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Für eine Ermittlung eines Belegt- oder Freizustandes eines Streckenabschnitts einer eisenbahntechnischen Anlage werden beispielsweise Einrichtungen mit Achszählern und/oder Gleisstromkreisen eingesetzt. Für die Sicherheit der eisenbahntechnischen Anlage ist es sehr wichtig zu ermitteln, ob ein Streckenabschnitt von einem Zug belegt ist oder nicht. Die Belegtprüfung eines Streckenabschnitts der eisenbahntechnischen Anlage führt zu einer Gleisfreimeldung, wenn keine Belegung ermittelt wird. Die Gleisfreimeldung ist ein Ermittelter Freizustand des Streckenabschnitts. Sowohl Achszähler als auch Gleisstromkreise können durch äußere Einflüsse gestört werden, was ein Problem darstellen kann. Insbesondere im Bereich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) kann es zu Einschränkungen kommen. Beispielsweise können Triebkopfrückströme Störungen hervorrufen, so dass diese bei bekannten Systemen speziell bewertet werden, um Störungen zu vermeiden. Außerdem können beispielsweise auch Wirbelstrombremsen einen Einfluss auf das Verhalten der bekannten Systeme haben.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Alternative zu bekannten Einrichtungen zur Ermittlung eines Belegt- oder Freizustandes vorzuschlagen, die weniger auf äußere Einflüsse reagiert.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung zur Ermittlung eines Belegt- oder Freizustandes eines Streckenabschnitts einer eisenbahntechnischen Anlage, mit wenigstens einer Sendeeinrichtung zum Erzeugen und Senden eines über eine Schiene übermittelbaren Ultraschallsignal und mit wenigstens einer Empfangs- und Auswerteeinrichtung zum Empfangen des über die Schiene übermittelten Ultraschallsignals und zum Ermitteln des Belegt- oder Freizustandes in Abhängigkeit des von der Empfangseinrichtung empfangenen Ultraschallsignals ausgebildet ist.
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Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung eines Belegt- oder Freizustandes eines Streckenabschnitts einer eisenbahntechnischen Anlage, bei dem ein über eine Schiene übermittelbares Ultraschallsignal erzeugt und über eine Schiene gesendet wird, bei dem das wenigstens eine über die Schiene übermittelte Ultraschallsignal empfangen wird und bei dem in Abhängigkeit von dem empfangenen Ultraschallsignal der Belegt- oder Freizustand ermittelt wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass ein Ultraschallsignal unempfindlich im Bereich von EMV-Störungen ist und trotzdem von einem Fahrzeug im Streckenabschnitt beeinflusst wird und damit für die Gleisfreimeldung genutzt werden kann. Daher kann die erfindungsgemäße Einrichtung alternativ oder zusätzlich zu bekannten Einrichtungen zur Ermittlung eines Belegt- oder Freizustandes eingesetzt werden. Äußere Einflüsse, wie beispielsweise Triebkopfrückströme oder Wirbelstrombremsen, haben keinen Einfluss auf die erfindungsgemäße Einrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren.
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Zusätzlich zur Ermittlung eines Belegt- oder Freizustandes kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine Schienenbrucherkennung für den Streckenabschnitt realisiert werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung werden Sendeeinrichtung und Empfangs- und Auswerteeinrichtung im Streckenabschnitt angebracht. Die Sendeeinrichtung dient dabei als aktiver Vibrationssender für das Ultraschallsignal. Die Leistung und Frequenz des Ultraschallsignals kann eingestellt werden und ist unabhängig von den auf dem Streckenabschnitt fahrenden Fahrzeugen und deren Vibrationsmustern. Die Empfangs- und Auswerteeinrichtung reagiert nur, wenn die von der Sendeeinrichtung erzeugten Vibrationen des Ultraschallsignals durch ein sich im Streckenabschnitt befindliches Fahrzeug gestört werden. Ist das von der Empfangs- und Auswerteeinrichtung empfangene Ultraschallsignal gegenüber dem Freizustand verändert oder gar nicht vorhanden, reagiert die Empfangs- und Auswerteeinrichtung entsprechend und meldet den Streckenabschnitt als belegt.
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Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Ausgestaltungen weiter entwickelt werden, die im Folgenden beschrieben sind.
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So kann die Sendeeinrichtung zum Modulieren eines Identifizierungscodes auf das Ultraschallsignals und die Empfangs- und Auswerteeinrichtung zum Erkennen des Identifizierungscodes ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Empfangs- und Auswerteeinrichtung eines bestimmten Streckenabschnitts nur auf ein Ultraschallsignal der zugehörigen Sendeeinrichtung des Streckenabschnitts reagiert, da dieses durch den Identifizierungscode eindeutig erkennbar ist. So können beispielsweise Sendeeinrichtungen benachbarter Streckenabschnitte unterschiedliche Identifizierungscodes verwenden, damit ein aus einem benachbarten Streckenabschnitt weitergeleitetes Ultraschallsignal unterschieden werden kann. So können Fehler vermieden werden.
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Um die Sicherheit der erfindungsgemäßen Einrichtung zu erhöhen und Störungen eindeutig zu erkennen, kann die Einrichtung wenigstens zwei Sendeeinrichtungen und wenigstens zwei Empfangs- und Auswerteeinrichtungen aufweisen, die redundant angeordnet sind. Die zwei Sendeeinrichtungen und Empfangs- und Auswerteeinrichtungen können beispielsweise an unterschiedlichen Schienen des Gleises des Streckenabschnitts angeordnet sein. Wenn die Empfangs- und Auswerteeinrichtung der einen Schiene ein unterschiedliches Signal empfängt als die Empfangs- und Auswerteeinrichtung an der anderen Schiene, liegt eine Störung vor und die nötige Sicherheit ist nicht mehr gegeben. Alternativ können die Sende- und Empfangs- und Auswerteeinrichtungen auch an der gleichen Schiene angeordnet sein, aber Ultraschallsignale mit unterschiedlichen Identifizierungscodes verwenden. So kann ebenfalls eine redundante Ausführung erreicht werden, die die Sicherheit des Systems erhöht.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Einrichtung wenigstens eine Repeatereinrichtung aufweisen, die zum Signalverstärken des Ultraschallsignals ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass so längere Streckenabschnitte erzeugt werden können, die durch die erfindungsgemäße Einrichtung überwacht werden. Die Repeatereinrichtung empfängt dabei das von der Sendeeinrichtung übermittelte Ultraschallsignal, verstärkt es und sendet es wieder aus. So kann die Empfangs- und Auswerteeinrichtung weiter von der Sendeeinrichtung entfernt angeordnet werden und das Ultraschallsignal trotzdem zuverlässig empfangen.
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Um eine sichere Einrichtung mit geringerem Aufwand zu realisieren, kann die Einrichtung wenigstens eine weitere Empfangs- und Auswerteeinrichtungen aufweisen und die Sendeeinrichtung zum Modulieren von wenigstens zwei unterschiedlichen Identifizierungscodes auf das Ultraschallsignal ausgebildet ist, wobei die eine Empfangs- und Auswerteeinrichtung zum Erkennen des einen Identifizierungscodes und die weitere Empfangs- und Auswerteeinrichtung zum Erkennen des anderen Identifizierungscodes ausgebildet ist. Da hier nur eine Sendeeinrichtung für die redundante Ausführung nötig ist, können die Kosten für die Einrichtung reduziert werden. Eine Gleisfreimeldung wird nur ausgegeben, wenn beide Empfangs- und Auswerteeinrichtungen den Streckenabschnitt als frei melden.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beispielhaften Ausführungsformen in den beigefügten Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Streckenabschnitts einer eisenbahntechnischen Anlage mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Ermittlung eines Belegt- oder Freizustandes;
- 2 eine Seitenansicht des Streckenabschnitts aus 1 mit einem Fahrzeug;
- 3 eine schematische Darstellung eines Streckenabschnitts einer eisenbahntechnischen Anlage mit einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Ermittlung eines Belegt- oder Freizustandes.
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Zunächst wird die Erfindung mit Bezug auf die beispielhafte Ausführungsform in den 1 und 2 beschrieben.
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Die 1 und 2 zeigen einen Ausschnitt einer eisenbahntechnischen Anlage 1 mit einem Streckenabschnitt 2, in dem ein Gleis 3 mit zwei parallel verlaufenden Schienen 4 angeordnet ist. Die eisenbahntechnische Anlage 1 umfasst weiterhin eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung 5 zur Gleisfreimeldung des Streckenabschnitts 2.
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Die beispielhafte Ausführungsform der Einrichtung 5 zur Ermittlung eines Belegt- oder Freizustandes in den 1 und 2 umfasst zwei Sendeeinrichtungen 6, zwei Empfangs- und Auswerteeinrichtungen 7 und zwei Repeatereinrichtungen 8. In 2 ist ein den Streckenabschnitt 2 durchfahrendes Fahrzeug 9 dargestellt, das in 1 der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurde.
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Die Sendeeinrichtungen 6 sind jeweils an einer Schiene 4 angeordnet. Die Sendeeinrichtungen 6 sind zum Erzeugen eines Ultraschallsignals und zum Senden des Ultraschallsignals über die Schiene 4 zur Empfangs- und Auswerteeinrichtung 7 ausgebildet. Die Sendeeinrichtungen 6 sind somit als aktive Vibrationssender ausgebildet, die eine Vibration im Ultraschallbereich erzeugen und in die Schiene 4 einleiten.
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Die Empfangs- und Auswerteeinrichtungen 7 sind ebenfalls jeweils an einer der Schienen 4 angeordnet, so dass sie das von den Sendeeinrichtungen 6 erzeugten und über die Schienen 4 übermittelte Ultraschallsignale jeweils registrieren und empfangen können.
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Die Repeatereinrichtungen 8 sind ebenfalls jeweils an einer Schiene 4 angeordnet und zwischen den Sendeeinrichtungen 6 und den Empfangs- und Auswerteeinrichtungen 7 platziert. Die Repeatereinrichtungen 8 empfangen im Betrieb das in der Schiene 4 übermittelte Ultraschallsignal, verstärken es und senden es in der Schiene 4 in dem verstärkten Zustand weiter. Hierdurch kann ein größerer Abstand zwischen der Sendeeinrichtung 6 und der Empfangs- und Auswerteeinrichtung 7 realisiert werden.
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Der Streckenabschnitt 2 wird von wenigstens einer Sendeeinrichtung 6 auf der einen Seite und von wenigstens einer Auswerte- und Empfangseinrichtung 7 auf der anderen Seite begrenzt. Bei der Ausführungsform in den 1 und 2 wird der Streckenabschnitt 2 durch jeweils zwei Sendeeinrichtungen 6 und zwei Auswerte- und Empfangseinrichtungen 7 begrenzt.
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Im Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung 5 zur Ermittlung eines Belegt- oder Freizustandes erzeugen die Sendeeinrichtungen 6 das Ultraschallsignal und speisen es in die Schiene 4 ein. Damit die der Sendeeinrichtung 5 des Streckenabschnitts 2 zugeordnete Empfangs- und Auswerteeinrichtung 7 das Ultraschallsignal gegenüber anderen Vibrationen eindeutig identifizieren kann, moduliert die Sendeeinrichtung 6 einen Identifizierungscode auf das Ultraschallsignal. Dieser Identifizierungscode wird von der Empfangs- und Auswerteeinrichtung 7 empfangen und als der Identifizierungscode der der Empfangs- und Auswerteeinrichtung 7 zugeordneten Sendeeinrichtung 6 identifiziert. Wenn sich kein Fahrzeug im Streckenabschnitt 2 befindet, wird das Ultraschallsignal von der Empfangs- und Auswerteeinrichtung 7 empfangen und identifiziert. Da das Ultraschallsignal bei der Empfangs- und Auswerteeinrichtung 7 unverfälscht und erkennbar angekommen ist, wird daraus die Nichtbelegung des Streckenabschnitts 2 ermittelt und eine Gleisfreimeldung für den Streckenabschnitt 2 ausgegeben. Die Gleisfreimeldung ist gleichbedeutend mit dem Freizustand. Wenn nun wie in 2 dargestellt ein Fahrzeug 9 sich im Streckenabschnitt 2 befindet, stört dieses Fahrzeug 9 das Vibrationssignal, so dass dieses verändert bei der Empfangs- und Auswerteeinrichtung 7 ankommt. Daraus schlussfolgert die Empfangs- und Auswerteeinrichtung 7, dass der Streckenabschnitt 2 durch ein Fahrzeug 9 belegt ist und gibt keine Gleisfreimeldung, sondern einen Belegtzustand aus. Anhand dieser Diagnose, die beispielsweise einer nicht dargestellte Zugüberwachungseinrichtung der eisenbahntechnischen Anlage 1 übermittelt wird, registriert diese, dass der Streckenabschnitt 2 belegt ist und sperrt den Streckenabschnitt 2 für andere Fahrzeuge ab.
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Um eine hohe Sicherheit der eisenbahntechnischen Anlage 1, beispielsweise einen Safety Integrity Level (SIL) 4 zu erreichen, ist bei der Ausführungsform in den 1 und 2 eine redundante Ausführung realisiert. Die redundante Ausführung wird durch jeweils zwei unabhängig voneinander arbeitende Sendeeinrichtungen 6 und Empfangs- und Auswerteeinrichtungen 7 realisiert, die den Streckenabschnitt 2 definieren. Da Fahrzeuge 9 immer beide Schienen 4 des Gleises 3 mit ihren Achsen befahren, muss eine Gleisfreimeldung entweder an beiden Schienen 4 des Streckenabschnitts 2 vorliegen oder an keiner von beiden. Eine Gleisfreimeldung an der einen Schiene und eine Belegtmeldung an der anderen Schiene 4 des gleichen Streckenabschnitts 2 ist nicht möglich und dadurch ein eindeutiges Zeichen für einen Fehler.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die alternative Ausführungsform in 3 beschrieben. Der Einfachheit halber wird lediglich auf die Unterschiede zu der Ausführungsform der 1 und 2 eingegangen.
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Im Gegensatz zu der Ausführungsform der 1 und 2 sind die Sendeeinrichtung 6 und die Empfangs- und Auswerteeinrichtungen 7 der Einrichtung 5 in der beispielhaften Ausführungsform in 3 nur an einer der Schienen 4 angeordnet. Die Einrichtung 5 zur Gleisfreimeldung in 3 umfasst nur eine Sendeeinrichtung 6 und zwei nebeneinander an der gleichen Schiene 4 angeordnete Empfangs- und Auswerteeinrichtungen 7. Die Empfangs- und Auswerteeinrichtungen 7 können auch in einem gemeinsamen Gehäuse und somit optische als eine Einheit ausgebildet sein. Trotzdem empfangen sie das Ultraschallsignal in der Schiene 4 unabhängig voneinander. Auf das von der Sendeeinrichtung 6 erzeugte Ultraschallsignal wurden bei der Ausführungsform in 3 zwei unterschiedliche Identifizierungscodes auf moduliert. Die beiden Empfangs- und Auswerteeinrichtungen 7 sind jeweils zum Auswerten eines Ultraschallsignals mit einem der Identifizierungscodes ausgebildet. Daher ist die eine Empfangs- und Auswerteeinrichtung 7 zum Erkennen des einen Identifizierungscodes und die andere Empfangs- und Auswerteeinrichtung 7 zum Erkennen des anderen Identifizierungscodes ausgebildet. So wird durch die Ausführungsform der 3 eine alternative redundante Ausführung realisiert, die gegenüber der Ausführungsform in den 1 und 2 kostengünstiger ist, weil nur eine Sendeeinrichtung 6 benötigt wird. Nur wenn beide Empfangs- und Auswerteeinrichtungen 7 ihr zugeordnetes Vibrationsmuster - also das Ultraschallsignal mit ihrem jeweiligen Identifizierungscode - erkennen, ist der Streckenabschnitt 2 frei. Ein sich in dem Streckenabschnitt 2 befindliches Fahrzeug 9 (nicht dargestellt) stört das Ultraschallsignal, so dass beide Empfangs- und Auswerteeinrichtungen 7 dies erkennen.
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Wird das Vibrationsmuster durch andere Gegebenheiten gestört, wie beispielsweise durch einen Schienenbruch, wird auch dies von der erfindungsgemäßen Einrichtung 5 durch die Ermittlung eines Belegtzustandes des Streckenabschnitts 2 dargestellt, denn durch den Bruch wird das Ultraschallsignal nicht weitergetragen. Bei Abwesenheit eines Fahrzeugs und Ausgabe eines Belegtzustandes für den Streckenabschnitt 2 kann eine präventive Warnung durch die Empfangs- und Auswerteeinrichtungen 7 ausgegeben werden.
