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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion des Belegt- oder
Freizustandes eines Gleisabschnittes mittels eines Gleisstromkreises,
in den ein Sendesignal eingespeist und aus dem mindestens ein Detektionssignal
ausgekoppelt wird, wobei eine Sendesignalamplitude des Sendesignals
in Abhängigkeit
von einem aktuellen Wert eines Gleiswiderstandes des Gleisabschnittes
derart eingestellt wird, dass das Detektionssignal unterhalb und/oder oberhalb
eines dem projektierten niedrigsten Bettungswiderstand des Gleisabschnittes
entsprechenden Schwellwertes des Gleiswiderstandes ausgewertet wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus der
CH 307 516 A bekannt. Dabei wird eine Drossel
im speisenden Stromkreis in Abhängigkeit
von der Gleisspannung gegebenenfalls bis zur Sättigung vormagnetisiert.
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Das
Grundprinzip der Detektion des Belegt- oder Freizustandes eines
Gleisabschnittes besteht darin, dass ein Sender ein Sendesignal
generiert, das über
den Gleisstromkreis, der den Gleisabschnitt repräsentiert, an einen Empfänger übertragen
wird, wobei der Empfänger
das Sendesignal – Detektionssignal – interpretiert.
Bei Mitteneinspeisung sind ungefähr
in der Mitte des Gleisabschnittes der Sender und an den beiden Enden
des Gleisabschnittes Empfänger
vorgesehen. Gebräuchlich
sind auch bidirektionale Signalübertragungen,
wobei an beiden Enden des Gleisabschnittes Sende-/Empfänger-Einrichtungen
angeordnet sind. In Abhängigkeit
von der Länge des
zu überwachenden
Gleisabschnittes wird am Sender ein Sendesignal derart eingestellt,
dass der Empfänger
das vom Sender erzeugte Sendesignal erkennen kann. Einen erheblichen
Einfluss auf die Einstellparameter und die maximale Länge des Gleisabschnittes
hat der Bettungswiderstand des Gleises. Der Bettungswiderstand ist
der elektrische Widerstand zwischen den Fahrschienen des Gleises. Dieser
hängt unter
anderem von den Witterungsbedingungen ab und kann sich während des
Betriebes in einem sehr großen
Bereich ändern,
wobei ein niedrigster Bettungswiderstand – schlechteste Bettung – durch
die Projektierung der Gleisanlage vorgegeben ist und nicht unterschritten
werden darf.
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Die Überwachung
von größeren Gleisabschnitten,
die über
die üblichen
Maximallängen
hinausgehen, wird üblicherweise
durch die Aneinanderreihung mehrerer Gleisstromkreise oder durch
Verwendung anderer Gleisüberwachungseinrichtungen, beispielsweise
Achszähler,
realisiert.
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Das
Vorhandensein eines Schienenfahrzeugs wird dadurch offenbart, dass
der Empfänger für eine bestimmte
Zeitdauer kein oder ein schwächeres
Signal vom Sender empfängt.
Damit die Sendesignale vom Empfänger
bei freiem Gleisabschnitt gut erkannt werden können, ist eine hohe Sendespannung
und damit ein hoher Sendestrom wünschenswert.
Ein zu hohes Sendesignal führt
jedoch dazu, dass der Empfänger
auch bei Vorhandensein eines Schienenfahrzeugs im Gleisabschnitt
oberhalb einer Bewertungsschwelle liegende Sendesignale erkennen
könnte
und damit den Belegtzustand des Gleisabschnittes nicht detektieren
würde.
Wenn bei hohen Bettungswiderständen
das Sendesignal erhöht
wird, erhöht
sich auch der durch Achsnebenschluss verursachte Kurzschlussstrom
und der damit verbundene Spannungsabfall an der Achse des Schienenfahrzeugs.
Wird dieser Spannungsabfall zu groß, wird die Bewertungsschwelle
des Empfangsstromes überschritten,
obwohl der betreffende Gleisabschnitt durch das Schienenfahrzeug
belegt ist. Dieser Umstand stellt eine sicherungstechnische Gefährdung dar,
die dazu führt,
dass das zulässige
Sendesignal, insbesondere Sendeleistung, Sendespannung oder Sendestrom,
nach oben begrenzt sein muss. Die maximale Länge des Gleisabschnittes, bei dem
eine sichere Überwachung
des Belegungszustandes möglich
ist, ist folglich begrenzt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Detektion
des Belegt- oder Freizustandes eines Gleisabschnittes anzugeben,
das eine Verbesserung der Überwachungssicherheit
und/oder eine Verlängerung
der Gleisabschnitte und/oder eine Verringerung der erforderlichen
Sendeleistung ermöglicht.
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Verfahrensgemäß wird die
Aufgabe dadurch gelöst,
dass die Sendesignalamplitude unterhalb des Schwellwertes bei sinkendem
Gleiswiderstand verringert wird und oberhalb des Schwellwertes bei
steigendem Gleiswiderstand verringert wird.
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Auf
diese Weise kann ein optimiertes Sendesignal in den Gleisstromkreis
eingespeist werden, ohne dass es zu Einflüssen durch den Achsnebenschluss
kommt. Diese Optimierung mittels gleiswiderstandsabhängiger Einstellbarkeit
der Sendesignalamplitude kann letztlich zur Verbesserung der signaltechnischen
Sicherheit verwendet werden, da eine größere Unabhängigkeit von dem Bettungswiderstand
besteht, und zusätzlich
oder alternativ für eine
Vergrößerung der
Maximallänge
des Gleisabschnittes und/oder eine Verringerung der Sendeleistung
verwendet werden, wobei vergleichbare signaltechnische Sicherheit
wie bisher erreicht werden kann.
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Die
Verfügbarkeit
bei herkömmlichen
Abschnittslängen
wird durch erstere Variante auch bei Strecken mit schwierigen Bettungsverhältnissen,
wie Feuchtigkeit und Verschmutzung ver bessert. Ein Nachjustieren
bei schwankenden Bettungsverhältnissen
wird folglich entbehrlich.
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Die
Auswertung des Detektionssignals, nämlich die Feststellung, ob
der Gleisabschnitt frei oder belegt ist, erfolgt üblicherweise
in einem Stellwerk. Für
jeden Gleisstromkreis muss nur eine Auswertung der ausgekoppelten
Detektionssignale durchgeführt werden.
Bei der gemäß der zweiten
Variante vergrößerten Länge des
Gleisstromkreises ergeben sich Einsparungen bezüglich der Anzahl der erforderlichen
Auswerteeinrichtungen im Stellwerk, verbunden mit verringertem Platzbedarf,
Verringerung der Vorhaltung von Ersatzkomponenten und Erhöhung des
MTBF (meantime between failure – mittlerer
Ausfallabstand). Die Projektierung wird vereinfacht und die Gesamtzahl
der Gleisstromkreise pro Projekt kann reduziert werden. Der Montage-
und Prüfaufwand
geht zurück.
Letztlich können
die Gleisabschnitte besser an Signalabstände bzw. Blocklängen angepasst
werden, wodurch sich Wartungs- und Kostenvorteile ergeben.
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Als
einzustellender Sendesignalparameter ist die Sendesignalamplitude
vorgesehen. Denkbar dafür
ist die Verwendung der elektrischen Parameter des Sendesignals,
beispielsweise Strom, Spannung oder Leistung.
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Zur
Realisierung der Sendesignalamplitude/Gleiswiderstands-Kennlinie ist vorgesehen,
dass die Sendesignalamplitude unterhalb des Schwellwertes, der dem
niedrigstmöglichen
Bettungswiderstand entspricht, bei sinkendem Gleiswiderstand verringert wird
und oberhalb dieses Schwellwertes ebenfalls eine Absenkung der Sendesignalamplitude
erfolgt. Dadurch ist auch bei besonders guter Bettung sichergestellt,
dass die Sendesignalamplitude bei freiem Gleis als Detektionssignal messbar
ist und bei besetztem Gleis die Bewertungsschwelle unterschreitet.
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Gemäß Anspruch
2 wird das Sendesignal zur Messung des momentanen Gleiswiderstandes verwendet.
Dadurch ergibt sich, insbesondere bei mikrocomputergesteuerter Realisierung
der vorgegebenen Sendesignal/Gleiswiderstands-Kennlinie, eine Sollwertansteuerung
des Senders.
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Bei
Verringerung der Signalamplitude unterhalb des Schwellwertes, d.
h. in den niedrigen Gleiswiderstandsbereich hinein, welcher nur
im Besetztzustand auftreten kann, kann das Sendesignal gemäß Anspruch
3 auch für
eine vorgegebene Zeitdauer abgeschaltet werden. Das Detektionssignal
hat dann ebenfalls den Wert Null und kann folglich nur als Besetztsignal
interpretiert werden. Die Zeitdauer der Signalabschaltung kann im
Wechsel mit Einschaltzeiten getaktet werden. Die Länge der
Abschaltzeitdauer sollte derart bemessen sein, dass die Besetztmeldung
nicht länger
als nötig
andauert.
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Das
beanspruchte Verfahren zur Sollwertgebung wird vorzugsweise mit
einem Mikrocomputer realisiert. Dadurch lässt sich die Kennlinie mit
weniger Aufwand als durch diskrete Hardware realisieren.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung der wesentlichen Funktionen eines erfindungsgemäßen Verfahrens
und
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2 bis 5 Sendesignalamplitude/Gleiswiderstands-Kennlinien
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1 veranschaulicht
einen Sender 1, der von einer Steuersoftware 2 eines
Mikrocomputers 3 bezüglich
eines Sollwertes für
eine durch den Sender 1 einzustellende Sendesignalamplitude
angesteuert wird. Der Sollwert wird dabei von einem mittels des Sendesignals
gemessenen Gleiswiderstand RG eines Gleisstromkreises
abgeleitet. Um besseren Störabstand
des aus dem Gleisstromkreis auszukoppelnden Detektionssignals gegenüber einer
Bewertungsschwelle und/oder eine Verlängerung der Maximallänge des
entsprechenden Gleisabschnittes und/oder eine Verringerung der erforderlichen
Sendeleistung zu erreichen, wird der gleiswiderstandsabhängige Sollwert
der Sendesignalamplitude IS durch den Mikrocomputer 3 entsprechend
einer Kennlinie eingestellt.
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Die
2 und
3 veranschaulichen Kennlinienveränderungen,
die mit der oben erläuterten
Drosselausführung
gemäß der
CH 307 516 A realisierbar
sind.
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2 zeigt
eine erste Kennlinienvariante, bei der unterhalb eines Schwellwertes
SB, der dem niedrigstmöglichen Bettungswiderstand
entspricht, eine Verringerung der Sendesignalamplitude IS vorgesehen ist, während der Kennlinienast oberhalb
des Schwellwertes SB auf einen konstanten
Wert der Sendesignalamplitude IS gehalten
wird. Eine Verringerung des Gleiswiderstandes RG unter
den Schwellwert SB bei schlechtester Bettung
kann nur durch eine Achse, d. h. bei besetztem Gleisabschnitt, hervorgerufen
werden.
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Bei
der Kennlinienvariante gemäß 3 ist statt
der kontinuierlichen Absenkung der Sendesignalamplitude IS eine komplette Abschaltung des Sendesignals
vorgesehen. Dadurch wird auch das Detektionssignal auf den Wert
Null gesenkt, wodurch nur der Besetztzustand detektiert werden kann.
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Die
in 4 veranschaulichte erfindungsgemäße Kennlinienvariante
unterscheidet sich von der Kennlinienvariante gemäß 2 dadurch,
dass auch bei Überschreitung
des Schwellwertes SB durch den Gleiswiderstand
RG eine kontinuierliche Absenkung der Sendesignalamplitude
IS erfolgt. Durch die Abknickung dieses
Kennlinienastes wird das Detektionssignal auch bei sehr guter Bettung
im Besetztzustand mit Sicherheit unter die Bewertungsschwelle gedrückt.
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5 zeigt
eine optimierte Kennlinie, bei der der Kennlinienast unterhalb des
Schwellwertes SB gemäß 3 mit dem
Kennlinienast oberhalb des Schwellwertes SB gemäß 4 kombiniert
ist.