DE102005039420A1

DE102005039420A1 - Bahnsystem und Verfahren zur Ermittlung von Informationen eines Bahnsystems

Info

Publication number: DE102005039420A1
Application number: DE102005039420A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Wilms
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-08-16
Filing date: 2005-08-16
Publication date: 2007-02-22
Also published as: US20070040069A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bahnsystem und ein Verfahren zur Ermittlung von Informationen eines Bahnsystems mit zumindest einem Gleis, das aus mindestens zwei Fahrschienen (2) gebildet ist, auf denen sich längs der Fahrschienen (2) Schienenfahrzeug (3) bewegen, mit einer Einrichtung (8), die an einer Anschlussstelle (7) mit beiden Fahrschienen (2) elektrisch verbunden ist und in die Fahrschienen (2) einen elektrischen Strom (I) einkoppelt. Um Informationen eines Bahnsystems mit geringem Aufwand ermitteln zu können, insbesondere den Ort eines Schienenbruchs und/oder die Fahrtrichtung eines Schienenfahrzeugs, wird vorgeschlagen, dass der Verlauf (10) des Stroms (I) oder der korrespondierende Verlauf der wirksamen Gleisimpedanz erfasst wird, während ein Schienenfahrzeug (3) sich der Anschlussstelle (7) nähert, diese passiert und sich von dieser wieder entfernt, und dass zumindesteine Bahnsysteminformation anhand des Verlaufs (10) abgeleitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bahnsystem und ein Verfahren zur Ermittlung von Informationen eines Bahnsystems gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11.
Bahnsysteme sind allgemein bekannt, beispielsweise für Personenzüge. Sie verfügen meist über mehrere Gleise, die aus zwei Fahrschienen gebildet sind. Entlang der Gleise sind Signale zur Steuerung der Züge angeordnet. Die Signale werden von Sicherheitseinrichtungen angesteuert, wobei jeweils benachbarte Sicherheitseinrichtungen Steuerinformationen austauschen. Dieser Austausch erfolgt über die Fahrschienen mittels kodierter Daten in Form von elektrischen Stromimpulsen, wozu die Sicherheitseinrichtungen elektrisch mit den beiden Fahrschienen verbunden sind.

Weiter ist aus der US 5,769,364 eine Diagnoseeinrichtung bekannt, bei der zwei Einrichtungen, insbesondere Sicherheitseinrichtungen, Informationen in Form von Impulsen über die Fahrschienen austauschen, wobei die beiden Einrichtungen die Informationen abwechselnd senden und empfangen. Dabei wird jeweils die von der einen Einrichtung an die beiden Fahrschienen angelegte Spannung, der so bewirkte Strom und die daraus an der anderen Einrichtung resultierende Spannung gemessen. Anhand dieser Messungen wird abgeleitet, ob die Fahrschienen einen Bruch aufweisen.

Nachteilig ist dabei der relativ große Aufwand und die fehlende Möglichkeit, den Fahrschienenbruch zu lokalisieren.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bahnsystem und ein Verfahren zur Ermittlung von Informationen eines Bahnsystems anzugeben, durch das die Informationen mit geringem Aufwand ermittelbar sind, insbesondere die Information über den Ort eines Schienenbruchs und/oder die Fahrtrichtung eines Schienenfahrzeugs.

Die Aufgabe wird bezogen auf das Bahnsystem und bezogen auf das Verfahren gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 11 gelöst; die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen.

Die Lösung sieht bezogen auf das Bahnsystem und bezogen auf das Verfahren vor, der Verlauf des Stroms oder der korrespondierende Verlauf der wirksamen Gleisimpedanz erfasst wird, während ein Schienenfahrzeug sich der Anschlussstelle nähert, diese passiert und sich von dieser wieder entfernt, und dass zumindest eine Bahnsysteminformation anhand des Verlaufs abgeleitet wird.

Vorzugsweise beinhaltet die Bahnsysteminformation den Gleiszustand und/oder die Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs.

Technisch einfach ist es, wenn der Gleiszustand anhand von markanten zeitlichen Änderungen des Verlaufs abgeleitet wird.

Ein einfaches Kriterium für markante Änderungen liegt vor, wenn die Änderungen außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen.

Einfache markante Änderungen liegen vor, wenn sie innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls einen vorgegebenen Wert überschreiten.

Im einfachsten Falle ist anhand des Verlaufs ein Schienenbruch ermittelbar.

Mit geringem Aufwand wird anhand des Verlaufs der Orte des Fahrschienenbruchs ermittelt.

Um mit geringem Aufwand einen Referenzwert zu bilden, wird vorgeschlagen, dass der Verlauf im Bereich der Anschlussstelle als Maximalwert einen im Wesentlichen konstanten Wert aufweist, dieser konstante Wert als Referenzwert verwendet wird.

Die Genauigkeit lässt sich erhöhen, wenn die Einrichtung im Bereich eines Isolierstoßes der Fahrschienen angeordnet ist.

Zur leichteren Integration in bestehende Bahnsysteme wird vorgeschlagen, dass die Einrichtung über die Fahrschienen elektrische Stromimpulse aussendet und der Verlauf den Amplituden der Stromimpulse nach Art einer Hüllkurve entspricht Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen Gleisabschnitt eins Bahnsystems,
2 den Verlauf des Stroms über der Zeit bei passierendem Schienenfahrzeug,
3 den Verlauf gemäß 2 mit in entgegen gesetzter Fahrtrichtung passierendem Schienenfahrzeug,
4 den Verlauf gemäß 2 mit Toleranzband und
5 einen Gleisabschnitt gemäß 1 mit zwei Einrichtungen zum Senden von Stromimpulsen.
1 zeigt einen Gleisabschnitt 1 eines Bahnsystems, der aus zwei parallel verlaufenden Fahrschienen 2 gebildet ist.
Längs der Fahrschienen bewegt sich ein schematisch dargestelltes Schienenfahrzeug 3 in Richtung des Feiles 4, von dem in 1 nur zwei an den Enden einer Radachse 5 drehgelagerte Räder 6 gezeigt sind. Selbstverständlich verfügt das Schienenfahrzeug 3 in Wirklichkeit über mehrere Radachsen 5. An einer Anschlussstelle 7 ist eine Einrichtung 8 mit den beiden Fahrschienen 2 elektrisch mittels Leitungen 9 verbunden. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die Leitungen 9 der Anschlussstelle 7 in 1 beabstandet eingezeichnet; dieser Abstand ist in der Praxis nicht vorhanden, d. h. die Anschlüsse der Leitungen 9 liegen etwa auf gleicher Höhe in Längsrichtung der Fahrschienen 2 gesehen. Die Fahrschienen 2 des Gleisabschnitts 1 weisen in 1 jeweils auf gleicher Höhe Isolierstöße 9a, 9b auf. Die Einrichtung 8 koppelt über eine Spannung U einen Strom I in die Fahrschienen 2 ein, wobei der Stromkreis durch das Schienenfahrzeug 3 (Achse 5 mit Rädern 6) kurzgeschlossen wird.
Das Schienenfahrzeug 3 bewegt sich bezogen auf 1 entlang der Fahrschienen 2 und von links kommend über die Anschlussstelle 7 hinweg nach rechts, was mit Annäherung an die Anschlussstelle 7 mit einer Änderung der wirksamen Gleisimpedanz verbunden ist.
In 2 ist der Verlauf 10 des Stroms I über der Zeit t bei passierendem Schienenfahrzeug 3 dargestellt. Wie 2 erkennen lässt, zeigt der Verlauf 10 des Stromes I dabei markante zeitliche Änderungen. So springt der Strom I beim Überfahren der Isolierstöße 9a vom Ruhestrom IR auf den Strom IB (Zeit t1). Von dort nimmt der Strom bis zum Zeitpunkt tx1 stetig zu, während er bei tx1 seinen Sättigungsstrom IK erreicht. Bei Überfahren der Isolierstöße 9b zum Zeitpunkt ty1 geht der Strom I wieder auf den Ruhestrom IR zurück. 2 stellt einen typischen Verlauf 10 für ein Schienenfahrzeug 3 dar, das sich (bezogen auf 1) von links kommend nach rechts bewegt, ohne dass ein Schienenbruch und dergleichen vorhanden ist.
Der Verlauf 10 des Stroms I korrespondiert aufgrund des Ohmschen Gesetzes eng mit dem Verlauf 10 der wirksamen Gleisimpedanz.
Dem Verlauf 10 kann die Information (Bahnsysteminformation) entnommen werden, in welcher Fahrtrichtung sich das Schienenfahrzeug 3 bewegt.
Der Bruch einer der Fahrschienen 2 entsteht fast immer erst, wenn ein Schienenfahrzeug 3 über die Fahrschienen 2 fährt, so dass immer zumindest eine Radachse 5 die Bruchstelle in Richtung Anschlussstelle 7 passiert hat. Entsprechend ändert sich der Verlauf 10 in 2 lediglich dahingehend, dass der Strom I beim Überfahren der Isolierstöße 9b unter den Ruhestrom IR auf den Ruhestrom IRB zurückgeht, der in 2 mit eingezeichnet ist.
In 3 ist der Verlauf des Stroms I über der Zeit t bei in entgegen gesetzter Fahrtrichtung passierendem Schienenfahrzeug 3 dargestellt. Im Unterschied zu 2 kommt es jetzt zum Stromabfall unter den Ruhestrom IR auf den Ruhestrom IRB, wenn die letzte Radachse 5 des Schienenfahrzeugs 3 die Bruchstelle in Richtung Isolierstöße 9a passiert hat. Der Bruch bewirkt auch hier, dass der Ruhestrom IRB unter dem Ruhestrom IR liegt. Gleichzeitig ist eine Lokalisierung der Bruchstelle anhand des Verlaufs 10 möglich.
Zweckmäßigerweise sollten aufgrund der Unsymmetrie jeweils zwei im Bereich der Isolierstöße 9a, 9b angeordnete Einrichtungen 8 vorhanden sein (s. 5).
In 4 ist einem typischen Verlauf 10a folgend oberhalb und unterhalb dieses typischen Verlaufs 10a jeweils eine gestrichelte Linie 11 eingezeichnet, wobei die beiden Linien 11 ein Toleranzband 11a bilden. Markante Änderungen eines Verlaufs 10 liegen immer dann vor, wenn ein ermittelter Verlauf 10 außerhalb des Toleranzbandes 11 liegt.
Eine markante Änderung des Stroms I liegt auch dann vor, wenn eine Änderung innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls einen vorgegebenen Wert überschreitet. Zur Auswertung kann auch ein in Bezug auf den Strom IK normierter Verlauf herangezogen werden, wobei der Strom IK zweckmäßigerweise gleichzeitig als Referenzwert verwendet wird.
In 5 ist ein Gleisabschnitt 1 dargestellt, der dem in 1 entspricht. Im Unterschied zu 1 sind zwei Sicherungseinrichtungen 12 vorhanden, die über Verbindungen 13 mit den Bahnsignaleinrichtungen 14 verbunden sind, welche die sich längs der Fahrschienen 2 bewegenden Schienenfahrzeuge 3 steuern. Zu den Sicherungseinrichtungen 12 gehört jeweils eine Einrichtung 8, die mit den Fahrschienen 2 im Bereich der Isolierstöße 9a, 9b verbunden sind. Die Einrichtungen 8 arbeiten als Transceiver, welche über die Fahrschienen 2 kodierte Daten in Form von elektrischen Stromimpulsen IP aussenden, wobei von den beiden benachbarten Einrichtungen 8 wechselweise jeweils die eine Einrichtung 8 sendet und die andere Einrichtung 8 empfängt.
In 2 sind nur zwei dieser Stromimpulse IP (zur besseren Ansicht etwas verbreitert) schematisch eingezeichnet. Für jeden Stromimpuls IP wird ein Spannungsimpuls von der sendenden Einrichtung 8 an die Fahrschienen 2 angelegt. Man erkennt in
2, dass der Verlauf 10 des Stroms I im Falle von Stromimpulsen IP die Hüllkurve der Stromimpulse IP ist.
Selbstverständlich kann es sich bei den Stromimpulsen IP sowohl um die ohnehin vorhandenen Stromimpulse IP der kodierten Daten handeln, als auch um allgemeine Stromimpulse IP, die so bemessen sind, dass es möglich ist, die Gleisimpedanz anhand des Verlaufs 10 bzw. der Hüllkurve zu bestimmen.

Claims

Bahnsystem mit zumindest einem Gleis, das aus mindestens zwei Fahrschienen (2) gebildet ist, auf denen sich längs der Fahrschienen (2) Schienenfahrzeuge (3) bewegen, mit einer Einrichtung (8), die an einer Anschlussstelle (7) mit beiden Fahrschienen (2) elektrisch verbunden ist und in die Fahrschienen (2) einen elektrischen Strom (I) einkoppelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf (10) des Stroms (I) oder der korrespondierende Verlauf der wirksamen Gleisimpedanz erfasst wird, während ein Schienenfahrzeug (3) sich der Anschlussstelle (7) nähert, diese passiert und sich von dieser wieder entfernt, und dass zumindest eine Bahnsysteminformation anhand des Verlaufs (10) abgeleitet wird.
Bahnsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnsysteminformation der Gleiszustand und/oder die Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs (3) ist.
Bahnsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleiszustand anhand von markanten zeitlichen Änderungen des Verlaufs (10) abgeleitet wird.
Bahnsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungen markant sind, wenn sie außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes (11a) liegen.
Bahnsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungen markant sind, wenn sie innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls einen vorgegebenen Wert überschreiten.
Bahnsystem nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Verlaufs (10) ein Fahrschienenbruch ermittelbar ist.
Bahnsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Verlaufs (10) der Ort des Fahrschienenbruchs ermittelbar ist.
Bahnsystem nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf (10) im Bereich der Anschlussstelle (7) so eingestellt wird, dass er als Maximalwert einen im Wesentlichen konstanten Wert aufweist und dieser Wert als Referenzwert verwendet wird.
Bahnsystem nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung im Bereich eines Isolierstoßes (9a, 9b) der Fahrschienen (2) angeordnet ist.
Bahnsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (8) über die Fahrschienen (2) elektrische Stromimpulse (IP) aussendet und der Verlauf (10) den Amplituden der Stromimpulse (IP) nach Art einer Hüllkurve entspricht.
Verfahren zur Ermittlung von Informationen, insbesondere über einen Schienenbruch, eines Bahnsystems mit einem Gleis, das aus mindestens zwei Fahrschienen (2) gebildet ist, auf denen sich längs der Fahrschienen (2) Schienenfahrzeuge (3) bewegen, wobei eine Einrichtung (8) vorgesehen ist, die an einer Anschlussstelle (7) mit beiden Fahrschienen elektrisch verbunden ist und in die Fahrschienen (2) einen elektrischen Strom (I) einkoppelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf (10) des Stroms (I) oder der korrespondierende Verlauf der wirksamen Gleisimpedanz erfasst wird, während ein Schienenfahrzeug (3) sich der Anschlussstelle (7) nähert, diese passiert und sich von dieser wieder entfernt, und dass zumindest eine Bahnsysteminformation anhand des Verlaufs (10) abgeleitet wird.