DE10221577B3 - Magnetic wheel sensor - Google Patents

Magnetic wheel sensor Download PDF

Info

Publication number
DE10221577B3
DE10221577B3 DE10221577A DE10221577A DE10221577B3 DE 10221577 B3 DE10221577 B3 DE 10221577B3 DE 10221577 A DE10221577 A DE 10221577A DE 10221577 A DE10221577 A DE 10221577A DE 10221577 B3 DE10221577 B3 DE 10221577B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coil
coils
wheel
magnetic field
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10221577A
Other languages
German (de)
Inventor
Gerd Hollnagel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE10221577A priority Critical patent/DE10221577B3/en
Priority to DE50313121T priority patent/DE50313121D1/en
Priority to ES03090129T priority patent/ES2353276T3/en
Priority to AT03090129T priority patent/ATE482864T1/en
Priority to EP03090129A priority patent/EP1362759B1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10221577B3 publication Critical patent/DE10221577B3/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or train
    • B61L1/16—Devices for counting axles; Devices for counting vehicles
    • B61L1/163—Detection devices
    • B61L1/165—Electrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or train
    • B61L1/02—Electric devices associated with track, e.g. rail contacts
    • B61L1/08—Electric devices associated with track, e.g. rail contacts magnetically actuated; electrostatically actuated

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

A wheel sensor acts as a single sensor to detect direction of travel. A first coil (1) (FC) generates a magnetic field (MF) as flux passes. Shaped as a figure-eight, a second coil (2) of equal area is axially aligned to the FC to produce two MFs in an opposite direction as flux passes and to evaluate the course of time for voltages (U1,U2) induced in both coils during a change in MF.

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Radsensor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Radsensoren werden im Bahnwesen für die Gleisfreimeldung, aber auch für andere Schalt- und Meldeaufgaben eingesetzt. Dabei wird überwiegend die magnetfeldbeeinflussende Wirkung der Eisenräder der Schienenfahrzeuge ausgenutzt. Mittels am Gleiskörper angebrachter induktiver Sensoren, die ein spezifisches Magnetfeld erzeugen, lässt sich die Rückwirkung der Eisenräder erfassen, wobei mit jeder Raderfassung bzw. Achsenerfassung ein Radimpuls registriert wird. Die Anzahl der Radimpulse gibt im Zusammenwirken mit einem weiteren Radsensor Auskunft über den Belegungszustand des dazwischenliegenden Gleisabschnittes. Aus dem zeitlichen Versatz von zwei räumlich versetzt angeordneten Sensoren kann die übergeordnete Steuerung Informationen über die Richtung und Geschwindigkeit ermitteln, so dass Schlussfolgerungen über die Anzahl der Räder die in eine bestimmte Richtung die Sensoren passiert haben, möglich sind. Bei Ausfall eines der beider Sensoren kann keine Information über Richtung und Geschwindigkeit mehr gewonnen werden.The invention relates to a magnetic wheel sensor according to the preamble of claim 1. Wheel sensors are used in the railway industry for the Track vacancy detection, but also for other switching and signaling tasks are used. Mostly exploited the magnetic field influencing effect of the iron wheels of the rail vehicles. By means of the track body attached inductive sensors that have a specific magnetic field generate, lets the retroactive effect the iron wheels capture, with each wheel or axle detection Wheel impulse is registered. The number of wheel impulses gives in interaction with another wheel sensor information about the occupancy of the intermediate track section. From the time offset of two spatially The higher-level control system can provide information about the Determine direction and speed so that conclusions can be drawn about the Number of wheels that have passed the sensors in a certain direction are possible. If one of the two sensors fails, no information about the direction can be given and speed can be gained more.

Die 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 die Meldesignale der Achszähler extrem hohen Zuverlässigkeitsanforderungen genügen. Es ist sicherzustellen, dass nur die die Sensoren überfahrenden Eisenräder der Schienenfahrzeuge von den Sensoren erfasst werden und Störmagnetfelder anderer Her kunft ignoriert: werden. Das betrifft beispielsweise Magnetfelder, die bei elektrischer Traktion durch Schienenströme und durch Fahrzeugkomponenten wie Transformatoren, Drosseln und elektronische Schienenbremsen entstehen. Letztere stellen ein besonderes Problem dar, da die erzeugten Magnetfelder sehr stark sind. Das gilt insbesondere für die Wirbelstrombremse, die für den ICE (Intercity-Express) entwickelt wurde, da diese Wirbelstrombremse im erregten Zustand ein Störmagnetfeld erzeugt, das das Arbeitsmagnetfeld des induktiven Sensors sehr stark überlagert.The track vacancy detection is an essential decision criterion for the Control of switches and signals. Based on the occupancy status track sections are used to decide whether a rail vehicle may or may not enter this section of track. Consequently, the Signal signals from the axle counters extremely high reliability requirements suffice. It must be ensured that only the iron wheels of the Rail vehicles are detected by the sensors and interference magnetic fields other origin ignored: be. This affects, for example, magnetic fields, those with electrical traction by rail currents and by vehicle components such as Transformers, chokes and electronic rail brakes are created. The latter represent a special problem because the magnetic fields generated are very strong. This applies in particular to the eddy current brake, the for the ICE (Intercity-Express) was developed because of this eddy current brake an excited magnetic field when excited generated, which superimposes the working magnetic field of the inductive sensor very much.

Radsensoren, die mit magnetischen Wechselfeldern arbeiten, gibt es in zwei Ausführungen. Bei der einen Art wird auf einer Seite der Schiene ein Magnetfeld erzeugt und auf der anderen Seite empfangen. Ein Rad auf der Schiene verändert die Kopplung zwischen der Sender- und der Empfängerspule und kann somit erkannt werden. Durch die beidseitige Anordnung ist der Aufwand mit zwei. Gehäusen hoch und für das die Schiene umfassende Magnetfeld wird eine hohe Leistung im Bereich von 1 bis 2 Watt benötigt.Wheel sensors using magnetic Alternating fields work, there are two versions. In one type a magnetic field is generated on one side of the rail and on received on the other side. A wheel on the rail changes that Coupling between the transmitter and the receiver coil and can thus be recognized become. Due to the arrangement on both sides, the effort is two. housings high and for the magnetic field encompassing the rail will perform at a high level Range of 1 to 2 watts required.

Sensoren, die nur auf einer Seite der Schiene montiert werden, arbeiten nach dem Prinzip des magnetischen Näherungsschalters, bei dem das Magnetfeld durch Wirbelströme in der Eisenmasse eines Rades gedämpft wird. Diese Sensoren reagieren auf den Radkranz und kommen mit kleinerer Betriebsleistung im Bereich von ca. 10 bis 50 mW aus. Aufgrund der geringeren Leistung im Magnetfeld werden diese Sensoren allerdings leicht durch äußere Magnetfelder gestört, wie beispielsweise die oben erwähnten Felder von Schienenströmen oder Wirbelstrombremsen.Sensors only on one side the rail are mounted, work on the principle of magnetic Proximity switch where the magnetic field is caused by eddy currents in the iron mass Damped wheel becomes. These sensors react to the wheel rim and come with a smaller one Operating power in the range of approx. 10 to 50 mW. Due to the However, these sensors are of lower power in the magnetic field easily by external magnetic fields disturbed, such as those mentioned above Fields of rail currents or eddy current brakes.

Bei beiden Ausführungen bestehen aufgrund des Wirkungsprinzips Schwierigkeiten, den Temperatureinfluss auszuschließen, der im Wesentlichen über die Temperaturabhängigkeit des Wicklungswiderstandes der Feldspule wirkt.In both versions exist due to the Principle of operation Difficulty excluding the influence of temperature, the essentially about the temperature dependence of the winding resistance of the field coil.

Aufgrund der Komplexität der Innenschaltung der Sensoren ist deren Zuverlässigkeit nur unzurechend. Für das Intervall einer Funktionskontrolle der Sensoren ergeben sich daraus relativ geringe Zeiträume.Due to the complexity of the internal circuit of the sensors is their reliability inadequate. For the interval of a functional check of the sensors results hence relatively short periods of time.

Wenn bei einem Doppelsensorsystem der Einfluss durch ein Rad nicht mehr ausreicht, um beide Sensoren quasi überlappend zu beeinflussen, z. B. bei Rädern mit sehr kleinem Durchmesser, kann keine Information über die Bewegungsrichtung erzeugt werden.If with a double sensor system the influence of one wheel is no longer sufficient for both sensors almost overlapping to influence, e.g. B. on wheels with a very small diameter, can not provide information about the Direction of movement are generated.

Um den Einfluss externer Störmagnetfelder zu reduzieren, wurden gemäß der US 5,333,820 A und der DE 15 16 589 A Spulenanordnungen zur Erzeugung gegensinniger Magnetfelder vorgeschlagen.In order to reduce the influence of external interference magnetic fields, according to the US 5,333,820 A and the DE 15 16 589 A Coil arrangements for generating opposing magnetic fields are proposed.

Das Wirkungsprinzip eines gattungsgemäßen Radsensors gemäß der DE 30 46 102 A1 beruht auf die Veränderung der transformatorischen Kopplung zwischen den beiden Spulen durch den Einfluss der Eisenmasse des Rades. In Abhängigkeit von der Reihenfolge, in der die gegensinnigen Magnetfelder von dem Rad passiert werden, resultieren Magnetfeldänderungen, die in den beiden Spulen als Spannungsänderungen auswertbar sind. Auf diese Weise erzeugen bereits die Einzelsensoren Informationen über Richtung und Geschwindigkeit. Die Spulen sind vorzugsweise auf einer Seite der Schiene angeordnet. Störende Einflüsse durch Schienenstrom und Wirbelstrombremse werden stark vermindert. Auch Temperatureinflüsse bestehen quasi nicht mehr. Die Spannungen über den Spulenteilen der zweiten Spule, die gegensinnigen Magnetfeldern zugeordnet sind, haben ohne Einfluss eines Rades die gleiche Amplitude, aber eine inverse Phasenlage. Die Summenspannung über die gesamte zweite Spule ist im Ruhezustand somit Null. Bei Einfluss eines Rades auf den Sensor wird das Gleichgewicht zwischen den Teilspannungen gestört und eine Ausgangsspannung über die gesamte zweite Spule ist messbar. Die Phase dieser Spannung ist davon abhängig, welcher Teil der zweiten Spule gerade von dem Rad passiert wird. Aus dem Aufeinanderfolgen der Ausgangsspannung mit gleicher Phase und inverser Phase relativ zu dem Spannungsverlauf an der ersten Spule kann die Bewegungsrichtung des Rades und aus der Zeitspanne für die Phasenumkehr die Geschwindigkeit ermittelt werden. Bei einer Doppelsensoranordnung stehen diese Informationen somit redundant zur Verfügung. Die zwei sicherheitstechnisch unabhängigen Systeme eines Doppelsensors können sich in der Funktion kontinuierlich gegenseitig überprüfen und den Ausfall des jeweils anderen Sensors zur Meldung bringen. Die Erfassungsbereiche beider Sensoren können sich mechanisch überlappen, so dass immer dann, wenn ein Rad erkannt wird, eine zeitliche Überlappung der Beeinflussung besteht und die Bewegungsrichtung in jedem Fall detektierbar ist.The principle of operation of a generic wheel sensor according to the DE 30 46 102 A1 is based on the change in the transformer coupling between the two coils due to the influence of the iron mass of the wheel. Depending on the order in which the opposing magnetic fields are passed by the wheel, magnetic field changes result which can be evaluated as voltage changes in the two coils. In this way, the individual sensors already generate information about direction and speed. The coils are preferably arranged on one side of the rail. Disruptive influences from rail current and eddy current brakes are greatly reduced. Temperature influences also no longer exist. The voltages across the coil parts of the second coil, which are assigned to opposing magnetic fields, have the same amplitude without the influence of a wheel, but an inverse phase position. The total voltage across the entire second coil is therefore zero in the idle state. When a wheel influences the sensor, the balance between the partial voltages is disturbed and an output voltage across the entire second coil can be measured. The The phase of this voltage depends on which part of the second coil is being passed by the wheel. The direction of movement of the wheel and the speed can be determined from the sequence of the output voltage with the same phase and inverse phase relative to the voltage profile on the first coil. In a double sensor arrangement, this information is thus available redundantly. The two safety-independent systems of a double sensor can functionally check each other continuously and report the failure of the other sensor. The detection areas of both sensors can overlap mechanically, so that whenever a wheel is detected there is a temporal overlap of the influence and the direction of movement can be detected in any case.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Radsensor der gattungsbildenden Art anzugeben, dessen Parameter hinsichtlich der Zuverlässigkeit des Gesamtsystems optimiert sind, wobei insbesondere der Störabstand zu externen Feldern verbessert ist.The invention is based on the object to specify a magnetic wheel sensor of the generic type, its parameters regarding the reliability of the overall system are optimized, in particular the signal-to-noise ratio to external fields is improved.

Die Aufgabe wird. mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.The task is. with the characterizing features of the claim 1 solved.

Durch gepulste Bestromung wird das Magnetfeld in den Spulen gepulst aufgebaut, wobei nur eine kleine effektive Einschaltdauer erforderlich ist. Dadurch ist die Augenblickleistung im Feld entsprechend größer. Letztlich wird damit der Störabstand zu externen Feldern verbessert. Da die Kopplung zwischen den Spulen temperaturunabhängig ist, wird der Temperatureinfluss auf dem Wicklungswiderstand praktisch bedeutungslos. Bei Doppelsensoren ist durch den gepulsten Betrieb jedes Sensors in den Pulspausen eine Überwachung des jeweils anderen Sensors durch eine magnetische Verkopplung bei sicherer galvanischer und funktioneller Trennung der Sensoren möglich.With pulsed current this is Magnetic field built up in the coils pulsed, whereby only a small effective Duty cycle is required. This is the instantaneous achievement correspondingly larger in the field. Ultimately becomes the signal-to-noise ratio improved to external fields. Because the coupling between the coils independent of temperature the temperature influence on the winding resistance becomes practical meaningless. With double sensors is due to the pulsed operation monitoring of the other sensor in the pulse pauses of each sensor through a magnetic coupling with safe galvanic and functional separation of the sensors possible.

Wenn die Arbeitsfrequenz der Sensorspulen gemäß Anspruch 2 ausreichend hoch gewählt wird, beispielsweise 1 Mhz, kann der Sensor mit Schwingungspaketen im Burst betrieben werden. Wenn beispielsweise zehn Schwingungsperioden von 1Mhz mit einer Wiederholfrequenz von 10Khz genutzt werden, ergibt sich eine effektiver Einschaltdauer von 10%. Dadurch kann die aufgenommene Leistung auf ein Zehntel der Zeit konzentriert werden, wodurch bei gleicher Leistungsaufnahme eine zehnmal höhere Augenblicksleistung im Magnetfeld des Sensors erreichbar ist. Um den gleichen Faktor verbessert sich der Störabstand zu dem Einfluss externer Störfelder. Durch die zeitliche Verschachtelung im Burst können die beiden Sensorsysteme eines Doppelsensors problemlos in einem Gehäuse untergebracht werden, ohne dass durch magnetische Verkopplungen zwischen den Systemen Funktionsstörungen oder -Beeinträchtigungen zu befürchten sind.If the operating frequency of the sensor coils according to claim 2 chosen high enough is, for example 1 Mhz, the sensor with vibration packets be operated in burst. If, for example, ten oscillation periods of 1Mhz with a repetition frequency of 10Khz results effective duty cycle of 10%. This allows the recorded Performance can be concentrated on a tenth of the time, making the same Power consumption a ten times higher instantaneous power can be reached in the magnetic field of the sensor. By the same factor the signal-to-noise ratio improves on the influence of external interference fields. By the temporal nesting in the burst can be done by the two sensor systems of a double sensor can be easily accommodated in one housing without that due to magnetic coupling between the systems malfunctions or -Beeinträchtigungen to fear are.

Da der Radsensor mit Frequenzen größer als 1 Mhz betrieben werden kann, ist eine Ausführung der Spulen gemäß Anspruch 3 in Form von Leiterbahnen auf einer Platine möglich. Dass bei dieser Technik die Güte der Spulen deutlich kleiner ist als bei den bisher eingesetzten gewickelten Spulen, stört das Funktionsprinzip nicht, da die durch das Rad modulierte Kopplung zwischen den Spulen ausgewertet wird. Auch der Temperatureinfluss auf die Spulengüte spielt keine Rolle mehr. Durch die Leiterbahnenausführung der Spulen sind die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen magnetischen Radsensors deutlich geringer als bei herkömmlichen Sensoren. Darüber hinaus ergibt sich eine deutlich verbesserte Wiederholgenauigkeit der Parameter.Because the wheel sensor with frequencies greater than 1 Mhz can be operated is an embodiment of the coils according to claim 3 possible in the form of conductor tracks on a circuit board. That with this technique the goodness of the coils is significantly smaller than that of those previously used wound coils, interferes with the functional principle not because the coupling between the coils modulated by the wheel is evaluated. The temperature influence on the coil quality also plays a role no longer matter. Due to the conductor track design of the coils, the manufacturing costs of the magnetic according to the invention Wheel sensor significantly lower than with conventional sensors. Furthermore this results in a significantly improved repeatability of the parameters.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand figürlicher Darstellung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained below figurative Representation closer explained. Show it:

1 eine Spulenanordnung für einen Einzelsensor, 2 ein elektromagnetisches Prinzipschaltbild zu der Anordnung gemäß 1, 1 a coil arrangement for a single sensor, 2 an electromagnetic block diagram for the arrangement according to 1 .

3 eine Spulenanordnung für einen Doppelsensor, 3 a coil arrangement for a double sensor,

4 zeitliche Spannungsverläufe bei einem Einzelsensor und 4 voltage curves over time for a single sensor and

5 zeitliche Spannungsverläufe bei einem Doppelsensor im Burstbetrieb. 5 Voltage curves over time with a double sensor in burst mode.

1 zeigt eine mögliche prinzipielle Anordnung zweier Spulen 1 und 2, die bei Bestromung Magnetfelder erzeugen. Durch die Nähe eines Eisenrades verändert sich das Magnetfeld, wodurch in die Spulenanordnung Spannungen induziert werden, durch die letztlich die Überfahrt des Rades detektierbar ist. Eine erste Spule 1 ist hier beispielhaft als rechteckiger Rahmen ausgeführt. Axial zu dieser ersten Spule 1 ist eine achtförmig in zwei Hälften geteilte zweite Spule 2 angeordnet, wobei die beiden Hälften in Fahrtrichtung gesehen hintereinander liegen und die gleiche Fläche bedecken wie die erste Spule 1. Aufgrund der Achtform sind die beiden Hälften der zweiten Spule 2 gegenphasig verschaltet. Dadurch entste hen bei Bestromung in den beiden Hälften der zweiten Spule 2 gegensinnige Magnetfelder. 1 shows a possible basic arrangement of two coils 1 and 2 that generate magnetic fields when energized. The proximity of an iron wheel changes the magnetic field, as a result of which voltages are induced in the coil arrangement, by means of which the passage of the wheel can ultimately be detected. A first spool 1 is exemplified here as a rectangular frame. Axial to this first coil 1 is a second coil, divided into eight halves 2 arranged, the two halves lying one behind the other in the direction of travel and covering the same area as the first coil 1 , Because of the eight shape, the two halves are the second coil 2 connected in phase. This results in the two halves of the second coil when energized 2 opposing magnetic fields.

Aus 2 ist ersichtlich, wie die transformatorische Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Spule 1 und 2 durch den Einfluss eines Rades 3 verändert wird. Die durch das Rad in die Spulen 1 und 2 induzierten Spannungen U1 und U2 werden ausgewertet – wie anhand der 4 näher erläutert.Out 2 it can be seen how the transformer coupling between the first and the second coil 1 and 2 by the influence of a wheel 3 is changed. The through the wheel into the coils 1 and 2 induced voltages U 1 and U 2 are evaluated - as with the 4 explained in more detail.

In 3 sind zwei Spulensysteme A und B nach 1 zu einem Doppelsensor kombiniert. Durch die Überlappung der beiden Spulensysteme A und B wird die Primärspannung des Systems A bzw. B jeweils auch in das andere System B bzw. A eingekoppelt. Die induzierte Spannung kann ausgewertet werden, um eine Funktionsüberwachung des jeweils anderen Systems A bzw. B durchzuführen. Die beiden Spulensysteme A und B sind nur induktiv verkoppelt und es ist ein unabhängiger Aufbau der beiden System A und B möglich, so dass eine kontinuierliche Funktionsüberwachung für sicherheitstechnische Nutzung realisiert werden kann. Da die Bereiche, in denen die beiden Spulensysteme A und B ein Rad detektieren, sich mechanisch überlappen, ist gewährleistet, dass die Signale beider Spulensysteme A und B auch eine zeitliche Überlappung aufweisen. Auf diese Weise ist die Erkennung der Bewegungsrichtung immer gegeben, wenn beide Spulensysteme A und B auf das Rad ansprechen.In 3 are two coil systems A and B according to 1 combined into a double sensor. Due to the overlap of the two coil systems A and B, the primary voltage of system A and B is also coupled into the other system B and A, respectively. The induced voltage can be evaluated in order to monitor the function of each other systems A or B. The two coil systems A and B are only inductively coupled and the two systems A and B can be set up independently, so that continuous function monitoring can be implemented for safety-related use. Since the areas in which the two coil systems A and B detect a wheel overlap mechanically, it is ensured that the signals of both coil systems A and B also have a temporal overlap. In this way, the direction of movement is always recognized when both coil systems A and B respond to the wheel.

In 4 sind die Spannungen U1, U2 und U2a und U2b an den einzelnen Teilen der Sensorspulen 1 und 2 eines Einzelsensors gemäß der 1 und 2 dargestellt. U1 ist die Spannung an der ersten Spule 1 in Form einer kontinuierlichen Sinusschwingung. U2a und U2b charakterisieren die Spannungen an den beiden Hälften der zweiten Spule 2. Ohne Einfluss eines Rades 3 haben sie gleiche Amplitude und entgegengesetzte Phasenlage, wodurch die Summenspannung U2 im Ruhezustand Null ist. Nähert sich ein Rad 3 dem Sensor, wird das Gleichgewicht zwischen den Teilspannungen U2a und U2b an den beiden Hälften der zweiten Spule 2 gestört und eine Ausgangsspannung U2 ungleich Null ist messbar. Die Phase dieser Spannung U2 ist davon abhängig, über welche Hälfte der zweiten Spule 2 sich das Rad 3 gerade befindet. Aus dem Aufeinanderfolgen gleicher oder inverser Phase der Ausgangsspannung U2 der zweiten Spule 2 im Verhältnis zur Phasenlage der Spannung U1 an der ersten Spule 1 kann die Bewegungsrichtung des Rades 3 ermittelt werden und aus der Zeitspanne für die Phasenumkehr die Geschwindigkeit.In 4 are the voltages U 1 , U 2 and U 2a and U 2b at the individual parts of the sensor coils 1 and 2 of a single sensor according to the 1 and 2 shown. U 1 is the voltage on the first coil 1 in the form of a continuous sine wave. U 2a and U 2b characterize the voltages on the two halves of the second coil 2 , Without the influence of a wheel 3 they have the same amplitude and opposite phase position, whereby the total voltage U 2 is zero in the idle state. A wheel is approaching 3 the sensor, the balance between the partial voltages U 2a and U 2b on the two halves of the second coil 2 disturbed and an output voltage U 2 not equal to zero can be measured. The phase of this voltage U 2 depends on which half of the second coil 2 the wheel 3 is currently located. From the succession of the same or inverse phase of the output voltage U 2 of the second coil 2 in relation to the phase position of the voltage U 1 on the first coil 1 can change the direction of the wheel 3 be determined and the speed from the time period for the phase reversal.

5 veranschaulicht die zeitliche Verschachtelung einer gepulsten Bestromung eines Doppelsensors gemäß 3. Die beiden Spulensysteme A und B des Doppelsensors werden abwechseln kurzzeitig bestromt. Durch diesem Burstbetrieb wird eine magnetische Verkopplung der beiden Systeme A und B verhindert. Dargestellt sind die Spannungen U1A und U1B an den ersten Spulen 1A und 1B der Einzelsensoren A und B. Die Auswertung der Ausgangsspannungen U2A und U2B der zweiten Spulen A2 und B2 für die Raderkennung erfolgt nur, wenn die zugehörige erste Spule 1A bzw. 1B aktiv ist. 5 illustrates the temporal interleaving of a pulsed energization of a double sensor according to 3 , The two coil systems A and B of the double sensor are alternately energized briefly. This burst operation prevents magnetic coupling of the two systems A and B. The voltages U 1A and U 1B are shown on the first coils 1 A and 1 B of the individual sensors A and B. The evaluation of the output voltages U 2A and U 2B of the second coils A2 and B2 for the wheel detection takes place only if the associated first coil 1 A or 1 B is active.

Claims (3)

Magnetischer Radsensor, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage, zur Erfassung einer Magnetfeldänderung infolge das Gleis überfahrender Eisenräder (3) eines Schienenfahrzeuges, mit einer bei Bestromung ein Magnetfeld erzeugenden ersten Spule (1, 1A , 1B ) und einer axial zu dieser angeordneten zweiten Spule (2, 2A , 2B ) , wobei die zweite Spule (2, 2A , 2B ) aus mindestens zwei Teilspulen mit entgegengesetztem Wicklungssinn besteht und wobei die von der ersten Spule (1, 1A , 1B ) aufgespannte Fläche und die von der Summe der von den Teilspulen der zweiten Spule (2, 2A , 2B ) aufgespannten Flächen im Wesentlichen gleich groß sind, wobei der zeitliche Verlauf der bei Magnetfeldänderung in die beiden Spulen (1, 2; 1A , 2A ; 1B , 2B ) induzierten Spannungen (U1, U2; U1A, U2A; U1B, UZW) ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestromung gepulst erfolgt.Magnetic wheel sensor, in particular for a track vacancy detection system, for detecting a change in the magnetic field as a result of iron wheels passing over the track ( 3 ) of a rail vehicle, with a first coil generating a magnetic field when energized ( 1 . 1 A . 1 B ) and a second coil arranged axially to this ( 2 . 2 A . 2 B ), the second coil ( 2 . 2 A . 2 B ) consists of at least two sub-coils with opposite winding senses and the one from the first coil ( 1 . 1 A . 1 B ) spanned area and the sum of the of the partial coils of the second coil ( 2 . 2 A . 2 B ) spanned areas are essentially the same size, the time course of the change in magnetic field in the two coils ( 1 . 2 ; 1 A . 2 A ; 1 B . 2 B ) induced voltages (U 1 , U 2 ; U 1A , U 2A ; U 1B , U ZW ) is evaluated, characterized in that the current supply is pulsed. Radsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfrequenz der Spulen (1, 1A , 1B , 2, 2A , 2B ) derart hoch ist, dass Schwingungspakete im Burstpaket erzeugbar sind.Wheel sensor according to claim 1, characterized in that the working frequency of the coils ( 1 . 1 A . 1 B . 2 . 2 A . 2 B ) is so high that vibration packets can be generated in the burst packet. Radsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (1, 1A , 1B , 2, 2A , 2B ) als Leiterbahnen auf einer Platine ausgebildet sind.Wheel sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the coils ( 1 . 1 A . 1 B . 2 . 2 A . 2 B ) are designed as conductor tracks on a circuit board.
DE10221577A 2002-05-08 2002-05-08 Magnetic wheel sensor Expired - Fee Related DE10221577B3 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10221577A DE10221577B3 (en) 2002-05-08 2002-05-08 Magnetic wheel sensor
DE50313121T DE50313121D1 (en) 2002-05-08 2003-04-25 Magnetic wheel sensor
ES03090129T ES2353276T3 (en) 2002-05-08 2003-04-25 MAGNETIC WHEEL SENSOR.
AT03090129T ATE482864T1 (en) 2002-05-08 2003-04-25 MAGNETIC WHEEL SENSOR
EP03090129A EP1362759B1 (en) 2002-05-08 2003-04-25 Magnetic wheel sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10221577A DE10221577B3 (en) 2002-05-08 2002-05-08 Magnetic wheel sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10221577B3 true DE10221577B3 (en) 2004-03-18

Family

ID=29265304

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10221577A Expired - Fee Related DE10221577B3 (en) 2002-05-08 2002-05-08 Magnetic wheel sensor
DE50313121T Expired - Lifetime DE50313121D1 (en) 2002-05-08 2003-04-25 Magnetic wheel sensor

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE50313121T Expired - Lifetime DE50313121D1 (en) 2002-05-08 2003-04-25 Magnetic wheel sensor

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1362759B1 (en)
AT (1) ATE482864T1 (en)
DE (2) DE10221577B3 (en)
ES (1) ES2353276T3 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005023726A1 (en) * 2005-05-23 2006-11-30 Frauscher Gmbh Method and device for avoiding unwanted influences of double sensors
DE102007023476A1 (en) * 2007-05-15 2008-11-20 Siemens Ag wheel sensor
DE102012212939A1 (en) 2012-07-24 2014-01-30 Siemens Aktiengesellschaft Wheel sensor, particularly for train detection system, has inductive sensor for detecting magnetic field change as result of iron wheels of rail vehicle, where inductive sensor is arranged at side of rail of track
DE102018111454A1 (en) * 2018-05-14 2019-11-14 PINTSCH TIEFENBACH GmbH Sensor for detecting metal parts, and method for attenuating a magnetic field
DE102022206169A1 (en) 2022-06-21 2023-12-21 Siemens Mobility GmbH Sensor and railway track system with sensor

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007005236A1 (en) 2007-01-30 2008-07-31 Siemens Ag Magnetic sensor, particularly for track free alarm system, has evaluation unit for detecting magnetic field changes occurring in rail vehicle running over rail track
DE102008056481A1 (en) 2008-11-05 2010-05-06 Siemens Aktiengesellschaft wheel sensor
DE102009053257B4 (en) * 2009-11-05 2013-10-02 Siemens Aktiengesellschaft wheel sensor
NL2023451B1 (en) * 2019-07-05 2021-02-02 Build Connected B V Device for detecting a wheel on a rail track
EP4151495B1 (en) * 2021-09-15 2024-07-03 Build Connected B.V. Method and device for determining a direction of motion of a wheel of a passing train on a rail track

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1516589A1 (en) * 1964-01-15 1969-05-22 Silec Liaisons Elec Method and device for detecting the passage of a moving object
DE3046102A1 (en) * 1980-12-06 1982-12-09 Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart Train axle detector with travel direction indication - monitors voltage induced in circuit defined by rails and spaced bridging straps
US5333820A (en) * 1993-02-18 1994-08-02 Union Switch & Signal Inc. Railway vehicle wheel detector utilizing magnetic differential bridge

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3697745A (en) * 1970-05-18 1972-10-10 Gen Signal Corp Flux nulled wheel detector
DE3632316A1 (en) 1986-09-23 1988-03-31 Siemens Ag Vehicle detector
JPH0225906A (en) * 1988-07-14 1990-01-29 Nec Corp Magnetic field generating method
AT406139B (en) 1998-04-08 2000-02-25 Frauscher Josef WHEEL SENSOR
DE19854232A1 (en) * 1998-11-24 2000-05-31 Bosch Gmbh Robert Inductive component with a planar line structure and method for producing the same
US6064315A (en) * 1998-12-29 2000-05-16 Harmon Industries, Inc. Zero speed transducer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1516589A1 (en) * 1964-01-15 1969-05-22 Silec Liaisons Elec Method and device for detecting the passage of a moving object
DE3046102A1 (en) * 1980-12-06 1982-12-09 Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart Train axle detector with travel direction indication - monitors voltage induced in circuit defined by rails and spaced bridging straps
US5333820A (en) * 1993-02-18 1994-08-02 Union Switch & Signal Inc. Railway vehicle wheel detector utilizing magnetic differential bridge

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005023726A1 (en) * 2005-05-23 2006-11-30 Frauscher Gmbh Method and device for avoiding unwanted influences of double sensors
DE102005023726B4 (en) * 2005-05-23 2007-11-22 Frauscher Gmbh Method and device for avoiding unwanted influences of double sensors
DE102007023476A1 (en) * 2007-05-15 2008-11-20 Siemens Ag wheel sensor
DE102007023476B4 (en) * 2007-05-15 2009-07-09 Siemens Ag wheel sensor
DE102012212939A1 (en) 2012-07-24 2014-01-30 Siemens Aktiengesellschaft Wheel sensor, particularly for train detection system, has inductive sensor for detecting magnetic field change as result of iron wheels of rail vehicle, where inductive sensor is arranged at side of rail of track
DE102018111454A1 (en) * 2018-05-14 2019-11-14 PINTSCH TIEFENBACH GmbH Sensor for detecting metal parts, and method for attenuating a magnetic field
DE102022206169A1 (en) 2022-06-21 2023-12-21 Siemens Mobility GmbH Sensor and railway track system with sensor
WO2023247171A1 (en) 2022-06-21 2023-12-28 Siemens Mobility GmbH Sensor, and railway track system comprising a sensor

Also Published As

Publication number Publication date
EP1362759A1 (en) 2003-11-19
DE50313121D1 (en) 2010-11-11
ATE482864T1 (en) 2010-10-15
EP1362759B1 (en) 2010-09-29
ES2353276T3 (en) 2011-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10221577B3 (en) Magnetic wheel sensor
EP3107791B1 (en) Sensor device for detecting a change in a magnetic field and track-bound transportation system having at least one such sensor device
DE102012212939A1 (en) Wheel sensor, particularly for train detection system, has inductive sensor for detecting magnetic field change as result of iron wheels of rail vehicle, where inductive sensor is arranged at side of rail of track
EP2115396A2 (en) Method and system for determining the position of a motor part
EP2146886B1 (en) Wheel sensor
EP1288098B1 (en) Wheel sensor and arrangement
DE202016000534U1 (en) Device for speed detection
WO2017220306A1 (en) Transmitter device, sensor device, and method for sensing a magnetic field change
EP4237311A1 (en) Proximity switch, method for operating such a switch, and arrangement and method for monitoring a track section
EP2797802B1 (en) Sensor device for detecting a wheel which moves along a travel rail
DE102007023476B4 (en) wheel sensor
DE10223241B4 (en) Inductive train protection system
DE10320680A1 (en) Circuit arrangement for monitoring the occupancy status of a switch or a track area
AT501703B1 (en) INDUCTIVE PULL CONTROL SYSTEM
DE19817636C2 (en) Electrically operated turnout
EP1491864A2 (en) Method and device for testing the functioning of an inductive sensor
DE9420736U1 (en) Device for avoiding mis-counting in the axle counting in the railway system
DE3720576A1 (en) Device on an electronic double rail contact
EP3569466B1 (en) Sensor for detecting metal parts and method for reducing a magnetic field
EP3294608B1 (en) Sensor device for detecting a wheel moving along a rail
WO2021233569A1 (en) Arrangement for a vehicle for inductively detecting an activation action
WO2021233570A1 (en) Arrangement for a vehicle for inductively detecting an activation action
DE29724467U1 (en) Axle counter switch
EP1440861A1 (en) Railway wheels sensor

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of patent without earlier publication of application
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20121201