DE102013219763A1 - Device for detecting rail break in rail vehicle e.g. traction vehicle, has evaluation unit that is attached to rail sections, and adapted to detect rail break using received alternating current signal to evaluate interruption point - Google Patents

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Abstract

The device (2) has a transmission unit (20) that includes a transmitting antenna (21) for inductive signal transmission of an alternating current signal to the rail sections to be tested. A receiving unit (25) includes a receiving antenna (26) associated with the transmitting antenna for inductive reception of the alternating current signal. An evaluation unit (30) attached to the rail sections, is adapted to detect the rail break using the received alternating current signal to evaluate an interruption point. Independent claims are included for the following: (1) method for detecting rail break; and (2) rail vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schienenbrucherkennung für ein Schienenfahrzeug. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Schienenbrucherkennung. The invention relates to a device for broken rail detection for a rail vehicle. The invention further relates to a method for rail break detection.

Schienenfahrzeuge, wie beispielsweise Personenzüge, Straßenbahnen oder U-Bahnen, werden üblicherweise auf einem Gleis aus einem Paar paralleler, stählerner Schienen geführt. Rail vehicles, such as passenger trains, trams or subways, are usually run on a track of a pair of parallel steel rails.

Die mechanische Beanspruchung der Schienen durch die Schienenfahrzeuge, sowie eine thermische Beanspruchung – insbesondere durch Witterungseinflüsse – kann mitunter zu einer Destruktion der Schienen führen (im Folgenden kurz als „Schienenbruch“ bezeichnet). Solche Schienenbrüche gefährden ihrerseits wiederum die Sicherheit des Zugbetriebs, da sie zu Schäden am Schienenfahrzeug oder schlimmstenfalls zu einer Entgleisung des Schienenfahrzeugs führen können. The mechanical stress of the rails by the rail vehicles, as well as thermal stress - in particular due to weather conditions - can sometimes lead to a destruction of the rails (hereinafter referred to as "rail break"). In turn, such rail breaks endanger the safety of the train operation, since they can lead to damage to the rail vehicle or at worst to a derailment of the rail vehicle.

Es wird daher angestrebt, Schienenbrüche mittels technischer Einrichtungen zu erkennen. It is therefore desirable to detect rail breaks by means of technical facilities.

Eine herkömmliche Methode zur Schienenbrucherkennung verwendet beispielsweise einen – in erster Linie zur Gleisfreimeldung dienenden – Gleiskreis. Hierbei wird im Wesentlichen an einem Ende zweier gegeneinander galvanisch getrennter Schienen mittels einer streckenseitigen (ortsfesten) Messvorrichtung eine Spannung angelegt, welche am anderen Ende des Gleiskreises als Freimeldesignal empfangen wird. Ein in dem Gleiskreis befindliches Schienenfahrzeug schließt über seine Räder die beiden Schienen kurz, wodurch am anderen Ende keine Spannung mehr gemessen werden kann, was als Zeichen für eine Gleisbelegung erkannt wird. Kann an dem Ende des Gleiskreises keine Spannung gemessen werden, obwohl der Gleisabschnitt frei ist, wird dies als Indiz für einen Schienenbruch erkannt. For example, a conventional rail break detection method uses a track circuit, primarily for track vacancy. In this case, a voltage is applied essentially at one end of two mutually galvanically isolated rails by means of a trackside (stationary) measuring device, which voltage is received at the other end of the track circuit as an open-field signal. A rail vehicle located in the track circle closes the two rails via its wheels short, whereby at the other end no voltage can be measured, which is recognized as a sign for a track occupancy. If no voltage can be measured at the end of the track circle, although the track section is clear, this is recognized as an indication of a rail break.

Aus der EP 514 702 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung von Schienenbrüchen bekannt, bei dem ein Schienenbruch über eine Veränderung eines in die Schiene eingeleiteten akustischen Signals erkannt wird. From the EP 514 702 A1 a method for detecting rail breaks is known in which a rail break is detected by a change in an introduced into the rail acoustic signal.

Aus der DE 44 32 329 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein faseroptisches Band entlang der Schiene verlegt wird, welches zur Messung eines in der Schiene vorherrschenden Schwellendrucks eingesetzt wird. Eine Veränderung des Schwellendrucks wird als Schienenbruch erkannt. From the DE 44 32 329 A1 For example, a method is known in which a fiber optic tape is laid along the rail which is used to measure a threshold pressure prevailing in the rail. A change in the threshold pressure is detected as a rail break.

Aus der DE 198 51 931 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Lichtwellenleiter entlang einer Schiene verlegt wird, wobei eine Unterbrechung eines in den Lichtwellenleiter eingeleiteten Lichtstrahls als Schienenbruch identifiziert wird. From the DE 198 51 931 A1 a method is known in which an optical waveguide is laid along a rail, wherein an interruption of a light beam introduced into the optical waveguide is identified as a rail break.

Nachteiligerweise bedingen die vorstehenden Methoden durchweg eine gleisseitige Vorrichtung, weshalb die Durchführung mit einem erheblichen Installationsaufwand behaftet und vergleichsweise kostenintensiv ist. Außerdem kann die Position eines erkannten Schienenbruchs nur relativ undifferenziert festgestellt werden. Disadvantageously, the above methods consistently require a trackside device, which is why the implementation is associated with a considerable installation effort and is relatively expensive. In addition, the position of a detected rail break can be determined only relatively undifferentiated.

Andererseits ist zur Erkennung von Schienenbrüchen der Einsatz von speziellen Schienenprüfzügen / Gleismesszügen bekannt, die eine zu prüfende Strecke abfahren, wobei die Schienen unter anderem mit Hilfe einer Ultraschallprüfung oder einer Wirbelstromprüfung auf ihre Integrität untersucht werden. Solche Gleismesszüge können damit die Position eines Schienenbruchs exakt eingrenzen, fahren jedoch nachteiligerweise mit einer im Vergleich zu den übrigen Schienenfahrzeugen relativ geringen Geschwindigkeit. Aufgrund des vergleichsweise hohen Aufwands sind die Zeitintervalle zwischen zwei Prüfungen an einem bestimmten Streckenabschnitt daher vergleichsweise groß. On the other hand, for the detection of rail breaks the use of special Schienenprüfzügen / Gleismesszügen known to depart a test track, the rails are examined, inter alia using an ultrasonic test or an eddy current test for their integrity. Such track surveying trains can thus limit the position of a rail break exactly, but disadvantageously drive with a relatively low speed compared to the other rail vehicles. Due to the comparatively high cost, the time intervals between two tests on a certain section of the route are therefore comparatively large.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Schienenbrucherkennung anzugeben, die einfach realisierbar ist, und dennoch eine umfangreiche und besonders positionsgenaue Schienenbrucherkennung ermöglicht. The invention has for its object to provide a device for rail breakage detection, which is easy to implement, and yet allows extensive and very accurate positioning rail breakage detection.

Diese Aufgabe wird bezüglich einer Vorrichtung zur Schienenbrucherkennung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bezüglich eines Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 10. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der Unteransprüche. With regard to a method, the object is achieved according to the invention by the features of claim 10. Advantageous and partly inventive embodiments and further developments are the subject matter of the subclaims.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass herkömmliche Gleiskreise keine diskrete Position des Schienenbruchs festlegen, während herkömmliche Gleismesszüge vergleichsweise aufwändig handhabbar sind. The invention is based on the consideration that conventional track circuits do not define a discrete position of the rail break, whereas conventional track measuring trains are relatively complicated to handle.

Diese Nachteile hebelt die Erfindung dadurch aus, dass die Vorrichtung zur Schienenbrucherkennung einerseits eine Stromunterbrechung als Kriterium für einen Schienenbruch heranzieht, dieses Messverfahren aber andererseits vorteilhaft auf ein Schienenfahrzeug verlegt. These disadvantages are mitigated by the invention in that the device for detecting broken rails on the one hand uses a current interruption as a criterion for a rail break, but on the other hand advantageously transfers this measuring method to a rail vehicle.

Hierzu umfasst die bestimmungsgemäß auf einem Schienenfahrzeug zu installierende erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schienenbrucherkennung eine Sendeeinheit mit mindestens einer Sendeantenne sowie eine Empfangseinheit mit mindestens einer der Sendeantenne übertragungstechnisch zugeordneten Empfangsantenne. Der Begriff „übertragungstechnisch zugeordnet“ ist dabei dahingehend zu verstehen, dass Sende- und Empfangsantenne für die Übertragung eines Signals kompatibel sind, wobei sie insbesondere zur Übertragung des Signals bei einer identischen Frequenz bzw. in einem identischen Frequenzbereich eingerichtet sind. For this purpose, the rail breakage detection device according to the invention to be installed as intended comprises a transmission unit with at least one transmission antenna and a reception unit with at least one transmission antenna associated with the transmission antenna. The term "assigned by transmission technology" is to be understood to mean that transmitting and receiving antennas are compatible for the transmission of a signal, wherein they are set up in particular for transmitting the signal at an identical frequency or in an identical frequency range.

Die Sendeeinheit ist dazu eingerichtet, mit Hilfe der Sendeantenne (Sendespule) ein (Wechselstrom-)Signal induktiv auf einen zu prüfenden Schienenabschnitt zu übertragen, auf dem das Schienenfahrzeug geführt ist. The transmitting unit is set up to use the transmitting antenna (transmitting coil) to transmit an (alternating current) signal inductively to a track section to be tested, on which the rail vehicle is guided.

Der zu prüfende Schienenabschnitt ist dabei Teil einer (im Falle einer intakten Schiene) geschlossenen Leiterschleife, welche über das Schienenfahrzeug gebildet ist. Ein fahrzeugseitiger Teil der Leiterschleife ist dabei zweckmäßigerweise durch dem Schienenfahrzeug immanente elektrisch leitfähige Komponenten, wie insbesondere dessen typischerweise aus Stahl gefertigten Räder, Achsen oder dessen Wagenkasten gebildet. Die Länge des Schienenabschnitts ist dabei insbesondere durch einen Achsabstand des Schienenfahrzeugs bestimmt. The track section to be tested is part of a (in the case of an intact rail) closed conductor loop, which is formed over the rail vehicle. A vehicle-side part of the conductor loop is expediently formed by the rail vehicle immanent electrically conductive components, such as in particular its typically made of steel wheels, axles or its car body. The length of the rail section is determined in particular by an axial distance of the rail vehicle.

Indem eine den Schienenabschnitt einschließende Leiterschleife gebildet wird, fließt ein als Signal in den Schienenabschnitt eingekoppelter Strom (im Falle eines intakten Schienenabschnitts) in einem, insbesondere über Räder und Achsen des Schienenfahrzeugs, geschlossenen Stromkreis. By forming a conductor loop enclosing the rail section, a current injected as a signal into the rail section (in the case of an intact rail section) flows in a closed circuit, in particular over wheels and axles of the rail vehicle.

Die Empfangseinheit ist nun dazu eingerichtet, mit Hilfe der Empfangsantenne (Empfangsspule) das in den Schienenabschnitt eingekoppelte Signal zu empfangen (wieder auszukoppeln). Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung schließlich eine – insbesondere in Form eines Mikrocontrollers realisierte – Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, zur Detektion eines Schienenbruchs in dem zu prüfenden Schienenabschnitt das empfangene Signal auf eine Unterbrechung hin auszuwerten. The receiving unit is now set up to receive (decouple) the signal coupled into the rail section with the aid of the receiving antenna (receiver coil). According to the invention, the device finally comprises an evaluation unit, realized in particular in the form of a microcontroller, which is set up to evaluate the received signal for interruption in order to detect a rail break in the track section to be tested.

Die Erfindung macht sich zunutze, dass im Falle einer im Schienenabschnitt gebrochenen Schiene die Leiterschleife nicht mehr geschlossen ist, wodurch kein Strom mehr fließt und somit das Signal nicht mehr empfangen werden kann. The invention makes use of the fact that in the case of a broken rail in the rail section, the conductor loop is no longer closed, whereby no current flows and thus the signal can not be received.

Da erfindungsgemäß jeweils nur ein Schienenabschnitt, der insbesondere durch die Länge des Zuges bzw. dessen Radabstand bemessen ist, geprüft wird, ist die Schienenbrucherkennung vorteilhafterweise ortsaufgelöst durchführbar. Zudem ist die Vorrichtung durch den Verzicht auf eine streckenseitige Installation vergleichsweise kostengünstig und unaufwändig realisierbar. Insbesondere kann – zumindest bei Neuprojektierungen – auf die Verwendung von vergleichsweise kostenintensiven Gleiskreisen zur Freimeldung verzichtet werden und stattdessen auf kostengünstigere Achszähler zur Freimeldung zurückgegriffen werden. Since, according to the invention, only one rail section, which is dimensioned in particular by the length of the train or its wheel spacing, is tested, the rail break detection can advantageously be carried out in a spatially resolved manner. In addition, the device is comparatively inexpensive and inexpensive to implement by dispensing with a trackside installation. In particular, it is possible to dispense with the use of comparatively costly track circuits for free registration, at least in the case of new designs, and instead resort to more cost-effective axle counters for free registration.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorteilhafterweise auf einem „normalen“ (im normalen Bahnbetrieb mit normaler Betriebsgeschwindigkeit fahrenden) Schienenfahrzeug eingesetzt. Somit können Betriebsbehinderungen, die durch den Einsatz von herkömmlichen (langsamen) Gleismesswagen entstehen, vermieden werden. Insbesondere können eine Vielzahl (beispielsweise 50 bis 100) von „normalen“ Schienenfahrzeugen mit der Vorrichtung zur Schienenbrucherkennung ausgestattet werden, so dass das gesamte befahrene Streckennetz während des normalen Bahnbetriebs quasi ununterbrochen auf Schienenbrüche untersucht werden kann, wodurch eine umfangreiche flächendeckende Schienenbrucherkennung ermöglicht wird. The device according to the invention is advantageously used on a "normal" (traveling in normal railway operation at normal operating speed) rail vehicle. Thus, operational disabilities caused by the use of conventional (slow) track measuring cars can be avoided. In particular, a multiplicity (for example 50 to 100) of "normal" rail vehicles can be equipped with the device for rail break detection, so that the entire rail network used can be examined virtually continuously for rail breaks during normal rail operation, thereby enabling extensive area-wide rail break detection.

Die Sendeantenne und deren zugeordnete Empfangsantenne können im Rahmen der Erfindung insbesondere entweder an einem gemeinsamen Schienenabschnitt angeordnet sein oder an zwei unterschiedlichen zueinander parallelen Schienenabschnitten, wobei dann die Leiterschleife vorzugsweise beide Schienenabschnitte umfasst. In the context of the invention, the transmitting antenna and its associated receiving antenna can be arranged in particular either on a common rail section or on two different rail sections parallel to one another, in which case the conductor loop preferably comprises both rail sections.

Im Sinne einer vorteilhaften Redundanz kann die Vorrichtung insbesondere auch zwei oder mehrere Sende- bzw. Empfangsantennen umfassen. Dabei sind die einzelnen Sendeantennen (sowie deren jeweils zugeordnete Empfangsantennen) zweckmäßigerweise zur induktiven Signalübertragung in jeweils zueinander unterschiedlichen Frequenzbereichen eingerichtet. In terms of advantageous redundancy, the device may in particular also comprise two or more transmitting or receiving antennas. Here, the individual transmit antennas (and their respective allocated receiving antennas) expediently for inductive signal transmission in mutually different frequency ranges set up.

Eine Frequenz bzw. ein Frequenzbereich der, insbesondere schmalbandig, aus einem Bereich von etwa 50 kHz bis 100 kHz gewählt ist, hat sich als vorteilhaft erwiesen, da einerseits unterhalb von 50 kHz elektromagnetische Störeinstrahlungen von Schienenfahrzeugen signifikant zu nehmen, und andererseits zu höheren Frequenzen hin eine induktive Einkopplung von hinreichend großen Strömen zunehmend schwierig ist. A frequency or a frequency range which, in particular narrow band, is selected from a range of approximately 50 kHz to 100 kHz, has proven to be advantageous, on the one hand, to take significant electromagnetic interference from rail vehicles below 50 kHz and, on the other hand, to higher frequencies an inductive coupling of sufficiently large currents is increasingly difficult.

Der in die Schiene induzierte Strom hat vorzugsweise einen Effektivwert in einem Größenbereich von mindestens etwa 100 mA, vorzugsweise von etwa 300 mA, wodurch unter den gewöhnlichen Praxisbedingungen ein ausreichend guter Empfang in der Empfangsantenne gewährleistet ist. The current induced in the rail preferably has an effective value in a size range of at least about 100 mA, preferably about 300 mA, which ensures sufficiently good reception in the receiving antenna under the usual practical conditions.

Die oder jede Sendeantenne und/oder die oder jede Empfangsantenne ist vorzugsweise in einem geringen Abstand von insbesondere etwa 10 bis 15 cm zu der Schiene an einer Unterseite des Schienenfahrzeugs angebracht. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine gute induktive Ein- und Auskopplung in bzw. aus der Schiene erreicht, wobei gegebenen fahrzeugtechnischen Randbedingung (Lichtraumprofil und geforderter Mindestabstand zu Schiene) eingehalten werden. The or each transmitting antenna and / or the or each receiving antenna is preferably mounted at a small distance of in particular about 10 to 15 cm to the rail at a lower side of the rail vehicle. As a result, a good inductive coupling and decoupling is advantageously achieved in or out of the rail, given given technical vehicle boundary condition (clearance gauge and required minimum distance to rail) are met.

Um eine direkte Einkopplung des Signals von der Sendeantenne in die zugeordnete Empfangsantenne sicher zu vermeiden, ist in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs ein ausreichend großer Abstand (im Verhältnis zum Abstand zur Schiene) von insbesondere mindestens 6 m zwischen Sende- und zugeordneter Empfangsantenne gewählt. In order to reliably avoid a direct coupling of the signal from the transmitting antenna into the associated receiving antenna, a sufficiently large distance (in relation to the distance to the rail) of in particular at least 6 m between transmitting and associated receiving antenna is selected in the longitudinal direction of the rail vehicle.

In bevorzugter Ausführung ist die oder jede Sendeantenne und/oder die oder jede Empfangsantenne an einem Drehgestell des Schienenfahrzeugs angeordnet, wodurch die Querlage der Sende- bzw. Empfangsantenne bezüglich der Schiene vorteilhafterweise auch in Kurven erhalten bleibt. In a preferred embodiment, the or each transmitting antenna and / or the or each receiving antenna is arranged on a bogie of the rail vehicle, whereby the transverse position of the transmitting or receiving antenna with respect to the rail advantageously also remains in curves.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Schienenbrucherkennung wird ein Schienenfahrzeug mit einer Vorrichtung gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen herangezogen. Dabei wird das Schienenfahrzeug entlang einer Schiene verfahren, wobei von dem Schienenfahrzeug ein kontinuierlich wechselnder Schienenabschnitt zu Prüfzwecken als Teil einer Leiterschleife eingeschlossen wird. In den Schienenabschnitt wird induktiv ein (Wechselstrom-)Signal eingekoppelt, welches anschließend – wiederum induktiv – empfangen wird. Dabei wird eine Unterbrechung des empfangenen Signals als Indiz für einen Schienenbruch in dem geprüften Schienenabschnitt gewertet. In a method according to the invention for broken-rail detection, a rail vehicle with a device according to one of the preceding embodiments is used. In this case, the rail vehicle is moved along a rail, wherein the rail vehicle, a continuously changing rail section is included for testing purposes as part of a conductor loop. In the rail section, an (AC) signal is inductively coupled, which is then - again inductively - received. In this case, an interruption of the received signal is interpreted as an indication of a rail break in the tested rail section.

Zweckmäßigerweise wird dabei eine Position, an der ein Schienenbruch detektiert wird, identifiziert und gespeichert. Appropriately, a position at which a rail break is detected, identified and stored.

Das Verfahren wird vorzugsweise bei einer für den normalen Bahnbetrieb typischen Verfahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs durchgeführt, die typischerweise mindestens 80 km/h, und vorzugsweise 120 km/h bis 200 km/h, bei Hochgeschwindigkeitszügen bis zu ca. 300 km/h betragen durchgeführt. The method is preferably carried out at a trajectory speed of the rail vehicle typical for normal railway operations, which is typically at least 80 km / h, and preferably 120 km / h to 200 km / h, carried out in high-speed trains up to about 300 km / h.

In einer Ausführungsform wird das Signal zur Steigerung der Robustheit frequenzmoduliert übertragen. Zusätzlich oder alternativ wird dem Signal ein Telegramm-Muster aufmoduliert. In einer weiteren Alternative des Verfahrens wird das Signal in einer Multifrequenzübertragung übertragen. In one embodiment, the signal is transmitted frequency-modulated for increased robustness. Additionally or alternatively, a telegram pattern is modulated on the signal. In a further alternative of the method, the signal is transmitted in a multi-frequency transmission.

In einer bezüglich der Störanfälligkeit besonders robusten Alternative werden anstelle einer einzelnen Frequenz mehrere Frequenzen simultan übertragen, wobei vorzugsweise das OFDM-Verfahren (Orthogonal Frequency Division Modulation) herangezogen wird. In a particularly robust alternative with regard to the susceptibility to interference, a plurality of frequencies are transmitted simultaneously instead of a single frequency, whereby the OFDM (Orthogonal Frequency Division Modulation) method is preferably used.

Zusätzlich oder alternativ wird ein Frequenzbereich, der zur Signalübertragung ausgewählt wird, in einem Adaptive Tone Mapping Verfahren optimiert ausgewählt. Additionally or alternatively, a frequency range selected for signal transmission is optimized in an adaptive tone mapping method.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:

1 in einer schematischen Seitenansicht ein Schienenfahrzeug, das mit einer Vorrichtung zur Schienenbrucherkennung gemäß einer ersten Ausführungsform ausgestattet ist, 1 1 is a schematic side view of a rail vehicle equipped with a device for broken rail detection according to a first embodiment,

2 in einer ebenfalls schematischen Draufsicht das Schienenfahrzeug gemäß 1, 2 in a likewise schematic plan view of the rail vehicle according to 1 .

3 in Darstellung gemäß 2 das Schienenfahrzeug gemäß 1 mit einer Vorrichtung zur Schienenbrucherkennung in einer alternativen Ausführungsform, und 3 in illustration according to 2 the rail vehicle according to 1 with a device for breakage detection in an alternative embodiment, and

4 ein OFDM-Spektrum. 4 an OFDM spectrum.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference numerals in all figures.

Die 1 und 2 zeigen ein Schienenfahrzeug 1, welches mit einer Vorrichtung 2 zur Schienenbrucherkennung ausgerüstet ist. Bei dem Schienenfahrzeug 1 handelt es sich beispielhaft um einen Triebwagen eines Personenzuges. The 1 and 2 show a rail vehicle 1 which with a device 2 equipped for rail break detection. In the rail vehicle 1 is an example of a railcar of a passenger train.

Zur Orientierung ist eine in der Darstellung links angeordnete Seite des Schienenfahrzeugs 1 als dessen Frontseite 5 definiert, während eine dazu gegenüberliegende Seite als Rückseite 6 bezeichnet ist. In der Draufsicht gemäß 2 ist die in der Darstellung oben angeordnete Seite als „rechte“ Seite 7 bezeichnet, während die gegenüberliegende Seite als linke Seite 8 bezeichnet ist. Gemäß dieser Orientierung sind im Folgenden auch die Begriffe „rechts“, „links“, „frontseitig“ oder „vorne“ bzw. „rückseitig“ oder „hinten“ gewählt. For orientation, a left side of the rail vehicle is shown in the diagram 1 as its front 5 defined, while an opposite side as the back 6 is designated. In the plan view according to 2 is the page arranged in the illustration above as "right" side 7 while the opposite side is called the left side 8th is designated. In accordance with this orientation, the terms "right", "left", "front" or "front" or "rear" or "rear" are also selected below.

Das Schienenfahrzeug 1 umfasst einen Wagenkasten 10, der auf stählernen Rädern 11 gelagert ist. Das Schienenfahrzeug 1 umfasst hierzu zwei Achsen 12 (2) aus Stahl, welche an einem vorderen Drehgestell 13 aufgehängt sind, sowie zwei hintere Achsen 14 aus Stahl, welche analog an einem hinteren Drehgestell 15 aufgehängt sind. Die jeweils an den Achsen 12 bzw. 14 aufgehängten Räder 11 sind auf einem Gleis 16 geführt, wobei die rechten Räder auf einer rechten (Stahl-)Schiene 17 des Gleises 16 geführt sind, während die linken Räder entsprechend auf einer zur rechten Schiene 17 parallelen linken (Stahl-)Schiene 18 geführt sind. Die Drehgestelle 13 bzw. 15 dienen zur Drehlagerung der Radaufhängung bei einer Kurvenfahrt. The rail vehicle 1 includes a carbody 10 on steel wheels 11 is stored. The rail vehicle 1 includes two axes 12 ( 2 ) made of steel, which on a front bogie 13 are suspended, as well as two rear axles 14 made of steel, which is analogous to a rear bogie 15 are hung up. The each on the axles 12 respectively. 14 suspended wheels 11 are on a track 16 guided, with the right wheels on a right (steel) rail 17 of the track 16 while the left wheels are correspondingly on one to the right rail 17 parallel left (steel) rail 18 are guided. The bogies 13 respectively. 15 serve for the pivotal mounting of the suspension when cornering.

Die Vorrichtung 2 zur Schienenbrucherkennung umfasst eine Sendeeinheit 20, welche eine erste Sendeantenne 21 sowie eine zweite Sendeantenne 22 umfasst. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 2 eine Empfangseinheit 25, welche eine erste, der Sendeantenne 21 übertragungstechnisch zugeordnete Empfangsantenne 26 sowie eine zweite, der Sendeantenne 22 übertragungstechnisch zugeordnete Empfangsantenne 27 umfasst. Da es sich bei der Sendeantenne 22 und der zugeordneten Empfangsantenne 27 um ein redundantes Antennenpaar handelt, werden diese vorerst von den Erläuterungen ausgenommen. The device 2 for rail breakage detection comprises a transmission unit 20 , which is a first transmitting antenna 21 and a second transmitting antenna 22 includes. Furthermore, the device comprises 2 a receiving unit 25 , which is a first, the transmitting antenna 21 transmission technology associated receiving antenna 26 and a second, the transmitting antenna 22 transmission technology associated receiving antenna 27 includes. As it is at the transmitting antenna 22 and the associated receiving antenna 27 are a redundant pair of antennas, they are initially excluded from the explanations.

Die Vorrichtung 2 umfasst weiterhin eine Auswerteeinheit 30, welche mit der Empfangseinheit 25 signaltechnisch verbunden ist. Die Auswerteeinheit 30 hat zudem Zugriff auf einen GPS-Empfänger 31, ein Positionsmodul 32, einen Datenspeicher 33, sowie ein Funkmodul 34. The device 2 furthermore comprises an evaluation unit 30 , which with the receiving unit 25 is technically connected. The evaluation unit 30 also has access to a GPS receiver 31 , a position module 32 , a data store 33 , as well as a radio module 34 ,

Sowohl die Sendeantenne 21 als auch die Empfangsantenne 26 sind jeweils an einer Unterseite 40 des Schienenfahrzeugs 1 in einem Abstand von etwa 10 bis 15 cm zu den jeweils zugeordneten Schienen 17 bzw. 18 angeordnet. Dabei sind sowohl die Sendeantenne 21 als auch die Empfangsantenne 26 jeweils an einem der Drehgestelle 13 bzw. 15 angebracht, wobei sie in der Draufsicht diagonal gegenüberliegend zueinander angeordnet sind. Demnach ist die Sendeantenne 21 an der rechten Seite 7 des vorderen Drehgestells 13 angebracht, während die zugeordnete Empfangsantenne 26 an der gegenüberliegenden linken Seite 8 am hinteren Drehgestell 15 angebracht ist. Die Anbringung der Antennen ist dabei in an sich bekannter Weise analog zu einem Linienzugbeeinflussungssystem des Typs LZB 700 ausgeführt. In Längsrichtung des Schienenfahrzeugs 1 haben die Sendeantenne 21 und die Empfangsantenne 26 hierbei beispielhaft einen Abstand von etwa 12 m. Both the transmitting antenna 21 as well as the receiving antenna 26 are each at a bottom 40 of the rail vehicle 1 at a distance of about 10 to 15 cm to the respective associated rails 17 respectively. 18 arranged. Here are both the transmitting antenna 21 as well as the receiving antenna 26 each at one of the bogies 13 respectively. 15 attached, wherein they are arranged in plan view diagonally opposite to each other. Accordingly, the transmitting antenna 21 on the right side 7 of the front bogie 13 attached while the associated receiving antenna 26 on the opposite left side 8th at the rear bogie 15 is appropriate. The attachment of the antennas is in a conventional manner analogous to a Linienzugbeeinflussungssystem the type LZB 700 executed. In the longitudinal direction of the rail vehicle 1 have the transmitting antenna 21 and the receiving antenna 26 this example, a distance of about 12 m.

Bei der Sende- und Empfangsantenne handelt es sich um Spulen zur induktiven Ein- bzw. Auskopplung eines Stroms in die Schienen. Solche Spulen sind an sich bekannt und werden beispielsweise als Fahrzeugantennen bei einer bekannten Linienzugbeeinflussung der Bauart „LZB 80“ oder „LZB 500“ der Fa. Siemens verwendet. The transmitting and receiving antenna are coils for inductive coupling or decoupling of a current in the rails. Such coils are known per se and are used, for example, as vehicle antennas in a known Linienzugbeeinflussung the type "LZB 80" or "LZB 500" from. Siemens.

Die Sendeantenne 21 ist dazu ausgelegt, in einer elektrisch leitfähigen Leiterschleife 50 ein (Wechselstrom-)Signal S, also einen Strom mit einer festgelegten, charakteristischen Frequenz (bzw. einem festgelegten schmalbandigen Frequenzbereich), zu induzieren. The transmitting antenna 21 is designed to be in an electrically conductive conductor loop 50 to induce a (AC) signal S, ie a current with a fixed, characteristic frequency (or a fixed narrowband frequency range).

Die Leiterschleife 50 ist (gemäß 2 im Uhrzeigersinn betrachtet) durch einen ersten (rechten) Schienenabschnitt 17´, die vordere der am hinteren Drehgestell 15 aufgehängten Achsen 14 (inklusive deren Räder 11), einen zweiten (linken) Schienenabschnitt 18´, sowie die hintere der am vorderen Drehgestell 13 aufgehängten Achsen 12 (ebenfalls inklusive der Räder 11). The conductor loop 50 is (according to 2 clockwise) through a first (right) rail section 17' , the front of the rear bogie 15 suspended axles 14 (including their wheels 11 ), a second (left) rail section 18' , as well as the rear of the front bogie 13 suspended axles 12 (also including the wheels 11 ).

Die Schienenabschnitte 17´ und 18´ sind dabei diejenigen Bereiche der Schienen 17 bzw. 18, welche in der dargestellten Momentaufnahme gemäß 1 und 2 gerade auf einen Schienenbruch hin untersucht werden. The rail sections 17' and 18' are those areas of the rails 17 respectively. 18 which in the snapshot shown in FIG 1 and 2 just to be examined for a broken rail.

Die Empfangsantenne 26 ist dazu eingerichtet, das von der Sendeantenne 21 in die Leiterschleife 50 induzierte Signal S (wiederum induktiv) zu empfangen. The receiving antenna 26 is set up by the transmitting antenna 21 in the conductor loop 50 induced signal S (again inductively) to receive.

Beispielsweise sind die Sendeantenne 21 sowie deren zugeordnete Empfangsantenne 26 jeweils schmalbandig auf eine erste Frequenz von 60 kHz ausgelegt. Die gewählte Frequenz ist dabei unter Berücksichtigung des Störspektrums des Schienenfahrzeug 1 festgelegt und kann somit von Typ zu Typ des Schienenfahrzeugs variieren. Die Empfangseinheit 25 filtert die gewählte Frequenz, wiederum schmalbandig, aus dem von der Empfangsantenne 26 empfangenen Signal heraus. For example, the transmitting antenna 21 and their associated receiving antenna 26 each designed narrowband to a first frequency of 60 kHz. The selected frequency is taking into account the interference spectrum of the rail vehicle 1 and thus may vary from type to type of rail vehicle. The receiving unit 25 filters the selected frequency, again narrowband, from that of the receiving antenna 26 received signal out.

Die Auswerteeinheit 30 überprüft schließlich den kontinuierlichen Empfang des Signals. The evaluation unit 30 finally checks the continuous reception of the signal.

Im Fall einer ungebrochenen Schiene ist die Leiterschleife 50 geschlossen, so dass sich das Signal S in dem (punktiert dargestellten) geschlossenen Stromkreis ausbildet. Die Stromstärke des Stroms im Schienenabschnitt 18´ liegt dabei bei etwa 300 mA. In the case of an unbroken rail, the conductor loop is 50 closed so that the signal S is formed in the closed circuit (shown in dotted lines). The current intensity of the current in the rail section 18' is about 300 mA.

Fährt das Schienenfahrzeug dagegen über einen Schienenbruch (befindet sich also in einem der momentan untersuchten Schienenabschnitte 17´ oder 18´ eine Fehlerstelle), so wird der Strom in der Schiene unterbrochen, was über die Empfangseinheit 25 von der Auswerteeinheit 30 als Signalunterbrechung detektiert wird. On the other hand, the rail vehicle travels over a rail break (thus it is located in one of the currently examined rail sections 17' or 18' a fault), the current in the rail is interrupted, which is via the receiving unit 25 from the evaluation unit 30 is detected as signal interruption.

Die Dauer der Signalunterbrechung hängt dabei von der Konstruktion des Schienenfahrzeugs 1 sowie von der Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Typische Werte sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Die minimale Signalunterbrechungsdauer liegt demnach bei 130 ms. Eine Signal- bzw. Stromunterbrechung dieser Größenordnung ist messtechnisch problemlos zu erfassen. Baureihe Achsabstand (Länge des Schienenabschnitts 17´ bzw. 18´) Typische Fahrzeuggeschwindigkeit Unterbrechungsdauer 928 13 m 120 km/h 400 ms 120 7,4 m 200 km/h 130 ms ICE 3 / Velaro 13 m 300 km/h 150 ms Tabelle 1: Signalunterbrechungsdauern bei bekannten Fahrzeugtypen The duration of the signal interruption depends on the design of the rail vehicle 1 as well as the vehicle speed. Typical values are summarized in Table 1. The minimum signal interruption duration is therefore 130 ms. A signal or power interruption of this magnitude is metrologically easily detect. model series Center distance (length of the rail section 17' respectively. 18' ) Typical vehicle speed interruption duration 928 13 m 120 km / h 400 ms 120 7.4 m 200 km / h 130 ms ICE 3 / Velaro 13 m 300 km / h 150 ms Table 1: Signal interruption periods in known vehicle types

Über den GPS-Empfänger 31 wird der Auswerteeinheit 30 zudem kontinuierlich Ort und Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs 1 zur Verfügung gestellt. Zusätzlich (oder alternativ) werden der Auswerteeinheit 30 Ort und Geschwindigkeit aus dem Positionsmodul 32 zur Verfügung gestellt. Das Positionsmodul 32 steht dabei stellvertretend für andere technische Einrichtungen auf dem Schienenfahrzeug (z.B. ein Zugbeeinflussungssystem) die zur Ortsbestimmung geeignet sind. Das Positionsmodul 32 erfasst zusätzlich oder alternativ die Geschwindigkeit durch einen Wegimpulsgenerator, oder einen Radsensor. Das Positionsmodul 32 ermöglicht somit eine diskrete Orts- und Geschwindigkeitsbestimmung auch in Gebieten ohne Funkabdeckung, wie bspw. in einem Tunnel. About the GPS receiver 31 becomes the evaluation unit 30 also continuously the location and speed of the rail vehicle 1 made available. Additionally (or alternatively) the evaluation unit 30 Location and speed from the position module 32 made available. The position module 32 stands for other technical equipment on the rail vehicle (eg a train control system) which are suitable for localization. The position module 32 additionally or alternatively detects the speed through a path pulse generator, or a wheel sensor. The position module 32 thus allows a discrete location and speed determination in areas without radio coverage, such as in a tunnel.

Die Auswerteeinheit 30 ordnet schließlich mit Hilfe des GPS-Empfängers und/oder dem Positionsmodul 32 einem Schienenbruch seine Position zu und legt diese als Schienenbruch-Daten (mit Zeit und ggf. mit Geschwindigkeit) in dem remanenten Datenspeicher 33 ab. The evaluation unit 30 finally arranges with the help of the GPS receiver and / or the position module 32 a rail break to its position and places it as breakage data (with time and possibly speed) in the remanent data memory 33 from.

Bei Funkabdeckung werden die im Datenspeicher 33 hinterlegten Schienenbruch-Daten über das Funkmodul 34 an eine zentrale (streckenseitige) Datenerfassung 60 zur weiteren Auswertung geschickt. Auf Basis dieser Daten können dann Wartungsarbeiten initiiert werden, sowie präventive Maßnahmen eingeleitet werden, z.B. können Langsamfahrstellen, Streckensperrungen oder Umleitungen eingerichtet werden. With radio coverage, those in the data memory 33 deposited breakage data via the radio module 34 to a central (trackside) data acquisition 60 sent for further evaluation. On Maintenance work can then be initiated on the basis of this data, as well as preventive measures can be initiated, for example, slow-moving traffic, line closures or diversions can be set up.

Die zweite Sendeantenne 22, sowie deren zugehörige Empfangsantenne 27 arbeiten analog zu dem vorstehend beschriebenen Antennenpaar, wobei in diesem Fall die Sendeantenne 22 am hinteren Drehgestell 15 (rechts) angeordnet ist, während die Empfangsantenne 27 am vorderen Drehgestell 13 (links) angeordnet ist. Lediglich sind die zweite Sendeantenne 22, sowie die zweite Empfangsantenne 27 zur Übertragung eines Signals S´ (strich-punktiert dargestellt) auf die Leiterschleife 50 mit einer zu der ersten Frequenz verschiedenen Frequenz von beispielsweise 80 kHz eingerichtet. The second transmitting antenna 22 , as well as their associated receiving antenna 27 work analogous to the antenna pair described above, in which case the transmitting antenna 22 at the rear bogie 15 (right) is arranged while the receiving antenna 27 on the front bogie 13 (left) is arranged. Only the second transmitting antenna 22 , as well as the second receiving antenna 27 for transmitting a signal S '(dash-dotted lines) on the conductor loop 50 set at a frequency different from the first frequency, for example 80 kHz.

In 3 ist die Vorrichtung 2 in einer alternativen Ausführungsform gezeigt. Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform, jedoch sind hier die erste Sendeantenne 21 sowie deren zugeordnete Empfangsantenne 26 an der gleichen (hier rechten) Seite 7 des vorderen bzw. hinteren Drehgestells 13, 15 angeordnet. Die zweite Sendeantenne 22 sowie deren zugeordnete Empfangsantenne 27 sind an der gegenüberliegenden Seite 8 angeordnet. Hierbei fließt der von der Sendeantenne 21 in den Schienenabschnitt 17´ eingeprägte Strom zunächst vollständig zur Empfangsantenne 26. An der (vorderen) Achse 14 des hinteren Drehgestells 15 teilt sich der Strom dann auf in einen Teilstrom, der in dem gegenüberliegenden Schienenabschnitt 18´ zur (hinteren) Achse 12 im vorderen Drehgestell 13 zurückfließt und einen Verluststrom, der über den Wagenkasten 10 zum Drehgestell 13 zurück fließt. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform ist hierbei der Verluststrom über den Wagenkasten 10 für die Schienenbrucherkennung nicht relevant. Insbesondere ist in dieser Ausführungsform sogar eine schienenselektive Schienenbrucherkennung möglich, die Redundanz gemäß der ersten Ausführungsform entfällt jedoch. In 3 is the device 2 shown in an alternative embodiment. This embodiment substantially corresponds to the first embodiment, but here are the first transmitting antenna 21 and their associated receiving antenna 26 at the same (here right) side 7 the front or rear bogie 13 . 15 arranged. The second transmitting antenna 22 and their associated receiving antenna 27 are on the opposite side 8th arranged. Here, the flows from the transmitting antenna 21 in the rail section 17' impressed current first completely to the receiving antenna 26 , At the (front) axis 14 the rear bogie 15 then divides the stream in a partial flow, in the opposite rail section 18' to the (rear) axis 12 in the front bogie 13 flows back and a leakage current that is above the car body 10 to the bogie 13 flows back. In contrast to the first embodiment, this is the leakage current through the car body 10 not relevant for rail break detection. In particular, in this embodiment, rail-selective rail break detection is even possible, but the redundancy according to the first embodiment is eliminated.

Nachfolgend sind weitere, nicht im Einzelnen dargestellte, Varianten der Erfindung aufgeführt. Below, further, not shown in detail, variants of the invention are listed.

Frequenzmodulation frequency modulation

Zur Reduzierung von Fehlalarmen durch kurzzeitige Störungen in einem genutzten Frequenzband wird in einer Ausführungsform der Vorrichtung 1 die Frequenz, insbesondere unter Verwendung einer Frequenzmodulation, mit einem Telegramm-Muster moduliert, vergleichbar mit dem Vorgehen z.B. beim sogenannten „Ferngespeisten Tonfrequenz-Gleisstromkreis Siemens“ (FTGS). Kurzzeitige Störungen auf den genutzten Frequenzen können dabei erkannt und herausgefiltert werden. Die Fehlererkennung ist dabei allerdings derart auszulegen, dass längere Stromunterbrechungen, die auf einen Schienenbruch hinweisen, sicher erkannt werden, und nicht fälschlicherweise als Störung herausgefiltert werden. Dabei ist die vorstehend erwähnte minimale Unterbrechungsdauer zu berücksichtigen. To reduce false alarms due to short-term disturbances in a frequency band used, in one embodiment of the device 1 the frequency, in particular using a frequency modulation, modulated with a telegram pattern, comparable to the procedure, for example, the so-called "remote-powered audio frequency track circuit Siemens" (FTGS). Short-term disturbances on the frequencies used can be detected and filtered out. The error detection is, however, interpreted in such a way that longer power interruptions, which indicate a rail break, are reliably detected, and not falsely filtered out as a fault. The above-mentioned minimum interruption period must be taken into account.

OFDM-Verfahren OFDM method

In einer weiteren Alternative werden statt des Einsatzes einzelner Frequenzen zur Erhöhung der Störfestigkeit mehrere Frequenzen gleichzeitig genutzt. Dabei wird insbesondere das OFDM-Verfahren (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) eingesetzt, das eine simultane Multifrequenzübertragung realisiert. Hierzu sind die Sendeantennen 21, 22 sowie die Empfangsantennen 26, 27 entsprechend breitbandig ausgelegt. Die Sendeeinheit 20 und die Empfangseinheit 25 umfassen zudem einen OFDM-Modulator bzw. einen OFDM-Demodulator. Die Sendeleistung wird entsprechend erhöht, da sich die Leistung auf das Spektrum verteilt. In a further alternative, instead of using individual frequencies to increase the immunity to interference, several frequencies are used simultaneously. In particular, the OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) method is used, which realizes simultaneous multi-frequency transmission. These are the transmit antennas 21 . 22 as well as the receiving antennas 26 . 27 designed according broadband. The transmitting unit 20 and the receiving unit 25 also comprise an OFDM modulator and an OFDM demodulator, respectively. The transmission power is increased accordingly, since the power is distributed over the spectrum.

Ein typisches OFDM-Spektrum ist in 4 zu sehen, wobei die Amplitude A über der Frequenz F (in kHz) aufgetragen ist. Hieraus wird ersichtlich, dass das zur Verfügung stehende Frequenzband gleichmäßig genutzt wird, so dass Störeinstrahlungen auf einzelnen Frequenzen das Gesamtbild nur marginal verfälschen. Das OFDM-Verfahren wird derzeit insbesondere im Bereich der Datenübertragung auf Stromversorgungsleitungen (kurz: „PLC“ – power line communication) bereits technisch realisiert. Für den im Rahmen der Erfindung angestrebten Frequenzbereich bieten sich bekannte Lösungen der Energieversorgungsunternehmen im Cenelec-A-Band von 3 bis 95 kHz an. A typical OFDM spectrum is in 4 see, wherein the amplitude A is plotted against the frequency F (in kHz). From this it can be seen that the available frequency band is used evenly, so that interference on individual frequencies only marginally distort the overall picture. The OFDM method is currently being implemented technically, in particular in the field of data transmission on power supply lines ("PLC" - power line communication for short). For the desired frequency range within the scope of the invention, known solutions of the power supply companies in the Cenelec A band from 3 to 95 kHz are available.

Adaptive Tone Mapping Adaptive tone mapping

In einer Weiterbildung der vorstehenden Ausführungsformen wird auf die genutzten Frequenzen ein als „Adaptive Tone Mapping“ bezeichnetes Verfahren angewandt, wobei die Qualität der einzelnen Frequenzen im genutzten Frequenzband online gemessen werden, um stets die besten Frequenzen bzw. Frequenzbereiche zu nutzen. Ein solches Verfahren ist beispielsweise im Bereich der PLC bereits standardisiert (G3PLC). In a further development of the above embodiments, a method referred to as "adaptive tone mapping" is applied to the frequencies used, the quality of the individual frequencies in the frequency band used being measured online in order to always use the best frequencies or frequency ranges. Such a method is already standardized, for example in the field of PLC (G3PLC).

Die Auswerteeinheit 30 verfügt in dieser Ausführungsform über eine Rückkopplung zur Sendeeinheit 20, so dass die Auswerteeinheit 30 die Qualität der von der Empfangseinheit 25 empfangenen Frequenzen beurteilt und die Sendeeinheit 20 dazu veranlasst, minderwertige Frequenzen nicht mehr zur Schienenbrucherkennung zu nutzen. Dabei werden insbesondere fahrzeugspezifische Störfrequenzen erkannt und deren Nutzung vermieden. The evaluation unit 30 has in this embodiment via a feedback to the transmitting unit 20 , so the evaluation unit 30 the quality of the receiving unit 25 evaluated frequencies received and the transmitting unit 20 prompted them to stop using inferior frequencies for rail break detection. In particular, vehicle-specific interference frequencies are detected and their use is avoided.

Geschwindigkeitssensitive Auswertung Speed-sensitive evaluation

In einer weiteren Variante wird die von dem GPS-Empfänger 31 und/oder dem Positionsmodul 32 der Auswerteeinheit 30 zur Verfügung gestellte Geschwindigkeitsinformation zur Plausibilitätsprüfung herangezogen. Hierbei setzt die Auswerteeinheit 30 eine detektierte Signalunterbrechungszeit zu einer gemäß der aktuellen Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs (in Abhängigkeit von der Länge des Schienenabschnitts 17´ bzw. 18´) erwarteten Signalunterbrechungszeit in Relation. Damit lassen sich unter Einbeziehung eines gewissen Toleranzbereichs von z.B. +/–20% deutliche Fehlmessungen erkennen und von der weiteren Auswertung durch die Auswerteeinheit 30 ausschließen. In another variant, that of the GPS receiver 31 and / or the position module 32 the evaluation unit 30 provided speed information for plausibility check used. Here the evaluation unit sets 30 a detected signal interruption time at one according to the current speed of the rail vehicle (depending on the length of the rail section 17' respectively. 18' ) expected signal interruption time in relation. By taking into account a certain tolerance range of, for example, +/- 20%, it is thus possible to detect significant incorrect measurements and further evaluation by the evaluation unit 30 exclude.

Berücksichtigung von Streckenbesonderheiten Consideration of route specifics

Da Isolierstöße und andere Stellen, an denen Schienen punktuell elektrisch miteinander verbunden sind, fehlerhaft zur Detektion eines Schienenbruchs führen würden, ist vorgesehen, derartige „vermeintliche Fehlerstellen“ in einem Streckenatlas in der streckenseitigen Datenerfassung 60 zu hinterlegen, so dass Schienenbruch-Daten, die sich auf derartige Stellen beziehen, von der weiteren Auswertung ausgeschlossen werden können. Since insulating joints and other locations where rails are selectively electrically connected to one another, would erroneously lead to the detection of a rail break, is provided, such "supposed fault locations" in a Streckenatlas in the trackside data acquisition 60 so that breakage data relating to such sites can be excluded from further evaluation.

Der Streckenatlas kann dabei einerseits vorab offline erstellt werden, er kann jedoch auch nach und nach online durch Analyse der gemeldeten Schienenbruch-Daten entwickelt werden. On the one hand, the route atlas can be created offline in advance, but it can also be developed online by analyzing the reported breakage data.

Der Streckenatlas kann zudem der Auswerteeinheit 30 (bspw. durch Funkübertragung) zur Verfügung gestellt werden, so dass vermeintliche Fehlerstellen bereits fahrzeugseitig ausgeschlossen werden können. The route atlas can also be the evaluation unit 30 (For example, by radio transmission) are made available, so that supposed faults can already be excluded on the vehicle side.

Die vermeintlichen Fehlerstellen können außerdem zur Funktionsprüfung der Vorrichtung genutzt werden, da eine Detektion der Stellen die Funktionstüchtigkeit der Vorrichtung bestätigt. The supposed defects can also be used for functional testing of the device, as detection of the sites confirms the functionality of the device.

Auswertung von mehreren Schienenfahrzeugen Evaluation of several rail vehicles

Zur erweiterten Auswertung der von der Datenerfassung 60 erhaltenen Schienenbruch-Daten ist vorgesehen, die Daten von mehreren Messungen bzw. mehreren Schienenfahrzeugen übereinander zu legen, so dass einzelne Fehlmessungen ausgeschlossen und Wartungsarbeiten erst bei einer hinreichenden Diagnosewahrheit initiiert werden. For extended evaluation of the data acquisition 60 obtained rail breakage data is provided to superimpose the data of several measurements or multiple rail vehicles, so that individual measurement errors precluded and maintenance work is initiated only with a sufficient diagnostic truth.

Auswertung von Zusatzinformationen Evaluation of additional information

Hier übermittelt das Funkmodul 34 bspw. von dem Positionsmodul 32 zur Verfügung gestellte Zusatzinformationen wie die Zugnummer und/oder die Loknummer des Schienenfahrzeugs 1 mit den Schienenbruch-Daten an die Datenerfassung 60. Die Datenerfassung 60 hat dann (unter Zugriff auf ein Fahrplansystem oder ein Online-Dispo-System) beispielsweise die Möglichkeit, die mit einer gewissen Ungenauigkeit behafteten Ortsdaten des GPS-Empfängers zu plausibilisieren. Beispielsweise kann bei mehreren parallel angeordneten Gleisen ein Schienenbruch gleisgenau bestimmt werden. Here transmits the radio module 34 for example, from the position module 32 provided additional information such as the train number and / or the locomotive number of the rail vehicle 1 with the breakage data to the data acquisition 60 , The data acquisition 60 has (for example, with access to a timetable system or an online dispatching system) the possibility of plausibility of the location data of the GPS receiver, which is subject to a certain degree of inaccuracy. For example, in the case of several tracks arranged in parallel, a rail break can be determined with exact track.

Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschrieben Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden. The object of the invention is not limited to the embodiments described above. Rather, other embodiments of the invention may be derived by those skilled in the art from the foregoing description. In particular, the individual features of the invention described with reference to the various exemplary embodiments and their design variants can also be combined with one another in a different manner.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 514702 A1 [0006] EP 514702 A1 [0006]
  • DE 4432329 A1 [0007] DE 4432329 A1 [0007]
  • DE 19851931 A1 [0008] DE 19851931 A1 [0008]

Claims (17)

Vorrichtung (2) zur Schienenbrucherkennung für ein auf einer Schiene (17, 18) geführtes Schienenfahrzeug (1), – mit einer Sendeeinheit (20), umfassend mindestens eine Sendeantenne (21) zur induktiven Signalübertragung eines elektrischen (Wechselstrom-)Signals (S) an einen zu prüfenden Schienenabschnitt (17´, 18´), – mit einer Empfangseinheit (25), umfassend mindestens eine der Sendeantenne (21) zugeordnete Empfangsantenne (26) zum induktiven Empfang des in den Schienenabschnitt (17´, 18´) eingekoppelten Signals (S), sowie – mit einer Auswerteeinheit (30), die dazu eingerichtet ist, zur Detektion eines Schienenbruchs das empfangene Signal (S) auf eine Unterbrechung hin auszuwerten. Contraption ( 2 ) for rail break detection for one on a rail ( 17 . 18 ) guided rail vehicle ( 1 ), - with a transmitting unit ( 20 ) comprising at least one transmitting antenna ( 21 ) for inductive signal transmission of an electrical (AC) signal (S) to a track section to be tested ( 17' . 18' ), - with a receiving unit ( 25 ) comprising at least one of the transmitting antenna ( 21 ) associated receiving antenna ( 26 ) for inductive reception of the in the rail section ( 17' . 18' ) coupled signal (S), as well as - with an evaluation unit ( 30 ), which is configured to evaluate the received signal (S) for an interruption in order to detect a rail break. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei die Sendeantenne (21) und deren zugeordnete Empfangsantenne (26) an einem gemeinsamen Schienenabschnitt (17´) oder an zwei unterschiedlichen Schienenabschnitten (17´, 18´) angeordnet sind. Contraption ( 2 ) according to claim 1, wherein the transmitting antenna ( 21 ) and its associated receiving antenna ( 26 ) at a common rail section ( 17' ) or on two different rail sections ( 17' . 18' ) are arranged. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, mit mindestens einer weiteren Sendeantenne (22) sowie mit mindestens einer weiteren zugeordneten Empfangsantenne (27). Contraption ( 2 ) according to claim 1 or 2, with at least one further transmitting antenna ( 22 ) and at least one further associated receiving antenna ( 27 ). Vorrichtung (2) nach Anspruch 3, wobei die zweite Sendeantenne (22) sowie deren zugordnete Empfangsantenne (27) zur Übertragung eines Signals (S´) eingerichtet ist, welches sich von dem von der ersten Sendeantenne (21) und deren zugeordneter Empfangsantenne (26) übertragenen Signal (S), insbesondere durch seinen Frequenzbereich, unterscheidet. Contraption ( 2 ) according to claim 3, wherein the second transmitting antenna ( 22 ) and its associated receiving antenna ( 27 ) is arranged to transmit a signal (S ') which differs from that of the first transmission antenna ( 21 ) and its associated receiving antenna ( 26 ) signal (S), in particular by its frequency range, distinguishes. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die oder jede Sendeantenne (21, 22) und/oder die oder jede Empfangsantenne (26, 27) bestimmungsgemäß in einem Abstand von 10–15 cm über dem zu prüfenden Schienenabschnitt (17´, 18´) angeordnet ist. Device according to one of claims 1 to 4, wherein the or each transmitting antenna ( 21 . 22 ) and / or the or each receiving antenna ( 26 . 27 ) as intended at a distance of 10-15 cm above the track section to be tested ( 17' . 18' ) is arranged. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Abstand von einer der Sendeantennen (21, 22) zu der jeweils zugeordneten Empfangsantenne (26, 27) mindestens 6 m beträgt. Contraption ( 2 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the distance from one of the transmitting antennas ( 21 . 22 ) to the respectively assigned receiving antenna ( 26 . 27 ) is at least 6 m. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die oder jede Sendeantenne (21, 22) und/oder die oder jede Empfangsantenne (26, 27) an einem Drehgestell (13, 15) des Schienenfahrzeugs (1) angeordnet ist. Contraption ( 2 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the or each transmitting antenna ( 21 . 22 ) and / or the or each receiving antenna ( 26 . 27 ) on a bogie ( 13 . 15 ) of the rail vehicle ( 1 ) is arranged. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Frequenz des übertragenen Signals (S, S´) aus einem Bereich von etwa 50 KHz bis 100 kHz gewählt ist. Contraption ( 2 ) according to one of claims 1 to 7, wherein the frequency of the transmitted signal (S, S ') is selected from a range of about 50 KHz to 100 kHz. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der als Signal (S) in den Schienenabschnitt (17´ 18´) eingekoppelte Strom eine Stromstärke von mindestens 100 mA, vorzugsweise von etwa 300 mA hat. Contraption ( 2 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the signal (S) in the rail section ( 17' 18' ) coupled current has a current of at least 100 mA, preferably of about 300 mA. Verfahren zur Schienenbrucherkennung, – bei dem zur Durchführung ein Schienenfahrzeug (1) mit einer Vorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 eingesetzt wird, – bei dem das Schienenfahrzeug (1) entlang einer Schiene (17, 18) verfahren wird, sodass von dem Schienenfahrzeug (1) ein kontinuierlich wechselnder Schienenabschnitt (17´ 18´) als Teil einer Leiterschleife (50) eingeschlossen wird, – bei dem ein (Wechselstrom-)Signal (S) in einer induktiven Signalübertragung in den Schienenabschnitt (17´ 18´) eingekoppelt wird, – bei dem das eingekoppelte Signal (S) induktiv empfangen wird, und – bei dem eine Unterbrechung des empfangenen Signals (S) als Schienenbruch gewertet wird. Rail breaking detection method, - in which a rail vehicle ( 1 ) with a device ( 2 ) according to one of claims 1 to 9, - in which the rail vehicle ( 1 ) along a rail ( 17 . 18 ) is moved so that the rail vehicle ( 1 ) a continuously changing rail section ( 17' 18' ) as part of a conductor loop ( 50 ), - in which an (AC) signal (S) in an inductive signal transmission in the rail section ( 17' 18' ) is coupled, - in which the injected signal (S) is received inductively, and - in which an interruption of the received signal (S) is evaluated as a rail break. Verfahren nach Anspruch 10, in dem das Signal (S) frequenzmoduliert wird.  Method according to Claim 10, in which the signal (S) is frequency-modulated. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, in dem dem Signal (S) ein Telegramm-Muster aufmoduliert wird.  Method according to Claim 10 or 11, in which the signal (S) is modulated onto a telegram pattern. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, in dem das Signal (S) in einer Multifrequenzübertragung übertragen wird. Method according to one of Claims 10 to 12, in which the signal (S) is transmitted in a multi-frequency transmission. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, in dem die Auswahl einer zur Signalübertragung genutzten Frequenz in einem Adaptive Tone Mapping Verfahren optimiert wird.  Method according to one of Claims 10 to 13, in which the selection of a frequency used for signal transmission is optimized in an adaptive tone mapping method. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, welches bei einer üblichen Verfahrgeschwindigkeit des Schienenverkehrs bis zu 300 km/h durchgeführt wird.  Method according to one of claims 10 to 14, which is carried out at a conventional speed of rail transport up to 300 km / h. Schienenfahrzeug (1) mit einer Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9. Rail vehicle ( 1 ) with a device ( 2 ) according to one of claims 1 to 9. Verwendung eines Schienenfahrzeugs (1), insbesondere eines Triebfahrzeugs, einer Lokomotive und/oder eines Wagens eines Personen- oder Güterzugs in dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15. Use of a rail vehicle ( 1 ), in particular a traction vehicle, a locomotive and / or a wagon of a passenger or goods train in the method according to one of claims 10 to 15.
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