DE102014216726A1

DE102014216726A1 - Verfahren zur Erhöhung der Verfügbarkeit einer Raderkennungseinrichtung und Raderkennungseinrichtung

Info

Publication number: DE102014216726A1
Application number: DE102014216726.4A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Bocionek; Jens Braband
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2016-02-25
Also published as: EP3160818A1; CN106660567B; ES2732457T3; WO2016026585A1; EP3160818B1; CN106660567A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Verfügbarkeit einer Raderkennungseinrichtung mit einem Achszählsensor zur Erfassung der ein Gleis überfahrenden Räder eines Schienenfahrzeuges, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage, sowie eine diesbezügliche Raderkennungseinrichtung. Die Verfügbarkeit wird dadurch erhöht, dass die Überfahrung des Gleises zusätzlich mit einem zweiten Sensor erfasst wird, dessen Erfassungsergebnis mit dem Erfassungsergebnis des Achszählsensors verglichen wird (2), wobei eine im Wesentlichen gleichzeitige positive Erfassung (Ja + Ja) durch den Achszählsensor und den zweiten Sensor als Erkennung (3) eines Rades gewertet wird (7a) und wobei eine positive Erfassung durch den Achszählsensor oder den zweiten Sensor (Ja + Nein oder Nein + Ja) nur dann als Erkennung eines Rades gewertet wird (7b), wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters (5a) eine positive Raderkennung in derselben Fahrtrichtung sowohl durch den Achszählsensor als auch durch den zweiten Sensor erfolgt ist (Ja + Ja).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Verfügbarkeit einer Raderkennungseinrichtung mit einem Achszählsensor zur Erfassung der ein Gleis überfahrenden Räder eines Schienenfahrzeuges, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage, sowie eine diesbezügliche Raderkennungseinrichtung.
Achszählsensoren werden im Bahnwesen für die Gleisfreimeldung, aber auch für andere Schalt- und Meldeaufgaben eingesetzt. Dabei wird überwiegend die magnetfeldbeeinflussende Wirkung der Eisenräder des Schienenfahrzeuges ausgenutzt. Mittels am Gleiskörper angebrachter induktiver Sensoren, die ein spezifisches Magnetfeld erzeugen, lässt sich die Rückwirkung der Eisenräder erfassen, wobei mit jeder Raderfassung ein Radimpuls registriert wird. Die Anzahl der Radimpulse gibt im Zusammenwirken mit einem weiteren Radsensor Auskunft über den Belegungszustand des dazwischenliegenden Gleisabschnittes. Diese Gleisfreimeldung stellt ein wesentliches Entscheidungskriterium für die Steuerung von Weichen und Signalen dar. Anhand des Belegungszustandes von Gleisabschnitten wird die Entscheidung getroffen, ob ein Schienenfahrzeug in diesen Gleisabschnitt einfahren darf oder nicht. Folglich müssen Achszählsensoren extrem hohen Zuverlässigkeitsanforderungen genügen.
In ihrer Einsatzumgebung sind Achszählsensoren jedoch zahlreichen Störeinflüssen ausgesetzt. Um Fehlzählungen auszuschließen oder deren Wahrscheinlichkeit zumindest zu verringern, sind verschiedene Algorithmen und Anordnungen bekannt, die eine Plausibilisierung der Zählungen ermöglichen. Beispielsweise kann die Verfügbarkeit bei Störungen und Ausfällen erhöht werden, indem die gesamte Gleisfreimeldeanlage in doppelter Ausführung installiert wird.
Bei allen bekannten Achszählsensoren muss ein enormer Aufwand bei der Signalaufbereitung, -verarbeitung und -auswertung betrieben werden. Die dazu notwendigen Algorithmen müssen baulich bedingte Konstruktionen der Schienenfahrzeuge, zum Beispiel heruntergeklappte Einstiegstreppen aus Metall, berücksichtigen, um Fehlzählungen und Fehlinterpretationen möglichst zu vermeiden, wobei die Fehlerquote dennoch hoch sein kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Raderkennungseinrichtung gattungsgemäßer Art anzugeben, welche eine zuverlässigere Erfassung der Gleisüberfahrung und damit eine Erhöhung der Verfügbarkeit ermöglichen.
Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Überfahrung des Gleises zusätzlich mit einem zweiten Sensor erfasst wird, dessen Erfassungsergebnis mit dem Erfassungsergebnis des Achszählsensors verglichen wird, wobei eine im Wesentlichen gleichzeitige positive Erfassung durch den Achszählsensor und den zweiten Sensor als Erkennung eines Rades gewertet wird und wobei eine positive Erfassung durch den Achszähler oder den zweiten Sensor nur dann als Erkennung eines Rades gewertet wird, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters eine positive Raderkennung in derselben Fahrtrichtung sowohl durch den Achszählsensor als auch durch den zweiten Sensor erfolgt ist.
Durch dieses Plausibilisierungsverfahren werden Fehlzählungen unterdrückt. Die Funktionalität der Raderkennung ist weiterhin gegeben, wenn entweder der Achszählsensor oder der zweite Sensor eine Radüberfahrung feststellt, so dass sich die Verfügbarkeit des Gesamtsystems erhöht.
Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 2 auch durch eine Raderkennungseinrichtung gelöst, bei der ein zweiter Sensor zur Erfassung der Überfahrung des Gleises vorgesehen ist, wobei der zweite Sensor und der Achszählsensor diversitäre Hardware und/oder Software aufweisen und wobei die Signalausgänge des Achszählsensors und des zweiten Sensors mit einem Vergleicher und einem Timer zur Vorgabe eines Zeitfensters zur Feststellung, ob innerhalb des Zeitfensters in derselben Fahrtrichtung eine Überfahrung des Gleises durch ein weiteres Rad erfolgt ist, verbunden sind.
Auf diese Weise ist eine Plausibilisierung oder Widerspruchsauflösung bei der Raderkennung und damit eine Erhöhung der Verfügbarkeit der Raderkennungseinrichtung möglich.
Im Normalfall wird die Überfahrung des Gleises im Wesentlichen gleichzeitig durch den Achszählsensor und den zweiten Sensor erfasst.
Falls jedoch nur einer der beiden Sensoren eine Radüberfahrung erfasst, wird diese Raderfassung nur dann als tatsächliche Erkennung eines Rades gewertet beziehungsweise gezählt, wenn innerhalb eines bestimmten Zeitfensters ein weiteres Rad, vorzugsweise das nächste Rad, von beiden Sensorn detektiert wird. Dazu wird das Erfassungsergebnis, bei dem nur einer der beiden Sensoren eine positive Erfassung registriert hat, zunächst unterdrückt, wobei ein Marker mit Zeitstempel aktiviert wird, wodurch ein Fehler registriert wird. Mit dem Zeitstempel wird der Timer zur Vorgabe des definierten Zeitfensters aktiviert. Wird innerhalb dieses Zeitfensters durch beide Sensoren ein zweites Rad erfasst, wird die Unterdrückung des ersten Erfassungsergebnisses zurückgesetzt und die Anzahl der erkannten Achsen beziehungsweise Räder wird auf zwei gesetzt.
Durch die gemeinsame algorithmische Auswertung der Ausgangssignale des herkömmlichen Achszählsensors und des zweiten Sensors kann jedes einzelne Rad sicher identifiziert werden. Fehlzählungen und Fehlinterpretationen werden weitgehend ausgeschlossen. Durch den zweiten Sensor kann letztlich auch die übliche Verschaltung mehrerer Achszählsensoren zur sicherheitstechnischen Detektion eines Überfahrpunktes oder Zählpunktes vereinfacht werden.
Um systematische Fehler, beispielsweise bei der Projektierung der Achszählpunktrechner, zu vermeiden, unterscheidet sich der zweite Sensor hinsichtlich Hardware und/oder Software von dem vorhandenen Achszählsensor. Der zweite Sensor beruht auf einem unabhängigen physikalischen Prinzip und wird vorzugsweise nur dann aktiviert, wenn ein Radreifen den Sensor unmittelbar beeinflusst.
Dazu ist der zweite Sensor gemäß Anspruch 3 vorzugsweise zur Erfassung einer Gleisdurchbiegung ausgebildet. Derartige Sensoren sind zum Beispiel für Energy-Harvesting-Anwendungen bekannt. Das Gleisdurchbiegungsprinzip des zweiten Sensors kann auch als Wiegesystem ausgebildet sein, indem die Belastung des Radreifens und damit die Gleisbefahrung erfasst wird. Durch Aufnahme einer Gewichts-Messkurve wird das Hinein- und Herausrollen des Radreifens festgestellt, wodurch jeder einzelne Radreifen sicher identifiziert werden kann. Darüber hinaus ist der als Wiegesystem ausgebildete oder auf Gleisdurchbiegung basierende zweite Sensor universell, das heißt für jede Art von Radreifen, insbesondere auch für gummibereifte Eisenräder, einsetzbar.
Ein anderes Funktionsprinzip des zweiten Sensors beruht gemäß Anspruch 4 auf die Verwendung einer Kamera. Diese kann beispielsweise durch einen einfachen Schienenschalter aktiviert werden.
Gemäß Anspruch 5 ist vorgesehen, dass der zweite Sensor und der Achszählsensor in Gleisrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise kann zusätzlich die Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges festgestellt werden. Beim Überfahren des Gleises durch ein Rad erzeugen die beiden Sensoren zeitlich versetzte Radimpulse, die zur Fahrtrichtungserkennung dienen.
Vorzugsweise ist der zweite Sensor gemäß Anspruch 6 zusätzlich oder alternativ zur Umschaltung des Achszählsensors zwischen Schlafmodus und Aktivmodus ausgebildet. Diese Energy-Harvesting-Funktionalität ermöglicht die Bestromung des Achszählsensors ausschließlich während der Zeiträume, in denen tatsächlich eine Radüberfahrung des Gleises erwartet wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Flow-Chart-Darstellung näher erläutert.
Veranschaulicht ist ein erfindungsgemäßer Verfahrensablauf zur Raderkennung eines ein Gleis überfahrenden Schienenfahrzeuges mittels zweier diversitärer Sensoren, die dem gleichen Messort zugeordnet sind.
Nach dem Start (0) wird zunächst festgestellt, ob ein Marker gesetzt ist und ein Timer zur Vorgabe eines bestimmten Zeitfensters noch läuft (0a). Wenn das der Fall ist, werden diese gelöscht (0b). Danach wird festgestellt, ob beide Sensoren eine Achse erkennen (1). Dazu werden die beiden Erfassungsergebnisse der beiden Sensoren miteinander verglichen (2).
Im Normalfall registrieren beide Sensoren annähernd gleichzeitig (3) eine Radüberfahrt (Ja + Ja), wodurch die Überfahrung eines Rades als sicher gilt (7a).
Falls nur einer der beiden Sensoren ein Rad oder eine Achse erfasst hat (Ja + Nein oder Nein + Ja) und der Marker dieses gespeichert hat (4a), wodurch der Timer gestartet wird (4b) beginnt die Schleife erneut (4c) mit Start (0).
Nur wenn bei diesem zweiten Durchlauf von beiden Sensoren während des von dem Timer vorgegebenen Zeitfensters (5a) eine Achse erfasst wurde (Ja + Ja), wird das erste Erfassungsergebnis (Ja + Nein oder Nein + Ja) nach dem Löschen des Markerspeichers (5b) als korrekte Zählung gewertet, so dass nach dieser zweiten Schleife zwei Räder als erkannt gelten (7b). Danach beginnt die Schleife erneut (8).
Falls jedoch bei gesetztem Marker, das heißt innerhalb des Zeitfensters (4d), beim zweiten Durchlauf keine Achse erfasst wurde (Nein + Nein), wird der Timer auf 0 gesetzt (4e), auch wenn das Zeitfenster eventuell noch nicht abgelaufen ist. Folglich gilt keine Achse als erkannt (6a) und es wird auch kein Radimpuls registriert (6b).
Dieses Verfahren ermöglicht eine verbesserte Verfügbarkeit des Gesamtsystems zur Achszählung, insbesondere auch dann, wenn nur einer der beiden Sensoren eine Achse erfasst hat (Ja + Nein oder Nein + Ja). Derartige Zählfehler werden automatisch korrigiert.

Claims

Verfahren zur Erhöhung der Verfügbarkeit einer Raderkennungseinrichtung mit einem Achszählsensor zur Erfassung der ein Gleis überfahrenden Räder eines Schienenfahrzeuges, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Überfahrung des Gleises zusätzlich mit einem zweiten Sensor erfasst wird, dessen Erfassungsergebnis mit dem Erfassungsergebnis des Achszählsensors verglichen wird (2), wobei eine im Wesentlichen gleichzeitige positive Erfassung (Ja + Ja) durch den Achszählsensor und den zweiten Sensor als Erkennung (3) eines Rades gewertet wird (7a) und wobei eine positive Erfassung durch den Achszählsensor oder den zweiten Sensor (Ja + Nein oder Nein + Ja) nur dann als Erkennung eines Rades gewertet wird (7b), wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters (5a) eine positive Raderkennung in derselben Fahrtrichtung sowohl durch den Achszählsensor als auch durch den zweiten Sensor erfolgt ist (Ja + Ja).
Raderkennungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Sensor zur Erfassung der Überfahrung des Gleises vorgesehen ist, wobei der zweite Sensor und der Achszählsensor diversitäre Hardware und/oder Software aufweisen und wobei die Signalausgänge des Achszählsensors und des zweiten Sensors mit einem Vergleicher und einem Timer zur Vorgabe eines Zeitfensters zur Feststellung, ob innerhalb des Zeitfensters in derselben Fahrtrichtung eine Überfahrung des Gleises durch ein weiteres Rad erfolgt ist, verbunden sind.
Raderkennungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor zur Erfassung einer Gleisdurchbiegung ausgebildet ist.
Raderkennungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor eine Kamera aufweist.
Raderkennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor und der Achszählsensor in Gleisrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
Raderkennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor zur Umschaltung des Achszählsensors zwischen Schlafmodus und Aktivmodus ausgebildet ist.