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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion des Belegt- oder Freizustandes eines Gleisabschnitts, mit einem Sender zum Einspeisen eines Sende-Signals in die Fahrschienen des Gleisabschnitts und zumindest einem Empfänger zum Empfangen eines durch eine Übertragung des Sende-Signals über die Fahrschienen des Gleisabschnitts bewirkten Empfangs-Signals.
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Eine solche Vorrichtung ist im Zusammenhang mit einer als Gleisstromkreis ausgebildeten Gleisfreimeldeeinrichtung beispielsweise aus der Firmenveröffentlichung der Siemens AG „FTG S – Gleisfreimeldung mit dem Tonfrequenz-Gleisstromkreis FTG S”, Bestell-Nr. A19100-V100-B607-V2 bekannt. Dabei speist ein Sender ein Sende-Signal in Form einer Wechselspannung in die Fahrschienen eines zu überwachenden Gleisabschnitts ein. Ein Empfänger empfängt ein Empfangs-Signal in Form der ankommenden Spannung und wertet das Empfangs-Signal aus. Dadurch, dass ein den Gleisabschnitt befahrendes Schienenfahrzeug durch seine Achsen einen Kurzschluss zwischen den Fahrschienen des Gleisabschnitts bewirkt, wird die Übertragung des Sende-Signals an den Empfänger verhindert. Dies ermöglicht es somit, den Belegtzustand des betreffenden Gleisabschnitts zu erkennen.
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Um das Sende-Signal möglichst niederohmig und somit mit maximalem Wirkungsgrad in den betreffenden Gleisabschnitt einspeisen zu können, wird bei bekannten Gleisfreimeldesystemen in Form von entsprechenden Tonfrequenz-Gleisstromkreisen im Rahmen der Inbetriebnahme des Systems üblicherweise ein Abgleich auf eine Resonanzfrequenz vorgenommen. Eine hierfür geeignete Schaltung zum Resonanzabgleich der Ein- und/oder Auskoppelschwingkreise von Gleisstromkreisen ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 9307918 U1 bekannt. Dabei erfolgt der Resonanzabgleich bei der bekannten Schaltung durch Veränderung der Kapazität eines Kondensators.
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Bei der bekannten Schaltung ist für jeden einzelnen Gleisabschnitt manuell ein entsprechender Resonanzabgleich vorzunehmen. Ursache hierfür ist, dass die Gesamtinduktivität des jeweiligen Schwingkreises insbesondere auch von der Induktivität der Schienen des jeweiligen Gleisabschnitts abhängt. In der Praxis ergeben sich hierdurch im Rahmen der Inbetriebnahme von Gleisfreimeldesystemen erhebliche Aufwände in Bezug auf die hierfür erforderliche Zeit sowie die hiermit verbundenen Kosten.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Detektion des Belegt- oder Freizustandes eines Gleisabschnitts der eingangs genannten Art anzugeben, die eine vereinfachte Inbetriebnahme ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Detektion des Belegt- oder Freizustandes eines Gleisabschnitts, mit einem Sender zum Einspeisen eines Sende-Signals in die Fahrschienen des Gleisabschnitts und zumindest einem Empfänger zum Empfangen eines durch eine Übertragung des Sende-Signals über die Fahrschienen des Gleisabschnitts bewirkten Empfangs-Signals, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist zur Variation der Frequenz des Sende-Signals, zum Ermitteln einer Resonanzfrequenz des Sende-Signals sowie zum Einstellen der Frequenz des Sende-Signals auf die ermittelte Resonanzfrequenz.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit auf eine Abstimmung des Systems auf eine fest vorgegebene Resonanzfrequenz verzichtet. Stattdessen wird die Frequenz des Sende-Signals für den Betrieb der Vorrichtung, d. h. die Arbeitsfrequenz, gerade so gewählt, dass diese spezifisch für den jeweiligen Gleisabschnitt einer Resonanzfrequenz des Sende-Signals entspricht. Hierzu ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass sie die Frequenz des Sende-Signals variiert, anhand der Variation der Frequenz des Sende-Signals eine Resonanzfrequenz des Sende-Signals ermittelt und hieraufhin die Frequenz des Sende-Signals auf die ermittelte Resonanzfrequenz einstellt. Vorteilhafterweise ist hierbei ein automatischer Resonanzabgleich, d. h. eine automatische Anpassung der Frequenz des Sende-Signals an die jeweilige Resonanzfrequenz, möglich, so dass vorteilhafterweise keine Abgleicharbeiten im Bereich der Außenanlage erforderlich sind. Der Abgleichvorgang kann erfindungsgemäß beispielsweise softwarebasiert mittels eines Regelkreises erfolgen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist erhebliche Vorteile bezüglich des zeitlichen Aufwands sowie der hiermit verbundenen Kosten bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung zur Detektion des Belegt- oder Freizustands eines Gleisabschnitts auf. Darüber hinaus ergeben sich weitere Einsparungen dadurch, dass kostenintensive Bauteile zum manuellen Abgleich der Frequenz auf die Resonanzfrequenz entfallen können. Des Weiteren sind für den Resonanzabgleich vorteilhafterweise auch keine speziellen Einmessgeräte, etwa in Form vergleichsweise teurer frequenzselektiver Effektivwertmessgeräte, erforderlich.
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Zur Vermeidung von Störbeeinflussungen benachbarter Gleisstromkreise sind bekannte Vorrichtungen zur Detektion des Belegt- oder Freizustandes eines Gleisabschnitts üblicherweise per Konfiguration an unterschiedliche Betriebsfrequenzen anpassbar. So arbeiten bekannte Gleisstromkreise beispielsweise im Frequenzbereich zwischen 9,5 und 16,5 KHz, wobei die unterschiedlichen Betriebsfrequenzen jeweils einen Frequenzabstand von 1 KHz aufweisen.
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Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung derart weitergebildet sein, dass die Vorrichtung per Konfiguration an unterschiedliche Betriebsfrequenzen anpassbar ist und zur Variation der Frequenz des Sende-Signals im Bereich der jeweiligen konfigurierten Betriebsfrequenz ausgebildet ist. Hierbei ist es somit möglich, per Konfiguration – mit vergleichsweise geringem Aufwand – beispielsweise zunächst eine Betriebsfrequenz von 12,5 KHz vorzugeben. Die Variation der Frequenz des Sende-Signals im Bereich der jeweiligen konfigurierten Betriebsfrequenz erlaubt es in der Folge, die aus den jeweiligen Gegebenheiten resultierende Resonanzfrequenz zu ermitteln und diese als Frequenz des Sende-Signals einzustellen. Ausgehend von der im genannten Beispiel per Konfiguration vorgegebenen Betriebsfrequenz von 12,5 KHz ist es beispielsweise denkbar, dass die Frequenz des Sende-Signals in einem Bereich von +/–100 Hz um diese konfigurierte Betriebsfrequenz variiert wird und hierbei bezüglich des betreffenden Gleisstromkreises eine Resonanzfrequenz von 12,43 KHz ermittelt wird. Diese Resonanzfrequenz wird somit seitens der Vorrichtung als Sende-Frequenz, d. h. als im regulären Betrieb der Vorrichtung verwendete Arbeitsfrequenz, eingestellt.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung mittels in Gleisanschlussgehäusen angeordneten austauschbaren Abstimmeinsätzen per Konfiguration an unterschiedliche Betriebsfrequenzen anpassbar. Dies bietet den Vorteil, dass eine Anpassung an unterschiedliche Betriebsfrequenzen lediglich eine Auswahl der entsprechenden Abstimmeinsätze erforderlich macht und damit besonders aufwandsarm möglich ist.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ermitteln der Resonanzfrequenz anhand des Empfangs-Signals ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass anhand des durch den zumindest einen Empfänger empfangenen Empfangs-Signal bezogen auf den gesamten Signalübertragungsweg, d. h. sowohl sendeseitig als auch empfangsseitig, unter weitgehender Verwendung ohnehin üblicherweise vorhandener Komponenten eine auf das Gesamtsystem bezogene Ermittlung der Resonanzfrequenz möglich ist.
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Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch derart ausgeprägt sein, dass die Vorrichtung zum Erzeugen eines mittels einer Frequenzmodulation codierten Sende-Signals ausgebildet ist. Eine entsprechende Frequenzmodulation des Sende-Signals bietet den Vorteil, dass hierdurch die Zuverlässigkeit gegenüber Störbeeinflussungen erhöht und der Gleisstromkreis insbesondere gegen elektrische Beeinflussungen durch Oberschwingungen im Bahnrückstrom unempfindlich wird.
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Hinsichtlich des Verfahrens liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Detektion des Belegt- oder Freizustandes eines Gleisabschnitts anzugeben, das eine vereinfachte Inbetriebnahme der Vorrichtung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Detektion des Belegt- oder Freizustandes eines Gleisabschnitts, wobei die Frequenz eines in die Fahrschienen des Gleisabschnitts eingespeisten Sende-Signals variiert wird, anhand der Variation der Frequenz des Sende-Signals eine Resonanzfrequenz des Sende-Signals ermittelt wird und die Frequenz des Sende-Signals auf die ermittelte Resonanzfrequenz eingestellt wird.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen denjenigen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, so dass diesbezüglich auf die entsprechenden vorstehenden Ausführungen verwiesen wird. Gleiches gilt hinsichtlich der im Folgenden genannten bevorzugten Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens in Bezug auf die entsprechenden bevorzugten Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, so dass auch diesbezüglich auf die jeweiligen vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist das erfindungsgemäße Verfahren derart ausgestaltet, dass die Frequenz des Sende-Signals im Bereich einer per Konfiguration angepassten Betriebsfrequenz variiert wird.
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Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch derart weitergebildet sein, dass die Frequenz des Sende-Signals im Bereich einer per Konfiguration mittels in Gleisanschlussgehäusen angeordneten austauschbaren Abstimmeinsätzen angepassten Betriebsfrequenz variiert wird.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Resonanzfrequenz anhand des Empfangs-Signals ermittelt.
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Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch derart ausgestaltet sein, dass das Sende-Signal mittels einer Frequenzmodulation codiert wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierzu zeigt die Figur zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Skizze eine Anordnung mit einem Gleisabschnitt sowie einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In der Figur ist eine Vorrichtung V zur Detektion des Belegt- oder Freizustandes eines Gleisabschnitts G dargestellt. Die Vorrichtung V weist einen Sender S zum Einspeisen eines Sende-Signals SIGS in Form einer Wechselspannung in die Fahrschienen F des Gleisabschnitts G auf. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung V einen Empfänger E zum Empfangen eines durch die Übertragung des Sende-Signals SIGS über die Fahrschienen F des Gleisabschnitts G bewirkten Empfangs-Signals SIGE.
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Entsprechend der Darstellung in der Figur ist für den Gleisabschnitt G eine Wechselspannung der Frequenz beziehungsweise Betriebsfrequenz f1 vorgesehen. Um eine zuverlässige Unterscheidung der jeweiligen Signale zu ermöglichen, werden die benachbarten Gleisabschnitte mit einer Wechselspannung unterschiedlicher Frequenz f5 beziehungsweise f3 betrieben. Im Folgenden sei angenommen, dass es sich bei der in der Figur gezeigten Anordnung um einen Tonfrequenz-Gleisstromkreis mit mehreren Frequenzen handelt, bei dem eine Wechselspannung in Form eines Sende-Signals SIGS im Tonfrequenzbereich in die Fahrschienen F des Gleisabschnitts G eingespeist wird.
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Die Vorrichtung V kann beispielsweise in einem Stellwerk einer Eisenbahnanlage beziehungsweise einer Eisenbahnüberwachungsanlage angeordnet sein. Dies bietet den Vorteil, dass eine besonders hohe Zuverlässigkeit erreicht wird, da sich mechanische Beanspruchung und klimatische Einflüsse bezogen auf die elektronischen Komponenten der Vorrichtung V geringer auswirken, als dies im Falle einer Unterbringung dieser Komponenten in Gleisnähe der Fall wäre. Darüber hinaus ergeben sich hierdurch weitere Vorteile hinsichtlich der Verfügbarkeit und Wartung der Vorrichtung V, d. h. insbesondere des Senders S sowie des Empfängers E. Mittels der waagerechten strichpunktierten Linie ist in der Figur eine entsprechende Trennung zwischen der Innenanlage, der die Vorrichtung V zugeordnet ist, und der Außenanlage, zu der der Gleisabschnitt G gehört, angedeutet.
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Entsprechend der Darstellung in der Figur sind gleisseitig Gleisanschlussgehäuse GAG1, GAG2 angeordnet, die zum Einbringen des durch den Sender S eingespeisten beziehungsweise bereitgestellten Sende-Signals SIGS in die Fahrschienen F beziehungsweise zum Auslesen des an den Empfänger E übermitteln Empfangs-Signals SIGE aus den Fahrschienen F dienen. Üblicherweise enthalten die Gleisanschlussgehäuse GAG1, GAG2 hierbei keine aktiven elektronischen Komponenten, sondern im Wesentlichen lediglich einen Schwingkreis zum frequenzselektiven Verstärken der ein- beziehungsweise ausgespeisten Signale vorgegebener Betriebsfrequenz, d. h. im Falle des in der Figur dargestellten Gleisabschnitts G des Sende-Signals SIGS beziehungsweise des Empfangs-Signals SIGE der Frequenz f1.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Gleisanschlussgehäuse GAG1 und GAG2 in Abhängigkeit von der jeweiligen Realisierung und Ausführungsform auch zu der Vorrichtung V zur Detektion des Belegt- oder Freizustandes des Gleisabschnitts G gerechnet werden können, in welchem Fall die Vorrichtung V somit abweichend von der Darstellung der Figur auch die Gleisanschlussgehäuse GAG1 und GAG2 umfassen würde.
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Im Rahmen des beschriebenen Ausführungsbeispiels sei angenommen, dass das Sende-Signal SIGS des Senders S mittels einer Modulation in Form einer Frequenzmodulation codiert ist. Entsprechende Codierungen werden verwendet, um die Zuverlässigkeit bei Störbeeinflussungen zu erhöhen, d. h. beispielsweise die Wahrscheinlichkeit der Nachbildung eines entsprechend codierten Sende-Signals SIGS durch Störamplituden zu verringern. Dabei können entsprechende Störungen einerseits durch externe Quellen, andererseits aber auch durch andere Vorrichtungen V, d. h. beispielsweise durch in der Nähe angeordnete Gleisstromkreise, verursacht werden.
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Bei bekannten Gleisfreimeldesystemen auf Basis von Tonfrequenz-Gleisstromkreisen ist bei der Inbetriebnahme des Systems eine manuelle Einstellung der in Gleisnähe befindlichen Abstimmeinsätze mittels veränderlicher Kapazitäten und/oder Induktivitäten erforderlich. Dabei wird hinsichtlich des eingespeisten Sende-Signals SIGS sowie gegebenenfalls auch des ausgespeisten Empfangs-Signals SIGE ein Resonanzabgleich vorgenommen, um hierdurch bei der Signalein- sowie gegebenenfalls Signalausspeisung in beziehungsweise aus dem jeweiligen Gleisabschnitt einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen. Der entsprechende Abgleich weist in der Praxis jedoch den Nachteil auf, dass er einen erheblichen Aufwand an Zeit und damit Kosten verursacht, da er im Rahmen der Inbetriebnahme des jeweiligen Gleisstromkreises manuell durch entsprechendes Personal mit Hilfe eines darüber hinaus vergleichsweise teuren Einmessgerätes durchzuführen ist.
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Die in der Figur dargestellte Vorrichtung V zur Detektion des Belegt- oder Freizustandes des Gleisabschnitts G ist nun dahingehend vorteilhaft, dass sie zur Variation der Frequenz des Sende-Signals SIGS, zum Ermitteln einer Resonanzfrequenz des Sende-Signals SIGS sowie zum Einstellen der Frequenz des Sende-Signals SIGS auf die ermittelte Resonanzfrequenz ausgebildet ist. Hierzu weist die Vorrichtung V neben dem Sender S und dem Empfänger E weiterhin eine Auswerte-Einrichtung AE auf. Diese ermöglicht eine softwarebasierte Variation der Frequenz des Sende-Signals SIGS, d. h. der Sendefrequenz, und erlaubt es, das Erreichen der Resonanzfrequenz anhand des mittels des Empfängers E empfangenen Empfangs-Signals SIGE zu erkennen. Diese Resonanz erzielende Frequenz wird durch die Auswerte-Einrichtung AE als Arbeitsfrequenz, d. h. als Frequenz des Sende-Signals im Wirkbetrieb der Vorrichtung, eingestellt.
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Die Vorrichtung V zur Detektion des Belegt- oder Freizustands eines Gleisabschnitts weist somit den grundlegenden Vorteil auf, dass ein automatischer Abgleichvorgang des Gleisstromkreises im Hinblick auf die im jeweiligen Einzelfall vorliegende Resonanzfrequenz möglich ist. Hierzu realisiert die Auswerte-Einrichtung AE vorteilhafterweise einen softwarebasierten Regelkreis, wodurch Arbeiten in der Außenanlage, d. h. insbesondere im Bereich der Gleisanschlussgehäuse GAG1 und GAG2, zum Abgleichen des Systems auf die jeweilige Resonanzfrequenz vorteilhafterweise nicht erforderlich sind. Stattdessen ist die Vorrichtung V mittels in den Gleisanschlussgehäusen GAG1 und GAG2 angeordneten austauschbaren Abstimmeinsätzen vorteilhafterweise per Konfiguration lediglich an unterschiedliche Betriebsfrequenzen f1, f3, f5 anpassbar. Der Abgleich des Systems in Bezug auf die jeweilige Resonanzfrequenz wird hingegen jeweils durch Variation der Frequenz des Sende-Signals SIGS im Bereich der mittels der Abstimmeinsätze konfigurierten Betriebsfrequenz, d. h. im vorliegenden Ausführungsbeispiel f1, vorgenommen.
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Entsprechend den vorstehenden Ausführungen in Zusammenhang mit dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie dem entsprechenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird insbesondere der Vorteil erzielt, dass ein zeit- und somit kostenintensiver manueller Resonanzabgleich, etwa mittels Abstimmeinsätzen mit Variabler Induktivität und/oder Kapazität, bei der Inbetriebnahme beispielsweise von Tonfrequenz-Gleisstromkreisen entfallen kann. Darüber hinaus ergeben sich dadurch weitere Kosteneinsparungen, dass auf vergleichsweise kostenintensive Bauteile, etwa in Form veränderlicher Induktivitäten und/oder Kapazitäten auf den Abstimmeinsätzen, verzichtet werden kann. Gleiches gilt hinsichtlich mobiler Einmessgeräte zum manuellen Resonanzabgleich im Gleisbereich, die ebenfalls nicht mehr benötigt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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