser Bereich entspricht dem Betriebszustand des Elektromagneten, in dem dieser ausgeschaltet ist. Der obere Grenzwert entspricht dabei einer Toleranz der Messeinrichtung und/oder der Auswertungseinrichtung. Insbesondere kann ein Offset der Messeinrichtung und/oder eines Verstärkers zu kleinen Messwerten nahe dem Wert Null führen, obwohl tatsächlich kein Strom durch den Elektromagneten fließt.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel existiert daher ein erster Bereich für den eingeschalteten Betriebszustand des Elektromagneten und ein zweiter Bereich für den ausgeschalteten Betriebszustand des Elektromagneten. Zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich liegt ein dritter Bereich mit unzulässigen Stromwerten. Weiterhin existiert ein vierter Bereich von Stromwerten, die ebenfalls unzulässig sind, jenseits des ersten Bereichs. D. h. der vierter Bereich beginnt bei dem oberen Grenzwert des ersten Bereichs und umfasst alle noch größeren Stromwerte.
Liegt der in Schritt S3 ausgewertete Messwert in einem zulässigen Bereich von Stromwerten folgt auf Schritt S3 ein Schritt S4. Dieser Pfad ist in 3 mit dem Buchstaben „J" bezeichnet. Liegt der ausgewertete Messwert jedoch in einem unzulässigen Bereich von Stromwerten, folgt Schritt S5. Dieser Pfad ist in 3 mit dem Buchstaben „N" bezeichnet.
Auf diese Weise wird eine Plausibilitätsprüfung des Messwertes durchgeführt. Ein unplausibler Messwert deutet insbesondere auf einen Fehler des Messsensors hin, z. B. des in 1 dargestellten Stromwandlers.
In Schritt S5 können dann weitere Maßnahmen ergriffen werden. Zum Beispiel kann eine Information über das Auftreten des Fehlers gespeichert werden, sodass eine spätere Auswertung möglich ist (z. B. eine Diagnose einer Ursache des Fehlers bei einem späteren Werkstattaufenthalt des Schienenfahrzeuges). Alternativ oder zusätzlich kann ein Signal erzeugt werden, durch das der Fahrzeugführer informiert wird. Insbesondere kann das Signal eine optische Anzeige und/oder ein akustisches Signal auslösen. Der Fahrzeugführer kann somit erkennen, dass ein zuverlässiger Betrieb des Zugsicherungssystems nicht mehr sichergestellt ist. Entsprechende Maßnahmen können auch ergriffen werden, wenn in Schritt S4 ein Fehler festgestellt wird.
In Schritt S4 wird überprüft, ob der an sich plausible Messwert dem vorgegebenen Betriebszustand des Elektromagneten (eingeschalteter Elektromagnet oder ausgeschalteter Elektromagnet) entspricht. Ist z. B. ein Betriebszustand des Schienenfahrzeugs für den Betrieb in der Schweiz (Schienennetz der schweizerischen Bundesbahnen) gewählt, muss der Elektromagnet eingeschaltet sein. Beispielsweise muss dann der Messwert in dem ersten oben beschriebenen Bereich liegen. Wird dagegen das Schienenfahrzeug in Schienennetzen anderer Betreiber (z. B. in Österreich oder in Frankreich) betrieben, muss der Elektromagnet ausgeschaltet sein. Beispielsweise muss dann der Messwert in dem zweiten oben beschriebenen Bereich liegen.
Wird in Schritt S4 festgestellt, dass der Messwert dem vorgegebenen Betriebszustand des Elektromagneten entspricht, wird ohne weitere Maßnahmen wieder mit Schritt S1 begonnen. Insbesondere kann die Überwachung regelmäßig in vorgegebenen Zeitabständen stattfinden. Wird dagegen in Schritt S4 festgestellt, dass der Messwert dem vorgegebenen Betriebszustand des Elektromagneten nicht entspricht, liegt ein Fehler vor und können Maßnahmen ergriffen werden. Zu diesen Maßnahmen kann insbesondere gehören, dass der Fahrzeugführer über ein Signal und/oder eine Meldung aufgefordert wird, einen Störschalter zu betätigen (zu öffnen), sodass die gesamte dem Elektromagneten zugeordnete Zugsicherungseinrichtung außer Betrieb gesetzt wird. Insbesondere handelt es sich dabei um den in 1 mit dem Bezugszeichen 12 bezeichneten Störschalter, der mehrpolig ausgeführt ist, sodass die Zugsicherungseinrichtung sowohl von einem an dem Anschluss 14 anliegenden höheren elektrischen Potenzial als auch von einem an dem Anschluss 15 anliegenden niedrigeren elektrischen Potenzial galvanisch getrennt wird. Auf diese Weise kann der Fahrzeugführer die Zusicherungseinrichtung insbesondere manuell außer Betrieb setzen, wenn sie unbeabsichtigter Weise und/oder entgegen einer Vorgabe noch in Betrieb ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Überwachung des Elektromagneten ist die Reihenfolge der Auswertung des Messwertes gegenüber der anhand von 3 beschriebenen Ausführungsform verschieden. Die weiteren Schritte und Maßnahmen können jedoch in der gleichen Weise ausgeführt werden. Bei der Auswertung wird nicht zunächst geprüft, ob der Messwert grundsätzlich plausibel ist, d. h. in einem zulässigen Bereich von Stromwerten liegt. Vielmehr ist nur einer der Bereiche von Stromwerten ein Bereich mit zulässigen Werten. Abhängig von dem vorgegebenen Betriebszustand (eingeschalteter oder ausgeschalteter Elektromagnet) ist z. B. entweder der oben beschriebene erste Bereich oder der oben beschriebene zweite Bereich der zulässige Bereich. Liegt der ausgewertete Messwert nicht in dem zulässigen Bereich, wird entschieden, dass ein Fehler vorliegt und können insbesondere die oben beschriebenen Maßnahmen ergriffen werden. Optional kann die oben beschriebene Plausibilitätsprüfung anschließend durchgeführt werden. Hierdurch können unter Umständen genauere Informationen über die Fehlerursache ermittelt werden.

Claims

Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals an einer Strecke für Schienenfahrzeuge, wobei – die Vorrichtung ausgestaltet ist, in einem der Schienenfahrzeuge verwendet zu werden und/oder die Vorrichtung in einem der Schienenfahrzeuge (11) angeordnet ist, – die Vorrichtung eine Magneteinrichtung aufweist, die ausgestaltet ist ein Magnetfeld zu erzeugen, wobei das Magnetfeld bei einem Vorbeifahren an einer Signaleinrichtung der Strecke das Signal erzeugen kann, – die Magneteinrichtung einen Elektromagneten (1) aufweist, der ausgestaltet ist, zumindest einen Teil des Magnetfelds zu erzeugen, – die Vorrichtung eine Schalteinrichtung (5) zum Einschalten und/oder Ausschalten des Elektromagneten (1) aufweist, die mit dem Elektromagneten (1) verbunden ist und die ausgestaltet ist, während eines ununterbrochenen Betriebes des Schienenfahrzeugs (11) den Elektromagneten (1) einzuschalten und/oder auszuschalten, und – die Vorrichtung eine Steuereinrichtung (13) zur Steuerung eines Betriebes des Schienenfahrzeugs aufweist, wobei der Elektromagnet (1) zur Energieversorgung mit einem Energiespeicher verbunden oder verbindbar ist und wobei die Steuereinrichtung (13) und die Schalteinrichtung (5) derart ausgestaltet und miteinander verbunden sind, dass der Elektromagnet (1) während eines andauernden Betriebes des Schienenfahrzeugs ausgeschaltet wird, wenn der Elektromagnet (1) mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher versorgt wird und wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs (11) Null ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine Überwachungseinrichtung (7) aufweist, die ausgestaltet ist festzustellen, ob der Elektromagnet (1) eingeschaltet oder ob der Elektromagnet (1) ausgeschaltet ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Überwachungseinrichtung (7) eine Messeinrichtung (6) aufweist, die ausgestaltet ist, einen durch den Elektromagneten (1) fließenden Strom zu messen, und wobei die Messeinrichtung (6) mit einer Auswertungseinrichtung (9) verbunden ist, die ausgestaltet ist, anhand eines Messwertes der Messeinrichtung (6) festzustellen, ob der Elektromagnet (1) entsprechend einer Vorgabe betrieben wird.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Messeinrichtung (6) einen Messsensor mit einem Messausgang (8) zur Ausgabe eines Messsignals aufweist und wobei der Messausgang (8) galvanisch von dem zu messenden Strom getrennt ist.
Verfahren zum Erzeugen eines Signals an einer Strecke für Schienenfahrzeuge, wobei – eine Magneteinrichtung, die in oder an einem der Schienenfahrzeuge (11) angeordnet ist, ein Magnetfeld erzeugt, wobei das Magnetfeld bei einem Vorbeifahren an einer Signaleinrichtung der Strecke das Signal erzeugen kann, – die Magneteinrichtung einen Elektromagneten (1) aufweist, der derart betrieben wird, dass er zumindest einen Teil des Magnetfelds erzeugt, und – der Elektromagnet (1) während eines ununterbrochenen Betriebes des Schienenfahrzeugs (11) eingeschaltet und/oder ausgeschaltet wird und – der Elektromagnet (1) während eines andauernden Betriebes des Schienenfahrzeugs ausgeschaltet wird, wenn der Elektromagnet (1) mit elektrischer Energie aus einem in dem Schienenfahrzeug (11) angeordneten Energiespeicher versorgt wird und wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs (11) Null ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Elektromagnet (1) durch eine Steuereinrichtung (13) zur Steuerung eines Betriebes des Schienenfahrzeugs angesteuert wird, wobei der Steuereinrichtung (13) eine Betriebsweise des Schienenfahrzeugs vorgegeben wird und wobei die Steuereinrichtung (13) abhängig von der vorgegebenen Betriebsweise automatisch ein Signal zum Einschalten oder Ausschalten des Elektromagneten (1) erzeugt.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei während eines Betriebes des Schienenfahrzeugs (11) festgestellt wird, ob der Elektromagnet (1) eingeschaltet ist und/oder ob der Elektromagnet (1) ausgeschaltet ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei festgestellt wird, ob ein durch den Elektromagneten (1) fließender elektrischer Strom größer als ein erster vorgegebener Grenzwert ist und/oder ob der Strom größer oder gleich dem ersten Grenzwert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei festgestellt wird, ob ein durch den Elektromagneten (1) fließender elektrischer Strom kleiner als ein zweiter vorgegebener Grenzwert ist und/oder ob der Strom kleiner oder gleich dem zweiten Grenzwert ist.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei abhängig von einem Ergebnis der Feststellung entschieden wird, ob ein Betriebszustand des Elektromagneten (1) einer Vorgabe entspricht.
Verfahren nach einem der. drei vorhergehenden Ansprüche, wobei abhängig von einem Ergebnis der Feststellung entschieden wird, ob der Elektromagnet (1) eingeschaltet ist oder ausgeschaltet ist.
Verfahren nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ergebnis der Feststellung auf Plausibilität geprüft wird und wobei bei einem nicht plausiblen Ergebnis ein Fehlersignal erzeugt wird.