DE102006002609B4

DE102006002609B4 - Verfahren zur Erweiterung des Messbereichs eines Dopplerradarsensors und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102006002609B4
Application number: DE102006002609A
Authority: DE
Inventors: Axel Paulsburg; Andre Puchert; Andreas Dr. Steingröver
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2026-01-17
Also published as: CN101375179A; NO20083429L; EP1974230A1; KR20080089480A; BRPI0707110A2; WO2007082800A1; DE102006002609A1; AR058997A1; TW200739116A

Abstract

Verfahren zur Erweiterung des Messbereichs eines Dopplerradarsensors mit einer Antenne (D) zur Ermittlung ei ner Geschwindigkeit (v_fzg) eines Schienenfahrzeugs (F) über Grund (G), bei dem die Antenne (D) in oszillierende Bewegung versetzt wird und die Geschwindigkeit (v_fzg) aus der Differenz einer mittels des Dopplerradarsensors gemessenen Geschwindigkeit (v_mess) und einer Oszillationsgeschwindigkeit (v_osz) der Dopplerantenne (D) ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erweiterung des Messbereichs eines Dopplerradarsensors mit einer Antenne zur Ermittlung einer Geschwindigkeit eines Schienenfahrzeugs über Grund sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Moderne Zugbeeinflussungssysteme benötigen eine genaue Ermittlung des Weges und/oder der Geschwindigkeit der Züge. Traditionelle Geschwindigkeitsmessverfahren basieren auf Radimpulsgebern. Diese erzeugen mit jeder Umdrehung des Rades eine definierte Anzahl von Impulsen. Die Auswertung der zeitlichen Abstände dieser Impulse führt zu einem Geschwindig keitswert. Schlupf beim Anfahren oder Abbremsen, Blockieren während des Bremsvorganges und eine durch Abnutzung verursachte Veränderung des Radumfanges können die gemessene Geschwindigkeit jedoch unzulänglich verfälschen. Zur Verifizierung des Messwertes und zur Erhöhung der Sicherheit werden üblicherweise die Umdrehungen von zwei möglichst nicht angetriebenen und gebremsten Rädern erfasst. Zunehmend wird einer der beiden Radimpulsgeber durch einen Dopplerradarsensor ersetzt.
Durch diffuse Reflexion eines von der Antenne abge strahlten Signals am Untergrund gelangt ein geringer Anteil wieder an die Antenne. Im Doppelerradarsensor entsteht durch Frequenzmischung von Sendesignal und reflektiertem Empfangssignal bei einer Bewegung des Dopplerradarsensors relativ zum Untergrund ein niederfrequentes Dopplersignal, das der Geschwindigkeit des Zuges direkt proportional ist.
Ein gänzlicher Verzicht auf Wegimpulsgeber und damit eine Vermeidung der oben genannten Nachteile ist bisher jedoch nicht möglich, da die Auswertung des Dopplereffektes bei sehr kleinen Geschwindigkeiten an ihre Grenzen stößt. Die minimal messbare Geschwindigkeit liegt dabei oberhalb einer tolerierbaren Schwelle. Der Wegimpulsgeber ist auch aus sicherheits technischer Sicht bisher unverzichtbar. Neben der Erkennung einer sehr niedrigen Geschwindigkeit oder eines Stillstands des Zuges dient der Wegimpulsgeber auch zur Ausfalloffenbarung des Dopplerradarsensors.
Aus der GB 1 338 081 A ist ein Dopplerradarsensor für Flugzeuge bekannt, bei dem die mechanische Vibration des Flugzeuges zur Verringerung von Verzerrungen im Dopplerspektrum berücksichtigt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erweiterung des Messbereichs eines Dopplerradarsensors der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, das die Verwendung eines zusätzlichen Wegimpulsgebers entbehrlich macht. Außerdem besteht die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu modifizieren.
Verfahrensgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Da der Dopplerradarsensor signaltechnisch sicher aufgebaut wer den kann, wobei jegliche Ausfälle in der Messstrecke unmittelbar offenbart werden, ist es möglich, auf einen zusätzli chen Sensor, insbesondere Wegimpulsgeber, zu verzichten. Die Genauigkeit der Geschwindigkeitserfassung kann erhöht werden, da die oben genannten Einflüsse, insbesondere durch den Radschlupf, entfallen. Auf diese Weise wird letztlich die Leistungsfähigkeit der Zugbeeinflussungssysteme erhöht.
Durch die Oszillation der Antenne ergibt sich auch bei sehr kleinen Geschwindigkeiten und bei Stillstand ein auswertbares Gesamtsignal. Es muss nur dafür gesorgt werden, dass das Oszillationssignal oberhalb der Messschwelle des Dopplerradarsensors liegt.
Die oszillierende Bewegung der Antenne wird gemäß Anspruch 2 vorzugsweise mechanisch, piezoelektrisch, magnetoelektrisch oder hydraulisch erzeugt.
Gemäß Anspruch 3 erfolgt die oszillierende Bewegung der Antenne vorzugsweise in Form von Schwingungen parallel zu der Bewegungsrichtung des Schienenfahrzeugs. Durch die Parallelität ergibt sich eine Vereinfachung der Verknüpfung der gemessenen Geschwindigkeit mit der Oszillationsgeschwindigkeit, wobei die von dem Dopplerradarsensor gemessene Geschwindigkeit und die systemspezifische Oszillationsgeschwindigkeit als einfache skalare Größen betrachtet werden können.
Die systemspezifische Oszillation der Antenne wird bezüglich Frequenz und Amplitude vorgegeben, wobei gemäß Anspruch 4 eine feste Einstellung dieser Werte oder eine durch die Geschwindigkeit über Grund gesteuerte Einstellung in ei ner Größenordnung vorgesehen ist, bei der die Ansprechschwelle des Dopplerradarsensors überschritten wird. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass auch bei Stillstand des Schienenfahrzeugs ein auswertbares Gesamtsignal erzeugt wird.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im Anspruch 5 angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines figürlich darge stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erweiterung des Messbereichs einer Messeinrichtung auf der Basis des Dopplereffketes in schematischer Darstellung.
Veranschaulicht ist ein Fahrzeug F, das sich mit einer Geschwindigkeit v_fzg über Grund G bewegt. An der Unterseite des Fahrzeugs F ist eine Antenne D montiert, die mit einer Auswerteeinrichtung A verbunden ist. Die Antenne D und die Auswerteeinrichtung A sind die wesentlichsten Komponenten der als Dopplerradarsensor ausgebildeten Messeinrichtung. Um die Messbereichsschwelle des Dopplerradarsensors zu senken, so dass auch bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten bis hin zum Stillstand des Fahrzeugs F ein messbares Gesamtsignal v_mess entsteht, wird die Dopplerantenne D in oszillierende Bewegung mit bestimmter Frequenz und bestimmter Amplitude versetzt. In der Auswerteeinrichtung A wird von der gemessenen Geschwindigkeit v_mess die Oszillationsgeschwindigkeit v_osz abgezogen und daraus die Fahrzeuggeschwindigkeit v_fzg über Grund G ermittelt. Die gemessene Geschwindigkeit v_mess ergibt sich aus der Korrelation k eines von der Antenne D abgestrahlten Signals F_send mit einem vom Grund G reflektierten, von der Antenne D empfangenen Signal F_empf.

Claims

Verfahren zur Erweiterung des Messbereichs eines Dopplerradarsensors mit einer Antenne (D) zur Ermittlung ei ner Geschwindigkeit (v_fzg) eines Schienenfahrzeugs (F) über Grund (G), bei dem die Antenne (D) in oszillierende Bewegung versetzt wird und die Geschwindigkeit (v_fzg) aus der Differenz einer mittels des Dopplerradarsensors gemessenen Geschwindigkeit (v_mess) und einer Oszillationsgeschwindigkeit (v_osz) der Dopplerantenne (D) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillierende Bewegung der Antenne (D) mechanisch, piezoelektrisch, magnetoelektrisch oder hydraulisch erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillierende Bewegung der Antenne (D) in Form von Schwingungen parallel zu der Bewegungsrichtung des Schienenfahrzeugs (F), erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Frequenz und Amplitude der oszillierenden Bewegung der Antenne (D) derart fest eingestellt oder in Abhängig keit von der Geschwindigkeit gesteuert werden, dass eine An sprechschwelle des Dopplerradarsensors überschritten wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Dopplerradarsensor, einer Antenne und einer mit der Antenne verbundenen Einrichtung zur Erzeugung einer oszillierenden Bewegung der Antenne und einer Auswerteeinrichtung (A) zur Ermittlung der Differenz aus ei ner mittels des Dopplerradarsensors gemessenen Geschwindigkeit (v_mess) und einer Oszillatinsgeschwindigkeit (v_osz) der Antenne (D).