DE102007031139A1 - Method for increasing the interference immunity of a wheel sensor and wheel sensor for carrying out the method - Google Patents

Method for increasing the interference immunity of a wheel sensor and wheel sensor for carrying out the method Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Störsicherheit eines Radsensors, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage, mit mindestens einem induktiv arbeitenden Sensorkanal, der eine Auswerteeinrichtung (4) zur Erfassung einer Magnetfeldänderung infolge eines das Gleis (1) überfahrenden Schienenfahrzeuges aufweist, sowie einen diesbezüglichen Radsensor. Zur Erhöhung des Signal/Störabstandes ist verfahrensgemäß vorgesehen, dass ein mit einem Spreizcode moduliertes Sendesignal (10) erzeugt wird und dass die Auswerteeinrichtung (4) ein Empfangssignal (11) mit dem inversen Spreizcode demoduliert.The invention relates to a method for increasing the interference immunity of a wheel sensor, in particular for a train detection system, having at least one inductively operating sensor channel having an evaluation device (4) for detecting a magnetic field change as a result of a rail vehicle (1) overcoming rail vehicle, and a related wheel sensor. To increase the signal-to-noise ratio, according to the method it is provided that a transmission signal (10) modulated with a spreading code is generated and that the evaluation device (4) demodulates a reception signal (11) with the inverse spreading code.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Störsicherheit eines Radsensors, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage, mit mindestens einem induktiv arbeitendem Sensorkanal, der eine Auswerteeinrichtung zur Erfassung einer Magnetfeldänderung infolge eines das Gleis überfahrenden Schienenfahrzeugs aufweist sowie einen Radsensor zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for increasing the noise immunity a wheel sensor, in particular for a train detection system, with at least one inductively operating sensor channel having an evaluation device for detecting a magnetic field change as a result of a Rail tracked rail vehicle has and a Wheel sensor for carrying out the method.

Radsensoren werden im Bahnwesen für die Gleisfreimeldung, aber auch für andere Schalt- und Meldeaufgaben eingesetzt. Dabei wird überwiegend die magnetbeeinflussende Wirkung der Eisenräder der Schienenfahrzeuge ausgenutzt. Für die Fahrtrichtungserkennung des Zuges werden zweikanalige Sensoren benötigt. Beim Überfahren eines Fahrzeugrades erzeugen die beiden Sensorkanäle nacheinander zeitlich versetzte Signale, die zur Fahrtrichtungserkennung benutzt werden.wheel sensors be in the railway industry for the track vacancy, but also used for other switching and signaling tasks. there is predominantly the magnet influencing effect of the iron wheels of Rail vehicles exploited. For the direction of travel detection The train requires two-channel sensors. When driving over of a vehicle wheel generate the two sensor channels one after the other time-shifted signals used for direction detection become.

Die nach dem induktiven Wirkprinzip arbeitenden Radsensoren lassen sich neben der ein- oder zweikanaligen Bauweise auch in Näherungsschalter, die die Rückwirkung der Eisenräder auf einen ein Magnetfeld erzeugenden Sensor erfassen, und die Eisenbahnschienen umgreifende Systeme mit getrenntem Sender und Empfänger einteilen. Die Erfindung bezieht sich auf einen ein- oder zweikanaligen Radsensor mit getrenntem Sender und Empfänger.The can be based on the inductive principle working wheel sensors in addition to the one- or two-channel design also in proximity switches, the the reaction of the iron wheels on a magnetic field detecting generating sensor, and the railroad tracks embracing Divide systems with separate transmitter and receiver. The invention relates to a single- or dual-channel wheel sensor with separate transmitter and receiver.

Allen induktiv arbeitenden Sensoren ist dabei gemeinsam, dass sie störempfindlich sind gegenüber induktiv eingekoppelten Störspannungen im Bereich der Arbeitsfrequenz.all inductively working sensors is common that they are susceptible to interference are opposite inductively coupled interference voltages in the range of the working frequency.

Eine Ursache dafür sind Schienenströme, die durch den Rückleiterstrom einer Lokomotive entstehen, wobei ein Oberwellenanteil im Empfänger ein Störsignal in Form von Schwebungen induzieren kann. Diese Schwebung, die der Empfangsspannung überlagert ist, lässt sich nur schwer von der zu detektierenden Radbeeinflussung trennen, weil hier Tiefpassfilter prinzipbedingt versagen.A Reason for this are busbar currents, which are caused by the Return current of a locomotive arise, with a harmonic content in the receiver an interference signal in the form of beats can induce. This beat, which is superimposed on the received voltage is difficult to detect from the Radbeeinflussung to be detected disconnect because here low-pass filter fail due to the principle.

Eine weitere Ursache von Störspannungen können auch benachbart angeordnete weitere Sensoren oder Sensorkanäle sein, die mit gleicher Arbeitsfrequenz betrieben werden und durch gegenseitige Beeinflussung ihrer Sender zu Schwebungen führen.A Another cause of interference voltages can also adjacently arranged further sensors or sensor channels be operated with the same operating frequency and through Interference between their stations lead to beats.

Neben einem Dauerstörpegel auf Arbeitsfrequenz können aber auch hohe Kommutierungsstromflanken von bis zu 1 kA/μs auftreten, die impulsartig stören. Störsignale dieser Art werden vor allem von vorbeifahrenden Zügen durch deren Leitungen und Transformatoren induziert.Next a continuous noise level on working frequency but also high Kommutierungsstromflanken of up to 1 kA / μs occur that disturb impulsively. noise of this kind are mainly by passing trains through their cables and transformers induced.

Um die Störsicherheit der Sensoren gegenüber diesen Störgrößen zu erhöhen, sind verschiedene sensorbauartspezifische Lösungsansätze bekannt. Bei gattungsgemäßen Radsensoren mit getrennten Sender- und Empfängerschwingkreisen wird gemäß der DE 10 122 980 A1 vorgeschlagen, die Resonanzfrequenz des Empfängerschwingkreises gegenüber der Sendefrequenz zu verändern, um insbesondere den Störeinfluss einer Wirbelstrombremse zu unterdrücken.In order to increase the interference immunity of the sensors with respect to these disturbance variables, various sensor engineering-specific approaches are known. In generic wheel sensors with separate transmitter and receiver resonant circuits is in accordance with the DE 10 122 980 A1 proposed to change the resonant frequency of the receiver resonant circuit with respect to the transmission frequency, in particular to suppress the interference of an eddy current brake.

Aus der DE 4 240 478 A1 ist ein zweikanaliger Radsensor bekannt, bei dem die beiden Sender mit gleicher Frequenz, aber mit 90° Phasenversatz betrieben werden, um die gegenseitige Beeinflussung der Sender zu reduzieren.From the DE 4 240 478 A1 a two-channel wheel sensor is known in which the two transmitters are operated with the same frequency but with a 90 ° phase shift, in order to reduce the mutual influence of the transmitters.

Gemäß der EP 1 541 440 B1 wird eine Phasenmodulation eines elektromagnetischen Schwingkreises für Radsensoren vorgeschlagen.According to the EP 1 541 440 B1 a phase modulation of an electromagnetic resonant circuit for wheel sensors is proposed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erhöhung der Störsicherheit eines Radsensors sowie einen dazu geeigneten Radsensor anzugeben, die auf einfache Weise eine erhöhte Störsicherheit gegenüber Störspannungen verschiedener Ursachen ermöglichen.Of the Invention is based on the object, a method for increasing the noise immunity of a wheel sensor and a suitable Wheel sensor, which in a simple way increased interference immunity against interference voltages of different causes enable.

Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein mit einem Speizcode moduliertes Sendesignal erzeugt wird und dass die Auswerteeinrichtung ein Empfangssignal mit dem inversen Spreizcode demoduliert.According to the method solved the problem by having one with a Speizcode modulated transmission signal is generated and that the evaluation device demodulated a received signal with the inverse spreading code.

Ein Radsensor zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß mit mindestens einem Sensorkanal ausgestattet, der einen durch das Gleis von einem Empfänger getrennten Sender aufweist, welcher zur Erzeugung eines mit einem Spreizcode modulierten Sendesignals ausgebildet ist, wobei die Auswerteeinrichtung Mittel zur Demodulation eines Empfangssignals mit dem inversen Spreizcode aufweist.One Wheel sensor for carrying out the method according to the invention with equipped with at least one sensor channel, one through the track of a transmitter separate transmitter, which to Forming a modulated with a spreading code transmission signal is formed is, wherein the evaluation device comprises means for demodulating a received signal having the inverse spreading code.

Durch den Einsatz der Bandspreiztechnik bei Radsensorik ergibt sich ein mathematisch bestimmbarer Gewinn bezüglich des Signal/Störabstandes. Das Sendesignal wird vor der Ausstrahlung mit einem speziellen Spreizcode moduliert. Dabei wird die Energieverteilungsfunktion des Sendesignals derart verändert, dass sich die Energie auf ein breites Frequenzspektrum verteilt. In der Auswerteeinrichtung wird das Empfangssignal mit dem bekannten Spreizcode invers demoduliert, so dass sich das verbreiterte Spektrum wieder auf eine Spektrallinie abbildet. Störungen, die auf der Übertragungsstrecke vom Sendesignal zum Empfangssignal additiv überlagert werden, sind un korreliert zu dem gespreizten Sendesignal und werden bei der inversen Demodulation ihrerseits gespreizt und sind folglich von dem auszuwertenden Signal des Radsensors in der Amplitude deutlich unterscheidbar.The use of the spread spectrum technique in wheel sensors results in a mathematically determinable gain with regard to the signal-to-noise ratio. The transmission signal is modulated before the broadcast with a special spreading code. In this case, the energy distribution function of the transmission signal is changed so that the energy is distributed over a wide frequency spectrum. In the evaluation device, the received signal is inversely demodulated with the known spreading code, so that the widened spectrum is reproduced on a spectral line. Interference, which are superimposed additively on the transmission path from the transmission signal to the reception signal, are un correlated to the spread transmission signal and are in turn spread in the inverse demodulation and are consequently trapped by the evaluating signal of the wheel sensor in the amplitude clearly distinguishable.

Gemäß Anspruch 3 ist dazu der Sender mit einem ersten Generator zur Nutzsignalerzeugung ausgestattet, der mit einem zweiten Generator zur Spreizcodeerzeugung verbunden ist, wobei die Auswerteeinrichtung mit dem Empfänger und dem zweiten Generator verbunden ist. Der zweite Generator dient dabei sowohl der Modulation des Sendesignals mit dem Spreizcode als auch der Demodulation des Empfangssignals mit dem inversen Spreizcode.According to claim 3, the transmitter is equipped with a first generator for generating useful signals, which is connected to a second generator for spreading code generation is, wherein the evaluation device with the receiver and connected to the second generator. The second generator is used while both the modulation of the transmission signal with the spreading code as well as the demodulation of the received signal with the inverse spreading code.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert.The Invention will be described below with reference to figurative representations explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen Radsensor bekannter Bauart mit zugeordneten Signalverläufen und 1 a wheel sensor of known design with associated waveforms and

2 einen erfindungsgemäßen Radsensor in gleichartiger Darstellung wie 1. 2 a wheel sensor according to the invention in a similar representation as 1 ,

1 veranschaulicht eine bekannte Verfahrensweise zur Erfassung einer Magnetfeldänderung infolge eines ein Gleis 1 überfahrenden Schienenfahrzeuges. Dazu ist an einer Seite des Gleises 1 eine Sendeantenne 2 angeordnet, welche mit einer an der gegenüberliegenden Gleisseite montierten Empfangsantenne 3 zusammenwirkt, wobei das Empfangssignal einer Auswerteeinrichtung 4 zur Amplitudenbewertung zugeführt ist. Die Sendeantenne 2 ist mit einem Generator 5 zur Erzeugung eines Sendesignals 6 auf einer bestimmten Arbeitsfrequenz verbunden. Der Sender, bestehend aus Generator 5 und Sendeantenne 2 sen det auf der Arbeitsfrequenz und der Empfänger, bestehend aus der Empfangsantenne 3 und der Auswerteeinrichtung 4 bewertet den empfangenen Pegel auf dieser Arbeitsfrequenz. Bewegt sich zwischen der Sendeantenne 2 und der Empfangsantenne 3 auf dem Gleis 1 eine größere Eisenmasse, insbesondere ein Schienenfahrzeugrad, verändert sich die Kopplung zwischen Sender 5/2 und Empfänger 3/4 und bildet den Einfluss der Eisenmasse ab. Überlagern sich dem Sendesignal Störungen 7 im Bereich der Arbeitsfrequenz, wie sie durch Schienenströme und Abstrahlungen der überfahrenden Schienenfahrzeuge erzeugt werden, sind diese durch die Bestimmung der Amplitude des Empfangssignals nicht immer eindeutig von dem zu detektierenden Überfahrtsignal zu unterscheiden. Ein resultierendes Gesamtsignal 8 enthält beide Anteile. Auch eine zusätzliche Phasenauswertung verbessert das Empfangsverhalten nur bis zu einem gewissen Grade. 1 Figure 1 illustrates a known method of detecting a change in magnetic field due to a track 1 crossing rail vehicle. This is on one side of the track 1 a transmitting antenna 2 arranged, which with a mounted on the opposite side track receiving antenna 3 cooperates, wherein the received signal of an evaluation 4 supplied for amplitude evaluation. The transmitting antenna 2 is with a generator 5 for generating a transmission signal 6 connected at a certain working frequency. The transmitter, consisting of generator 5 and transmitting antenna 2 sen det on the working frequency and the receiver, consisting of the receiving antenna 3 and the evaluation device 4 evaluates the received level at this operating frequency. Moves between the transmitting antenna 2 and the receiving antenna 3 on the track 1 a larger mass of iron, in particular a rail vehicle wheel, the coupling between transmitter changes 5 / 2 and receiver 3 / 4 and reflects the influence of the iron mass. Superimpose the transmission signal disturbances 7 in the range of the working frequency, as generated by rail currents and emissions of the traveling rail vehicles, they are not always distinguishable by the determination of the amplitude of the received signal from the signal to be detected crossing signal. A resulting total signal 8th contains both shares. An additional phase evaluation also improves the reception behavior only to a certain extent.

Bei der in 2 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Generator 5 zusätzlich mit einem zweiten Generator 9 zur Modulation des Sendesignals 6 mit einem Spreizcode verbunden. Das spreizcodemodulierte Sendesignal 10 wird der Sendeantenne 2 zugeführt, wodurch das in der oberen Energieverteilungskurve der 2 dargestellte Spektrum entsteht. Eine schmalbandige Störung 7 wird zusammen mit dem breitbandigen Empfangssignal 11 der Auswerteeinrichtung 4 zugeführt, in welcher wiederum der von dem zweiten Generator 9 erzeugte Spreizcode, aber in inverser Form, zur Demodulation des Breitbandsignals und damit zur Abbildung auf eine Spektrallinie verwendet wird. Durch diese Demodulation wird die Störung 7 quasi aufgespreizt, während das auszuwertende Nutzsignal auf eine Frequenz mit großer Amplitude abgebildet wird. Der Signal/Störabstand vergrößert sich gegenüber der bekannten Verfahrensweise gemäß 1 entsprechend, so dass die in der Auswerteeinrichtung 4 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehene Amplitudenbewertung eine größere Sicherheit bei der Raderkennung ermöglicht.At the in 2 illustrated embodiment of the invention is the generator 5 additionally with a second generator 9 for modulation of the transmission signal 6 connected to a spreading code. The spread code modulated transmit signal 10 becomes the transmitting antenna 2 fed, which in the upper power distribution curve of the 2 shown spectrum arises. A narrowband disorder 7 is combined with the broadband received signal 11 the evaluation device 4 supplied, in which in turn that of the second generator 9 generated spreading code, but in inverse form, is used for demodulation of the wideband signal and thus for imaging on a spectral line. This demodulation becomes the fault 7 spread apart, while the useful signal to be evaluated is mapped to a frequency with a large amplitude. The signal / noise ratio increases compared to the known procedure according to 1 accordingly, so that in the evaluation device 4 provided by the method according to the invention amplitude evaluation allows greater security in the wheel detection.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (3)

Verfahren zur Erhöhung der Störsicherheit eines Radsensors, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage, mit mindestens einem induktiv arbeitenden Sensorkanal, der eine Auswerteeinrichtung (4) zur Erfassung einer Magnetfeldänderung infolge eines das Gleis (1) überfahrenden Schienenfahrzeuges aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem Spreizcode moduliertes Sendesignal (10) erzeugt wird und dass die Auswerteeinrichtung (4) ein Empfangssignal (11) mit dem inversen Spreizcode demoduliert.Method for increasing the interference immunity of a wheel sensor, in particular for a train detection system, with at least one inductively operating sensor channel having an evaluation device ( 4 ) for detecting a magnetic field change as a result of the track ( 1 ) has overrunning rail vehicle, characterized in that a modulated with a spreading code transmission signal ( 10 ) is generated and that the evaluation device ( 4 ) a received signal ( 11 ) is demodulated with the inverse spreading code. Radsensor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkanal einen durch das Gleis (1) von einem Empfänger getrennten Sender aufweist, welcher zur Erzeugung eines mit einem Spreizcode modulierten Sendesignals (10) ausgebildet ist und dass die Auswerteeinrichtung (4) Mittel zur Demodulation eines Empfangssignals (11) mit dem inversen Spreizcode aufweist.Wheel sensor for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the sensor channel a through the track ( 1 ) transmitter which is separate from a receiver and which is used to generate a transmission signal modulated with a spreading code ( 10 ) and that the evaluation device ( 4 ) Means for demodulating a received signal ( 11 ) with the inverse spreading code. Radsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender einen ersten Generator (5) zur Nutzsignalerzeugung aufweist, der mit einem zweiten Generator (9) zur Spreizcodeerzeugung verbunden ist, und dass die Auswerteeinrichtung (4) mit einer Empfangsantenne (3) und dem zweiten Generator (7) verbunden ist.Wheel sensor according to claim 2, characterized in that the transmitter comprises a first generator ( 5 ) to the Nutzsignalerzeugung, with a second generator ( 9 ) is connected to the spreading code generation, and that the evaluation device ( 4 ) with a receiving antenna ( 3 ) and the second generator ( 7 ) connected is.
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