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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Überwachen eines Gleisabschnitts auf das Vorhandensein oder Fehlen zumindest eines Teils eines sich auf dem Gleis bewegenden Schienenfahrzeugs.
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STAND DER TECHNIK
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Herkömmlicherweise werden Gleisabschnitte unter Verwendung sogenannter Achszähler mittels Detektion der Fahrzeugräder durch Zählpunkte (Sensoren) überwacht.
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Es ist jedoch beobachtet worden, dass herkömmliche Verfahren und Systeme zum Überwachen von Gleisabschnitten nicht in allen Situationen und bei allen Konfigurationen der Schienenfahrzeuge zuverlässige Ergebnisse liefern. Dadurch kommt es zu Fehlzählungen, was eine Verminderung der Verfügbarkeit der Gleisfreimeldung zur Folge hat.
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Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren beziehungsweise ein System zum Überwachen eines Gleisabschnitts vorzusehen, wobei die Zuverlässigkeit des Verfahrens erhöht ist und unzeitige oder bleibende Belegungen der Gleisabschnitte vermieden werden können. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren beziehungsweise ein System zum Überwachen eines Gleisabschnitts vorzuschlagen, welches auch für Schienenfahrzeuge zuverlässige Ergebnisse liefert, welche insbesondere zwischen den Rädern auch Magnetschienenbremsen aufweisen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen spezifiziert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Überwachen eines Gleisabschnitts auf Vorhandensein oder Fehlen zumindest eines Teils eines sich auf dem Gleis bewegenden Schienenfahrzeuges bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: Erhalten von ersten Messsignalen eines am Anfang des Gleisabschnitts befindlichen ersten Sensors; Erhalten von zweiten Messsignalen eines am Ende des Gleisabschnitts befindlichen zweiten Sensors (bei Weichen- oder Kreuzungsabschnitten ggf. noch weitere Sensoren, die den Gleisabschnitt begrenzen); Auswerten der ersten Messsignale und der zweiten Messsignale, um Einfahrende Metallkörper registrieren oder zu zählen und um Ausfahrende Metallkörper zu registrieren oder zu zählen, wobei als Metallkörper sowohl Achsen oder Räder als auch etwaig vorhandene Bremsen detektiert werden; Schließen auf das Vorhandensein oder Fehlen des Teils des Schienenfahrzeuges auf dem Gleisabschnitt basierend auf der Registrierung oder Zählung.
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Das Verfahren kann in Software und Hardware implementiert werden. Das Verfahren kann zum Beispiel von einem System zum Überwachen eines Gleisabschnitts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt oder gesteuert werden.
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Der überwachte Gleisabschnitt kann zum Beispiel typischerweise eine Länge von zwischen 30 m (ev. auch kürzer, aber die Gleisabschnittslänge sollte immer größer als der maximale Achsabstand eines Fahrzeuges sein, damit ein Fahrzeug nicht über dem Abschnitt stehen kann) und quasi unendlich aufweisen. Das Schienenfahrzeug kann zum Beispiel zur Beförderung von Passagieren und/oder zur Beförderung von Transportgütern genutzt werden.
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Sowohl der erste Sensor (in den Gleisabschnitt einzählender Sensor) als auch der zweite Sensor (aus dem Gleisabschnitt auszählender Sensor) können so ausgebildet sein, Metallmassen beziehungsweise Metallkörper zu detektieren, welche sich ober- oder unterhalb der Schienenoberkante der Schiene oder im Detektionsbereich des Sensors befinden. Die Sensoren können herkömmliche Sensoren, insbesondere Achszählsensoren, umfassen. Die Sensoren müssen in der Lage sein, auch die Fahrtrichtung zu detektieren.
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Zur Überwachung von Abstellgleisen, kann ein einziger Sensor ausreichen, um sowohl einfahrende als auch ausfahrende Fahrzeuge zu detektieren. In diesem Fall ist der erste Sensor identisch mit dem zweiten Sensor.
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In anderen Ausführungsformen können mehr als zwei Sensoren an verschiedenen Stellen des Gleisabschnittes vorhanden sein, deren Messungen herangezogen werden können.
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Das Schienenfahrzeug kann sich in der Richtung vom Anfang des Gleisabschnitts zum Ende des Gleisabschnitts bewegen. Das Schienenfahrzeug muss nicht unbedingt den gesamten Gleisabschnitt passieren, sondern kann zum Beispiel zum Stillstand kommen, bevor der Gleisabschnitt vollständig durchfahren ist oder ggf. innerhalb des Gleisabschnittes die Fahrtrichtung ändert. Gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Schienenfahrzeug den Gleisabschnitt vollständig durchfahren, so dass sowohl der erste Sensor als auch ein zweiter Sensor (und/oder weitere Sensoren, z.B. an einem Weichen- oder Kreuzungspunkt) von dem Schienenfahrzeug beziehungsweise einem Teil des Schienenfahrzeugs gleichzeitig passiert wird. Das Schienenfahrzeug kann zum Beispiel eine Länge zwischen 10 m und 500 m aufweisen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch ermöglichen, das Vorhandensein eines vollständigen Schienenfahrzeugs auf dem Gleisabschnitt zu detektieren beziehungsweise dessen Fehlen zu detektieren.
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Die Messsignale können über Kabelverbindungen, optische Verbindungen oder kabellos von dem ersten Sensor beziehungsweise dem zweiten Sensor erhalten werden. Die Messsignale können analoge Messsignale umfassen, zum Beispiel Werte von induzierten Spannungen, welche aufgrund von passierenden Metallkörpern in den Sensoren erzeugt werden.
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Das Auswerten der ersten Messsignale und der zweiten Messsignale kann zum Beispiel einen Vergleich mit einem oder mit mehreren Schwellwerten umfassen.
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Als einfahrende Metallkörper können metallische, insbesondere ferromagnetische Massen oder Körper, aufgefasst werden, welche Teile des Schienenfahrzeugs sind und welche sich über den ersten Sensor hinweg in den Gleisabschnitt hinein bewegen. Als Ausfahrende Metallkörper können sämtliche metallische, insbesondere ferromagnetische Teile des Schienenfahrzeugs, aufgefasst werden, welche sich über den zweiten Sensor hinweg bewegen und somit sich nach außerhalb des Gleisabschnitts bewegen.
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Konventionell wurden lediglich Räder von Schienenfahrzeugen registriert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung werden jedoch auch etwaig vorhandene Bremsen detektiert, die insbesondere zwischen zwei Rädern beziehungsweise zwischen zwei Achsen des Schienenfahrzeugs vorgesehen sein können. Die Bremsen können in bestimmten Fahrsituationen oder unter bestimmten äußeren Umweltbedingungen zum Bremsen eingesetzt werden.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung brauchen nicht notwendigerweise die Kenntnis des Vorhandenseins derartiger Bremsen des Schienenfahrzeugs erfordern. Die Auswertung kann jedoch derartig durchgeführt werden, dass auch diese etwaig vorhandenen Bremsen detektiert werden, ohne die Kenntnis deren Vorhandenseins vorauszusetzen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mindestens ein Zähler (oder Register oder Speicherstelle) vorgesehen sein, der das Einfahren den Metallkörper zum Beispiel hochzählt und das Ausfahren des Metallkörper herunterzählt. Somit müssen weder notwendigerweise die Anzahl der einfahrenden Metallkörper gezählt werden noch die Anzahl der ausfahrenden Metallkörper gezählt werden. Am Ende einer Bewertung bzw. Messzeit kann lediglich der Stand des zumindest einen Zählers ausgelesen werden, um zu bestimmen, ob der Teil des Schienenfahrzeugs in dem Gleisabschnitt vorhanden ist oder fehlt.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform können sowohl die Anzahl der Ausfahrten des Metallkörpers als auch die Anzahl der Einfahrten des Metallkörpers tatsächlich gezählt werden, insbesondere in zwei verschiedenen Zählern (oder Registern oder Speicherstellen). Die Bewertung (Generierung einer Freimeldung) erfolgt nach Vergleich der Zählerstände des ein- und auszählenden Sensors. Kommt der Vergleich zu dem Ergebnis, dass genauso viel Metallkörper ein- als auch ausgezählt wurden, so hat das Schienenfahrzeug den Gleisabschnitt verlassen. Bei aktiven Magnetschienenbremsen wird statt des Metallkörpers die Sättigung der Schiene detektiert.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfordern nicht die Kenntnis der Anzahl der Achsen beziehungsweise Räder und/oder der Anzahl von etwaig vorhandenen Bremsen an dem Schienenfahrzeug. Somit können verschieden konfigurierte Schienenfahrzeuge durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unterstützt werden, indem deren Fehlen beziehungsweise Vorhandensein zuverlässig bestimmt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren derart ausgestaltet, dass die Metallkörper Elemente des Schienenfahrzeuges umfassen, die vertikal nahe der Schiene angeordnet sind, insbesondere Räder und/oder Radachsen und/oder Bremsen des Schienenfahrzeuges.
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Somit kann das Verfahren sowohl Räder beziehungsweise Radachsen, aber auch Bremsen des Schienenfahrzeugs registrieren, sowohl beim Einfahren in den als auch beim Ausfahren aus dem überwachten Gleisabschnitt. Somit ist das Verfahren auf verschiedene Arten von Schienenfahrzeugen anwendbar.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren derart ausgestaltet, dass das Auswerten der ersten Messsignale und der zweiten Messsignale umfasst: Bestimmen einer ersten Anzahl von ersten Messsignalen, die oberhalb einer oberen Schwelle liegen oder die unterhalb einer unteren Schwelle liegen; Bestimmen einer zweiten Anzahl von zweiten Messsignalen, die oberhalb der oberen Schwelle liegen oder die unterhalb der unteren Schwelle liegen, wobei die obere Schwelle größer ist als die untere Schwelle.
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Die Messsignale können zum Beispiel als Messsignalhöhe insbesondere relative Spannung (zum Beispiel bezogen auf einen Messwert bei Fehlen eines Metallkörpers oder Schienenfahrzeugs) als eine Funktion der Zeit gegeben sein. Die obere Schwelle und/oder die untere Schwelle können durch bestimmen von Messwerten von bekannten Metallkörpern oder von Fahrzeugen bekannter Konfiguration) oder Trainingsdaten ermittelt worden sein, wobei zum Beispiel Testmessungen durchgeführt werden können, wobei verschiedene Schienenfahrzeuge die Sensoren passieren. Für die Testmessungen kann die Konfiguration der Schienenfahrzeuge hinsichtlich der Anzahl der Räder und/oder der etwaig vorhandenen Bremsen bekannt sein. Somit kann das Verfahren durch Definition lediglich einer oberen Schwelle und einer unteren Schwelle und die Bestimmung, ob die jeweiligen Messsignale oberhalb beziehungsweise unterhalb der jeweiligen Schwelle liegen, durchgeführt werden. Somit ist ein sehr einfaches Verfahren für eine zuverlässige Überwachung des Gleisabschnitts bereitgestellt.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine herkömmlich vorgesehene Verzögerung der Messsignale unterhalb der unteren Schwelle unterdrückt. Herkömmlich kann eine untere Schwelle dazu verwendet worden sein, eine Störung bei der Montage des jeweiligen Sensors zu detektieren, insbesondere zu detektieren, ob sich Fixierungsbolzen oder Schrauben gelöst haben, so dass sich die Position des Sensors relativ zur Schiene ungünstig verändert hat, z.B. Abfall des Sensors von der Schiene. Dazu wurde herkömmlich ein Messsignal unterhalb der unteren Schwelle unterdrückt beziehungsweise verzögert. Diese herkömmlich vorgesehene Verzögerung wird gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unterdrückt, da auch das Ereignis, dass ein Messsignal unterhalb der unteren Schwelle liegt, verwendet wird, um Metallkörper zu detektieren, insbesondere um eine Magnetschienenbremse zu detektieren, und zwar in zuverlässiger Weise.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren derart ausgebildet, dass das Schließen auf das Vorhandensein oder Fehlen des Schienenfahrzeuges umfasst: Vergleichen der ersten Anzahl mit der zweiten Anzahl; Schlie-ßen auf das Vorhandensein oder Fehlen des Teils des Schienenfahrzeuges auf dem Gleisabschnitt aus dem Vergleichsergebnis.
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Wenn die erste Anzahl mit der zweiten Anzahl verglichen wird, kann bestimmt werden zum Beispiel, ob die Anzahl der in den Gleisabschnitt einfahrenden Metallkörper gleich oder unterschiedlich ist der Anzahl der aus dem Gleisabschnitt ausfahrenden Metallkörper. Damit kann eine zuverlässige Überwachung durchgeführt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner: Schließen, dass der Gleisabschnitt frei von dem Teil des Schienenfahrzeuges ist, falls die erste Anzahl gleich der zweiten Anzahl ist; und/oder Schließen, dass der Gleisabschnitt nicht frei von dem Teil des Schienenfahrzeuges ist, falls die erste Anzahl größer als die zweite Anzahl ist; und/oder Schließen auf Vorliegen eines Fehlers, falls die erste Anzahl kleiner als die zweite Anzahl ist.
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Damit sind einfache logische Abfragen ausreichend, um eine zuverlässige Diagnose über den Besetzungszustand des Gleisabschnitts zu erreichen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren derart ausgebildet, dass die obere Schwelle derart gewählt ist, dass ein von einer nicht aktivierten Bremse, insbesondere Magnetschienenbremse, des Schienenfahrzeuges oder von einer Radachse bzw. Rad hervorgerufenes Messsignal oberhalb liegt.
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Damit kann durch die Feststellung, dass ein Messsignal oberhalb der oberen Schwelle liegt, sowohl ein Rad beziehungsweise eine Radachse als auch eine nicht aktivierte Bremse zuverlässig detektiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren derart ausgebildet, dass die untere Schwelle derart gewählt ist, dass ein von einer aktivierten Bremse, insbesondere Magnetschienenbremse, des Schienenfahrzeuges hervorgerufenes Messsignal unterhalb liegt und von einem Rad bzw. einer Radachse hervorgerufenes Messsignal oberhalb liegt.
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Somit kann durch Bestimmung, ob ein Messsignal unterhalb der unteren Schwelle liegt, auch eine aktivierte Bremse detektiert werden.
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Somit ist es ermöglicht, durch die Auswertung der jeweiligen Messsignale sowohl eine aktivierte Bremse als auch eine nicht aktivierte Bremse zuverlässig zu detektieren beziehungsweise zu registrieren. Damit kann die Zuverlässigkeit des Verfahrens verbessert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren derart ausgebildet, dass die obere Schwelle und/oder die untere Schwelle derart eingestellt sind, dass sowohl Radachsen und/oder Räder als auch etwaig vorhandene Magnetschienenbremsen sowohl im aktivierten als auch im inaktivierten Zustand gezählt oder registriert werden, wobei eine Schienenreibkontaktfläche der Magnetschienenbremse (im nicht aktivierten Zustand) insbesondere einen Abstand von 4 mm bis 9 mm von der Schiene hat.
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Eine Magnetschienenbremse kann zum Beispiel zwischen zwei Radachsen beziehungsweise Rädern des Schienenfahrzeugs vorgesehen sein, zum Beispiel in einem Triebwagen. Die Magnetschienenbremse kann zum Bremsen über eine Schienenreibkontaktfläche in Kontakt mit der Oberfläche der Schiene gebracht werden, um aufgrund eines Reibwiderstandes eine Bremswirkung zu erzielen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Magnetschienenbremsen unterstützen, welche einen relativ geringen Abstand von der Schiene haben. Dies kann insbesondere bei Nahverkehrsschienenfahrzeugen, wie etwa U-Bahn, S-Bahn oder Straßenbahn, der Fall sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Teil des Schienenfahrzeuges zumindest eine Magnetschienenbremse auf, die insbesondere zeitweise aktiviert ist oder zeitweise inaktiviert ist (während die Messsignale aufgenommen werden, zum Beispiel).
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Herkömmlicherweise kann das Vorhandensein von Magnetschienenbremsen zu Fehlzählungen und damit zu Fehldiagnosen der Belegung eines Gleisabschnitts. Da jedoch Magnetschienenbremsen zuverlässig mitregistriert beziehungsweise mitgezählt werden können, sind auch Schienenfahrzeuge mit zumindest einer Magnetschienenbremse unterstützt.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren derart ausgestaltet, dass die ersten Messsignale permanent aufgenommen wurden, während der Teil des Schienenfahrzeuges den ersten Sensor passiert/überstreicht; wobei die zweiten Messsignale ebenfalls permanent aufgenommen wurden, während der Teil des Schienenfahrzeuges den ersten Sensor passiert/überstreicht.
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Die Überwachung der Messignale kann permanent erfolgen, kann aber auch ereignisgesteuert erfolgen. Es erfolgt eine permanente Bewertung bzw. wenn es in einem bestimmten Zeitraum keine Änderung der Messwerte, die von den Sensoren aufgenommen werden, erfolgt. Daraus wird dann der Belegungszustand des Gleisabschnittes abgeleitet.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Sensor und/oder der zweite Sensor als Metallsensor, insbesondere als Zählpunkt eines Achszähler-Systems, konfiguriert. Damit können konventionelle Sensoren unterstützt werden, was die Implementierung der Erfindung vereinfachen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der erste Sensor und/oder der zweite Sensor: eine elektromagnetische Erzeugerspule, angebracht auf einer Seite einer Schiene des Gleises zum Erzeugen eines wechselnden Magnetfeldes; eine elektromagnetische Detektionsspule, angebracht auf der anderen Seite der Schiene des Gleises, zum Detektieren eines wechselnden Magnetfeldes durch Induktion einer Spannung, die insbesondere die Messsignale repräsentiert.
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Die Erzeugerspule kann zum Beispiel ein (höherfrequentes) wechselndes Magnetfeld mit einer Frequenz von einigen Kilohertz (z.B. zwischen 30 kHz und 1000 kHz) erzeugen. Das wechselnde Magnetfeld, welches durch die Erzeugerspule erzeugt wird, kann auch in den Bereich der Detektionsspule reichen. Wenn ein Metallkörper, insbesondere ferromagnetischer Metallkörper, in den Raum zwischen der Erzeugerspule und der Detektionsspule eintritt (zum Beispiel ein Rad oder eine Magnetschienenbremse eines Schienenfahrzeugs), kann das Magnetfeld, welches von der Erzeugerspule erzeugt ist, geändert werden. Damit kann die in der Empfängerspule induzierte Spannung, welche in der Detektionsspule aufgrund des veränderten Magnetfelds induziert ist, gegenüber einer induzierten Spannung bei Fehlen des Metallkörpers geändert werden. Das Messsignal kann dabei zum Beispiel die Höhe der induzierten Spannung repräsentieren, insbesondere bezogen auf eine induzierte Spannung (z.B. Verhältnis) bei Fehlen irgendeines Metallkörpers zwischen der Erregerspule und der Detektionsspule, das heißt bei Fehlen irgendeines Metallkörpers, welcher sich auf der Oberfläche der Schiene bewegt.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Schienenfahrzeug ein Fernverkehrsschienenfahrzeug oder ein Nahverkehrsschienenfahrzeug, insbesondere eine U-Bahn, eine Straßenbahn oder eine S-Bahn.
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Es sollte verstanden werden, dass Merkmale, welche individuell oder in irgendeiner Kombination, im Zusammenhang mit einem Verfahren zum Überwachen eines Gleisabschnitts erläutert, bereitgestellt oder angewendet wurden, ebenso individuell oder in irgendeiner Kombination auch auf ein System zum Überwachen eines Gleisabschnitts angewendet werden können, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oder umgekehrt.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein System zum Überwachen eines Gleisabschnitts auf Vorhandensein oder Fehlen zumindest eines Teils eines sich auf dem Gleis bewegenden Schienenfahrzeuges bereitgestellt, wobei das System aufweist: einen Eingangsport, der konfiguriert ist: um erste Messsignale von einem am Anfang des Gleisabschnitts befindlichen ersten Sensor zu erhalten; um zweite Messsignale von einem am Ende des Gleisabschnitts befindlichen zweiten Sensor zu erhalten; einen Auswerteblock, der konfiguriert ist: die ersten Messsignale und die zweiten Messsignale derart auszuwerten, um einfahrende Metallkörper zu registrieren oder zu zählen und um ausfahrende Metallkörper zu registrieren oder zu zählen, wobei als Metallkörper sowohl Achsen oder Räder als auch etwaig vorhandene Bremsen detektiert werden; und auf das Vorhandensein oder Fehlen des Teils des Schienenfahrzeuges auf dem Gleisabschnitt basierend auf der Registrierung oder Zählung zu schließen.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die illustrierten oder beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 illustriert schematisch ein System zum Überwachen eines Gleisabschnitts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 illustriert in einer schematischen Seitenansicht einen Teil eines Schienenfahrzeugs, dessen Vorhandensein auf einem Gleisabschnitt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überwacht wird;
- 3 illustriert Messsignale und Zählimpulse gemäß einem herkömmlichen Verfahrens;
- 4 illustriert Messsignale und entsprechende Zählpulse, welche gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgenommen beziehungsweise ausgewertet sind;
- 5 zeigt experimentelle Resultate, die gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erhalten wurden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Das System 1 der 1 zum Überwachen eines Gleisabschnitts 2 auf das Vorhandensein oder Fehlen zumindest eines Teils eines sich auf den Schienen 3a, 3b des Gleises 40 bewegenden Schienenfahrzeugs 4 weist einen Eingangsport 5a, 5b auf, um erste Messsignale 6a von einem am Anfang 7 des Gleisabschnitts 2 befindlichen ersten Sensor 8a zu erhalten, und um zweite Messsignale 6b von einem am Ende 9 des Gleisabschnitts 2 befindlichen zweiten Sensor 8b zu erhalten. Das System 1 umfasst ferner einen Auswerteblock, der konfiguriert ist, die ersten Messsignale 6a und die zweiten Messsignale 6b derart auszuwerten, um einfahrende Metallkörper 10a, 10b, 10c, 10d und 11a, 11b des Schienenfahrzeugs 4 zu registrieren oder zu zählen, wobei als Metallkörper sowohl Achsen oder Räder 10a, 10b, 10c, 10d als auch etwaig vorhandene Bremsen 11a, 11b detektiert werden. Der Auswerteblock des Systems 1 ist ferner konfiguriert, das Vorhandensein oder Fehlen des Teils des Schienenfahrzeugs 4 auf dem Gleisabschnitt 2 basierend auf der Registrierung oder Zählung zu schließen. Das System 1 ist ausgebildet, ein Verfahren zum Überwachen des Gleisabschnitts 2 durchzuführen oder zu steuern.
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Das Schienenfahrzeug 4 bewegt sich auf den zwei Schienen 3a, 3b eines Gleises 40 in der durch den Pfeil 12 gekennzeichneten Richtung. In der illustrierten Ausführungsform der 1 umfasst das Schienenfahrzeug 4 zumindest einen Triebwagen, welcher zwei Radachspaare 10a, 10b, 10c, 10d aufweist, wobei zwischen jeweils zwei Radachsen 10a, 10b bzw. 10c, 10d jeweils eine Magnetschienenbremse 11a, 11b montiert ist.
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Die zwei Schienen 3a, 3b bilden zusammen mit (nicht dargestellten) Schwellen und Schotter oder fester Fahrbahn das Gleis 40.
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Die Sensoren 8a, 8b umfassen beispielhaft jeweils eine Erzeugerspule 13, welche auf einer Seite einer Schiene 3b des Gleises angebracht ist und ausgebildet ist, ein wechselndes Magnetfeld zu erzeugen. Die Sensoren 8a, 8b umfassen ferner eine elektromagnetische Detektionsspule 14, die zum Detektieren eines wechselnden Magnetfeldes durch Induktion einer Spannung ausgebildet ist. Die Messsignale 6a, 6b können dabei insbesondere eine relative (oder absolute) induzierte Spannung repräsentieren, welche als Anteil einer induzierten Spannung gegeben ist, die erzeugt ist, wenn kein Metallkörper den jeweiligen Sensor 8a, 8b passiert. Somit sind die Sensoren 8a, 8b als Metallsensoren konfiguriert, welche herkömmlich auch als Zählpunkte bezeichnet werden können.
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Das System 1 kann ferner den ersten Sensor 8a und den zweiten Sensor 8b umfassen.
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In 1 ist das Schienenfahrzeug 4 zu einem Zeitpunkt illustriert, nachdem die Radachsen 10c, 10d sowie die Magnetschienenbremse 11b bereits den ersten Sensor 8a passiert haben. Im weiteren Verlauf passiert das Schienenfahrzeug 4 beziehungsweise passieren die Räder bzw. Radachsen 10a, 10b und die Magnetschienenbremse 11a auch den ersten Sensor 8a. Während eines späteren zweiten Zeitraums kann das Schienenfahrzeug 4 und insbesondere auch die jeweiligen Radachsen und die Magnetschienenbremsen den zweiten Sensor 8b passieren.
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2 illustriert in einer schematischen Seitenansicht einen Teil des Schienenfahrzeugs 4, welches sich auf der Schiene 3a, 3b bewegt. Das Schienenfahrzeug 4 umfasst dabei ein Rad 10a mit einer Radachse, ein Rad 10b, sowie eine Magnetschienenbremse 11a, welche zwischen den Rädern bzw. Radachsen 10a und 10b angeordnet ist. Die Räder 10a, 10b sind zusammen mit der Magnetschienenbremse 11a auf einem Drehgestell 12a montiert. Der Abstand d einer Schienenreibkontaktfläche 41der Magnetschienenbremse 11a von der Oberfläche der Schiene 3b, welcher mit d bezeichnet wird, kann zum Beispiel 4 bis 9 mm betragen.
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3 illustriert in zwei Koordinatensystemen mit einer jeweiligen Abszisse 15, die die Zeit anzeigt, und in einer jeweiligen Ordinate 16, die die relative induzierte Spannung in der Detektionsspule 14, welche das Messsignal eines Sensors repräsentiert, anzeigt beziehungsweise den digitalisierten Radimpuls auf einer Ordinate 17 anzeigt, die analogen Messsignale 18, 19, welche in einem herkömmlichen Verfahren aufgenommen wurden und welche jeweils in Impulse oder Impulsprofile 20, 21 umgewandelt wurden. Dabei wurde lediglich festgestellt, ob das jeweilige Messsignal 18, 19 oberhalb einer herkömmlichen oberen Schaltschwelle 22 liegt oder nicht. Liegt das Messsignal 18, 19 oberhalb der herkömmlichen oberen Schaltschwelle, welche z.B. bei 1,58 liegt, so wird das Signal als ein Zählimpuls 20, 21 gewertet und somit als ein Rad beziehungsweise als eine Radachse des Schienenfahrzeugs gezählt. Eine untere herkömmliche Schaltschwelle 22a (z.B. bei 0,85) dient der Abfallerkennung.
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In den Bereichen 23, 24, 25, 26 sind tatsächlich Räder beziehungsweise Radachsen des Schienenfahrzeugs vorhanden. In Bereichen 27, 28 jedoch sind keine Räder oder Radachsen, sondern Bremsen vorhanden. Ein relativ kleines Signal im Bereich der Bremse 27 wird in dem Messbereich 18 nicht als Radimpuls gewertet, da das Messsignal der relativ kleinen Bremse (meint die aus durch die Metallmasse der Bremsen resultierende relative Erhöhung der in der Detektorspule 14 induzierten Spannung) in dem Bereich 27 unterhalb der herkömmlichen oberen Schwelle 22 liegt. Eine relativ große Bremse in dem Bereich 28 erzeugt jedoch ein Messsignal 19, welches oberhalb der herkömmlichen oberen Schwelle 22 liegt und führt somit zur Bewertung als ein Zählimpuls. In diesem herkömmlichen Fall wird somit fälschlicherweise eine relativ große Bremse als das Vorhandensein eines Rades gewertet, was durch einen Blitz gekennzeichnet ist. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können derartige Fehlzählungen vermeiden, durch Bremsen, die eine Erhöhung der induzierten Spannung im Bereich der Schwelle 22 bewirken).
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Beispiele von Messsignalen und abgeleiteten Impulszählungen beziehungsweise Zählimpulsen in 4 illustriert. Die Abszissen 15 zeigen die Zeit an, die Ordinate 16 zeigt die relative Induktionsspannung an, und die Ordinate 17 zeigt einen Zählimpuls an. Es werden eine obere Schwelle 30 und eine untere Schwelle 31 definiert.
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Die Messsignale 32 wurden von einem Schienenfahrzeug aufgenommen, welches zumindest zwei Radachsen 10a, 10b aufweist sowie eine Magnetschienenbremse 11a aufweist. Bei Aufnahme der Messsignale 32 war die Magnetschienenbremse deaktiviert, das heißt passiv. Die aufgrund des Vorhandenseins der Räder beziehungsweise Radachsen 10a, 10b sowie aufgrund des Vorhandenseins der Magnetschiene erzeugten Messsignale 32 liegen alle oberhalb der oberen Schwelle 30 und werden somit in dem Zählpulsprofil 33 als Pulse gewertet.
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Die Messsignalkurve 34 in 4 illustriert die Messsignale des gleichen Abschnitts des Schienenfahrzeugs, wenn die Magnetschienenbremse 10a aktiviert, das heißt aktiv, ist. In diesem Falle liegen wiederum die aufgrund des Vorhandenseins der Radachsen beziehungsweise Räder 10a, 10b hervorgerufenen Messsignale 34 oberhalb der oberen Schwelle 30. Anders als in den Messsignalen 32 liegt jedoch das Messsignal 34 im Bereich der aktiven Magnetschienenbremse nicht oberhalb der oberen Schwelle 30, sondern unterhalb einer unteren Schwelle 31.
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Die obere Schwelle 30 kann zum Beispiel in einem Bereich von 1,2 bis 1,35 einer relativen Induktionsspannung (beziehungsweise relativen Radüberhöhung) liegen. Die untere Schwelle 31 kann zum Beispiel in einem Bereich von 0,8 bis 0,9 einer relativen Induktionsspannung (beziehungsweise relativen Radüberhöhung) liegen. Auch für den Fall der aktiven Bremse führt somit die Auswertung zu einem Zählpulsprofil 35, das sowohl die Räder beziehungsweise Radachsen 10a, 10b als Zählimpulse zählt als auch die aktive Bremse 11a.
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Herkömmlich beobachtete Fehlzählungen bei Achszählverfahren aufgrund von etwaig vorhandenen Magnetschienenbremsen (aktiviert oder deaktiviert) können somit reduziert oder gar ganz verhindert werden.
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Magnetschienenbremsen gibt es in diversen Ausführungen, und manche von ihnen führen in Abhängigkeit ihrer Bauform zu starken Beeinflussungen auf den Radsensor. Wenn die betroffenen Fahrzeuge zusätzlich noch kleine Räder aufweisen, ist herkömmlicherweise ein zuverlässiger Betrieb mit Achszählern häufig nicht mehr gegeben.
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Herkömmlich verursachte Freimeldestörungen reduzieren die Verfügbarkeit und letztendlich auch die Akzeptanz dieser Systeme. Herkömmlicherweise wird versucht, die Empfindlichkeit der Zählpunkte so einzustellen, dass Räder eines Schienenfahrzeugs immer zuverlässig erkannt werden und die zwischen den Rädern eines Fahrgestells befindlichen Magnetschienenbremsen niemals detektiert werden. Dieses herkömmliche Verfahren funktioniert jedoch nur, wenn sich die Amplituden der im Zählpunkt erzeugten Radsignale signifikant von den Amplituden der Bremssignale unterscheiden. Wenn Amplituden von Rädern und Bremsen ähnlich groß sind, dann ist die Einstellung des Zählpunktes mit den genannten Anforderungen nicht immer möglich. In diesem Fall kann der Einsatz von Achszählern mit Zählpunkten zu Problemen bzgl. der Verfügbarkeit führen.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können folgende Details enthalten, bilden jedoch keine notwendigen Merkmale der vorliegenden Erfindung:
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Herkömmlicherweise auftretende Probleme können sich in einem ersten Schritt dadurch lösen beziehungsweise reduzieren, wenn sämtliche Bremsen zuverlässig mitgezählt werden. Das einfache Erfassen und Mitzählen der Bremsen ist jedoch nur möglich, wenn sich diese im passiven Zustand befinden. In diesem Zustand sind die Bremsen nicht bestromt und bewegen sich einige Millimeter oberhalb der Schienenoberkante. Aufgrund der großen Metallmasse beeinflussen die Bremsen die Zählpunkte mehr oder weniger - je nach Ausführung der Bremse und deren Abstand vom Sensor. Durch die Herabsetzung der (oberen) Schaltschwelle (verglichen mit einer herkömmlichen) werden alle Bremsen zuverlässig mitgezählt. Somit kann die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung definierte obere Schwelle 30 kleiner sein als eine herkömmlich verwendete obere Schaltschwelle.
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Befährt ein Fahrzeug mit aktivierten Bremsen einen Zählpunkt, dann ändert sich das Signalverhalten entscheidend und die herkömmliche Verarbeitung der Signale versagt an dieser Stelle. Bedingt durch hohe Magnetfelder unter der aktiven Bremse ändern sich die magnetischen Eigenschaften der Schiene (Sättigungseffekte). Dadurch verringert sich das Empfangssignal des Zählpunkts und eine Erkennung wie bei den Rädern ist nicht möglich, jedenfalls nicht in herkömmlicher Weise.
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Zur Abhilfe schlägt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor, auch die untere Schaltschwelle der Zählpunkte vorteilhaft zu verwenden. Herkömmlicherweise dient die untere Schaltschwelle der Zählpunkte der Abfallerkennung des Sensors. Wenn sich zum Beispiel die Befestigungsbolzen am Radsensor gelöst haben und sich der Sensor von der Schiene entfernt, dann muss dieses aus Sicherheitsgründen offenbart werden (Abfallerkennung). Die Unterschreitung der unteren Schwelle wird im Zählpunkt herkömmlicherweise zeitlich verzögert und wird nicht unmittelbar weitergeleitet.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jedoch die herkömmlich angewendete Verzögerung ausgeschaltet. Somit erzeugen aktivierte Bremsen beim Unterschreiten der unteren Schwelle die gleichen Signale wie passive Bremsen beim Überschreiten der oberen Schwelle.
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Gemäß Ausführungsformen der Erfindung ist ein Verfahren vorgeschlagen, mit dem sowohl passive (deaktivierte) als auch aktive (aktivierte) Bremsen, insbesondere Magnetschienenbremsen, sicher erkannt und wie Räder gezählt werden können.
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5 zeigt in Koordinatensystemen mit Abszissen 15, die die Zeit anzeigen, und mit Ordinaten 16, die die absolute Induktionsspannung anzeigen beziehungsweise einer Ordinate 17, welche den Zählimpuls anzeigt, Messsignale 36 eines Schienenfahrzeugs, welches acht Achsen beziehungsweise Räder aufweist und dazwischen oder zwischen Paaren von Rädern jeweils Magnetschienenbremsen, die in der ersten Hälfte der 5 aktiviert sind und in der zweiten Hälfte der 5 deaktiviert (passiv) sind.
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Ebenfalls sind die obere Schwelle 30 und die untere Schwelle 31 eingezeichnet. Die obere Schwelle 30 liegt bei 1,28, und die untere Schwelle liegt bei 0,85, diese Werte können jedoch je nach Anwendungsfall oder situationsbezogen eingestellt werden.
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Das Zählimpulsprofil 37 verdeutlicht, dass sowohl die Räder beziehungsweise Radachsen als auch die Magnetschienenbremsen im aktivierten sowie im nicht aktivierten Zustand zuverlässig erkannt werden.
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Das Schienenfahrzeug umfasst zwei Wagen mit je zwei Drehgestellen, wobei die Magnetschienenbremsen im ersten Wagen aktiv sind und im zweiten Wagen passiv sind. Mithilfe des vorgeschlagenen Verfahrens beziehungsweise Systems kann eine Überwachung eines Gleisabschnitts in zuverlässiger Weise durchgeführt werden.
