DE10223241A1 - System zur induktiven Zugsicherung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur induktiven Zugsicherung mit einem Gleismagneten und einem mittels einer Generatorschaltung anregbaren Fahrzeugmagneten (1), wobei der Gleismagnet durch den Fahrzeugmagneten (1) während des Überfahrens des Gleismagneten anregbar ist und wobei eine Auswerteschaltung (5) zur Detektion der daraus resultierenden Rückwirkungen auf den Fahrzeugmagneten (1) vorgesehen ist. Eine ETCS(Elektronik Train Control System)-kompatible Bauform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorschaltung und die Auswerteschaltung (5) in den Fahrzeugmagneten (1) integriert sind, wobei der Fahrzeugmagnet (1) eine zuginterne Breitband-Antenne bildet, die über ein STM (Specific Transmission Modul) (9) mit einem zuginternen Zentralgerät (10) verbunden ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein System zur induktiven Zugsicherung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Die auch als INDUSI bekannte induktive Zugsicherung dient der Erkennung gleisseitig vorgegebener Signale und Informationen. Insbesondere handelt es sich dabei um ein Vorsignal, eine Aufforderung zur Geschwindigkeitsreduzierung und ein Hauptsignal. Der Fahrzeugmagnet der in Antennenbauform mit dem Zug verbunden ist, erzeugt ein elektromagnetisches Feld, das beim Überfahren des Gleismagneten in diesem eine Spannung induziert. Der Gleismagnet führt in wirksam geschaltetem Zustand für die Dauer der Kopplung mit einem auf die Resonanzfrequenz des Gleismagneten abgestimmten, in Resonanz betriebenen aktiven Schwingkreis im Fahrzeugmagneten zu einer merkbaren Pegelabsenkung im Speisekreis des Fahrzeugmagneten. Gebräuchlich sind Gleismagnete mit einer Resonanzfrequenz von 500 Hz, 1000 Hz und 2000 Hz, die jeweils einer bestimmten Information, nämlich Geschwindigkeitskontrolle, Vorsignal und Hauptsignal zugeordnet sind. Die Schalterstellung des Gleismagneten, d. h. die Kurzschließung oder Freigabe des gleisseitigen Schwingkreises wird durch eine zentrale Kontrolleinrichtung, insbesondere ein Stellwerk, entsprechend den Gleisbelegungen, den Fahrplänen oder anderen Parametern gesteuert. Bei Vorbeifahrt an einem Halt ankündigenden Vorsignal, einen Signal, das die Herabsetzung der Geschwindigkeit fordert, oder einem Hauptsignal bewirkt der jeweilige Gleismagnet im Stromkreis eines zugeordneten Resonanzschwingkreises des Fahrzeugmagneten eine Stromabsenkung. Diese Stromabsenkung kann beispielsweise zur Ansteuerung einer Meldelampe verwendet werden, die im Falle der Beeinflussung - geöffneter Schalter des 1000 Hz- Gleismagneten - aufleuchtet und somit den Triebfahrzeugführer zur Betätigung einer Wachsamkeitstaste auffordert. Unterbleibt diese, setzt nach ca. 4 sec eine Zwangsbremsung ein. Wird die Wachsamkeitstaste bedient, beginnt eine Geschwindigkeitsüberwachung. Ein 500 Hz-Gleismagnet zwischen Vor- und Hauptsignal bewirkt eine weitere Geschwindigkeitskontrolle auf eine noch geringere Geschwindigkeit. Das Vorbeifahren an einem 2000 Hz-Gleismagneten am Halt zeigenden Hauptsignal hat die sofortige Zwangsbremsung zur Folge. Um die Rückwirkungen der drei verschiedenen Gleismagnete fahrzeugseitig registrieren zu können, sind drei zugeordnete Resonanzschwingkreise im Fahrzeugmagneten vorgesehen. Die INDUSI ist quasi ein Dreipunkt-Überwachungssystem, das überwacht, ob der Triebfahrzeugführer auch wirklich abbremst, nachdem er das gelbe Vorsignal quittiert hat und ob er tatsächlich auch vor dem roten Hauptsignal stehen bleibt.
• Bisher wurde jede der drei Frequenzen durch einen Generator und einen Resonanzschwingkreis realisiert. Die drei Induktivitäten und/oder Kapazitäten der Resonanzschwingkreise sind im Fahrzeugmagnet, d. h. in der Antenne angeordnet. Der Fahrzeugmagnet ist von einem Kern durchsetzt, in dem die Summation der drei induzierten magnetischen Wechselfelder stattfindet. Die Generatorschaltung und die Auswerteschaltung zur Auswertung der gleismagnetspezifischen Rückwirkungen sind in einem zuginternen Zentralgerät untergebracht. Der Platz- und Leistungsbedarf des Zentralgerätes sind erheblich. Außerdem sind der Fahrzeugmagnet und das Zentralgerät nicht mit dem modularen Konzept des ETCS (European Train Control System) oder anderen vereinheitlichten Zugsicherungssystemen kompatibel.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und ein System zur induktiven Zugsicherung der gattungsgemäßen Art hinsichtlich des Zentralgerätes zu vereinfachen.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Einbeziehung der Generatorschaltung und der Auswerteschaltung in den Fahrzeugmagneten, d. h. in die Breitband-Antenne, ergeben sich eine erhebliche Platzeinsparung und eine Verringerung der erforderlichen Leistungs- und Rechnerkapazität des Zentralgerätes. Eine Anpassung an das ETCS ist problemlos möglich.
• Der Fahrzeugmagnet ist gemäß Anspruch 2 vorzugsweise mit einer einzigen Spule versehen, die von einem einzigen Generator derart beaufschlagt ist, dass die anregenden Frequenzströme der drei Frequenzen addiert werden. An dem Luftspalt zwischen Fahrzeugmagnet und Gleismagnet, wird damit ein Magnetfeld erzeugt, welches der Summation der drei Einzelfelder entspricht. Die Auswertung erfolgt, indem das Signalspektrum analysiert wird. Durch den Gleismagneten wird eine der drei Frequenzen beeinflusst. Die Änderung des Frequenzspektrums wird ausgewertet und in ein digitales Signal umgewandelt. Das Zentralgerät setzt das digitale Signal dann in einen Fahrtbegriff, beispielsweise durch Ansteuerung einer Meldelampe, um. Die Ankopplung des Fahrzeugmagneten an das Zentralgerät erfolgt vorzugsweise über ein STM (Specific Transmission Module).
• Da die Auswertung, d. h. die Signalanalyse, nur auf die bekannten Frequenzen ausgerichtet werden muss, wird eine hohe Störsicherheit erreicht. Resonanzfrequenzbestimmende Bauteile, insbesondere Resonanzschwingkreise, werden eingespart.
• Gemäß Anspruch 3 ist ein Controller/Buskoppler als Bindeglied zwischen der Generatorschaltung, der Auswerteschaltung und dem STM (Spezific Transmission Module) vorgesehen. Der Controller/Buskoppler steuert die Generatorschaltung bezüglich der zeitlichen Aktivierung und der Prüfung der Signalsynthese und empfängt von der Auswerteschaltung Signale in Abhängigkeit von der gleismagnetspezifischen Beeinflussung des Frequenzspektrums.
• Die Realisierung der in den Fahrzeugmagneten integrierten Generatorschaltung zur Signalsynthese wie auch der Auswerteschaltung zur Signalanalyse und der Controller/Buskoppler- Baugruppe kann in konventioneller Hardware oder mit Hilfe von Prozessoren bzw. Signalprozessoren in Software und Hardware erfolgen.
• Gemäß Anspruch 4 beruht die Generatorschaltung auf Magnetfelderzeugung mittels eines digitalen Signalprozessors. Der Signalprozessor hat die Funktion eines Generators, der die Addition der drei Frequenzströme durch die Spule treibt. Prinzipiell können jedoch auch drei einzelne Generatoren eingesetzt werden, die ihren Strom in der Spule addieren. Die Kopplung an die Spule kann transformatorisch erfolgen. Auch die Auswerteschaltung kann auf einen digitalen Signalprozessor basieren. Der Signalprozessor trennt die drei Frequenzen durch Überwachung auf Änderungen des Frequenzspektrums voneinander. Zur Auswertung der drei INDUSI-Frequenzen ist somit nur eine Schaltung anstelle der drei Schaltungen bei den bekannten Systemen erforderlich. Die Generatorschaltung, die Auswerteschaltung und der Controller/Buskoppler sind jedoch bevorzugt durch einen gemeinsamen digitalen Signalprozessor realisiert.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer figürlichen Darstellung näher erläutert.
• Die einzige Figur zeigt die wesentlichen Baugruppen einer fahrzeugseitigen Einrichtung einer induktiven Zugsicherung.
• Der Fahrzeugmagnet 1 einer erfindungsgemäßen INDUSI-Einrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Spule 2 mit einer Wicklung, die von einem Kern 3 durchsetzt ist, sowie einem Generator 4 und einer Auswerteschaltung 5. Der Generator 4 erzeugt an einem Luftspalt zwischen Fahrzeugmagnet 1 und einem nicht dargestellten Gleismagnet ein magnetisches Wechselfeld, welches der Summation dreier Einzelfelder für 500 Hz, 1000 Hz und 2000 Hz entspricht. Dem Generator nachgeschaltet ist ein Verstärker 6. Die Auswerteschaltung 5 analysiert die Änderung des Frequenzspektrums über einen Messwiderstand 7 in Abhängigkeit von dem jeweils wirksamen Gleismagneten für eine Resonanzfrequenz von 0,5 kHz, 1 kHz oder 2 kHz. Die festgestellte Beeinflussung durch den aktiv geschalteten Gleismagneten wird über einen Controller/Buskoppler 8 an eine STM (Specific Transmission Module) 9 weitergeleitet, welches die Verbindung zu einem zuginternen Zentralgerät 10 herstellt. Das Zentralgerät 10 erzeugt entsprechende Ausgangssignale, die z. B. eine Meldung an den Triebfahrzeugführer oder auch eine Zwangsbremsung bewirken.
• Neben der Weiterleitung der festgestellten Beeinflussung ist der Controller/Buskoppler 8 für die Ansteuerung und Prüfung des Generators 4 vorgesehen. Der Generator 4, die Auswerteschaltung 5 und der Controller/Buskoppler 8 sind vorzugsweise durch einen einzigen digitalen Signalprozessor 11 realisiert. Für die Stromversorgung ist der Signalprozessor 11 vom Zug 12 aus über das STM 9 mit einem DC/DC-Wandler 13 beschaltet. Außer das zuginterne Zentralgerät 10 gehören alle Baugruppen 2 bis 9 sowie 13 zu dem Fahrzeugmagneten 1, der in einem tellerförmigen Gehäuse eine Breitband-Antenne repräsentiert.
• Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorstehend angegebene Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.

Claims (4)

1. System zur induktiven Zugsicherung mit einem Gleismagneten und einem mittels einer Generatorschaltung anregbaren Fahrzeugmagneten (1), wobei der Gleismagnet durch den Fahrzeugmagneten (1) während des Überfahrens des Gleismagneten anregbar ist und wobei eine Auswerteschaltung (5) zur Detektion der daraus resultierenden Rückwirkungen auf den Fahrzeugmagneten (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorschaltung und die Auswerteschaltung (5) in den Fahrzeugmagneten (1) integriert sind, wobei der Fahrzeugmagnet (1) eine zugexterne Antenne bildet, die über ein STM (Specific Transmission Modul) (9) mit einem zuginternen Zentralgerät (10) verbunden ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorschaltung einen Generator (4) umfasst und dass der Fahrzeugmagnet (1) eine Spule (2) aufweist, in die mittels des Generators (4) die Summe der anregenden Frequenzströme induzierbar ist, und dass die Auswerteschaltung (5) Mittel zur Detektion der Änderung des Frequenzspektrums aufweist.

3. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorschaltung und die Auswerteschaltung (5) über einen Controller/Buskoppler (8) mit den STM (Specific Transmission Modul) (9) verbunden sind.

4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorschaltung, die Auswerteschaltung (5) und/oder ein Controller/Buskoppler (8) mindestens einen digitalen Signalprozessor (11) aufweisen.