DE1294415B

DE1294415B - Device for distance and speed measurement on railway vehicles with train control systems

Info

Publication number: DE1294415B
Application number: DE1963S0084740
Authority: DE
Inventors: Baehker; Dipl-Ing Friedrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-04-18
Filing date: 1963-04-18
Publication date: 1969-05-08
Also published as: DK111804B

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Weg-und Geschwindigkeitsmessung auf Eisenbahnfahrzeugen mit Zugbeeinflussungsanlagen, in der ein mit einem Fahrzeugrad gekuppeltes Teil die von einem Schwingungsgenerator einer Auswerteeinrichtung zugeführten Signale durch induktive oder kapazitive Beeinflussung innerhalb vorgegebener Grenzen frequenzmoduliert. The invention relates to a device for measuring distance and speed on railway vehicles with train control systems, in which one with a vehicle wheel coupled part fed from a vibration generator to an evaluation device Signals through inductive or capacitive influence within specified limits frequency modulated.

Es ist bekannt, derartige Messungen auf Fahrzeugen dadurch zu ermöglichen, daß im wesentlichen mechanische Übertragungsmittel zwischen einem Fahrzeugrad und einer Auswerteeinrichtung vorgesehen sind. Diese mechanischen tJbertragungsmittel unterliegen jedoch einem bedeutenden Verschleiß. It is known to enable such measurements on vehicles by that essentially mechanical transmission means between a vehicle wheel and an evaluation device are provided. These mechanical means of transmission however, are subject to significant wear.

Aus der USA.-Patentschrift 2455 345 ist eine Meßeinrichtung zum Bestimmen der Drehzahl einer Welle durch Anderung der Kapazität eines Oszillatorschwingkreises und Auswerten der dadurch in der Frequenz modulierten Oszillatorspannung bekannt. Diese Meßeinrichtung genügt jedoch nicht den Sicherheitsanforderungen in der Eisenbahnsicherungstechnik. From the United States patent specification 2455 345 a measuring device for determining the speed of a shaft by changing the capacitance of an oscillator circuit and evaluation of the oscillator voltage, which is thereby modulated in frequency, is known. However, this measuring device does not meet the safety requirements in railway safety technology.

Es ist ferner bekannt, zur Messung der Drehzahl einer Welle einen mitrotierenden permanenten Magneten anzubringen und von in einer zugeordneten Spule induzierten elektrischen Signalen Impulse abzuleiten, die eine Zählanordnung speisen. It is also known to measure the speed of a shaft to attach co-rotating permanent magnets and from in an associated coil induced electrical signals to derive pulses that feed a counting arrangement.

Hierbei ist jedoch die in der Spule induzierte Spannung proportional der Wellendrehzahl. Das bedeutet, daß bei geringen Drehzahlen nur geringe Spannungen entstehen. Hierdurch besteht die Gefahr, daß nicht alle Impulse gezählt werden, was zu fehlerhaften Wegmessungen führen kann.Here, however, the voltage induced in the coil is proportional the shaft speed. This means that at low speeds only low voltages develop. This means that there is a risk that not all pulses are counted, which can lead to incorrect path measurements.

In einer bekannten Einrichtung werden zur genauen Streckenmessung für die Übertragung der Fahrzeugradbewegung nach einer Auswerteeinrichtung andere elektrische Mittel benutzt. Hierbei ist mit dem als Meßrad dienenden Rade des Fahrzeuges ein elektronischer Impulsgeber gekuppelt, der von einem elektrischen Schwingungsgenerator beaufschlagt ist. Außerdem ist an den Impulsgeber ein elektrischer Impulszähler angeschlossen, der nach Abzählung einer der vorgegebenen Wegstrecke entsprechenden Impulszahl die gewünschten Vorgänge auslöst. Der elektronische Impulsgeber besteht aus einer Wechselstrombrücke, von der ein Zweig aus einer mit dem Meßrad gekoppelten, veränderlichen Induktivität besteht. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß Störungen des Schwingungsgenerators und/oder des Impulsgebers nicht angezeigt werden und dabei der gleiche Zustand besteht wie bei stillstehendem Fahrzeug, d. h., es werden keine Impulse abgegeben. Da die Einrichtung direkt auf das Auslösen von Zugsicherungseinrichtungen einwirkt und diese Störungen nicht angezeigt werden, können erhebliche Gefahrenmomente entstehen. Außerdem ist es nicht möglich, mit dieser Einrichtung laufend die Fahrzeuggeschwindigkeit anzuzeigen. In a known device are used for precise distance measurement for the transmission of the vehicle wheel movement to an evaluation device other electrical means used. Here is with the wheel of the vehicle serving as a measuring wheel an electronic pulse generator coupled to that of an electrical vibration generator is applied. There is also an electrical pulse counter on the pulse generator connected, which corresponds to one of the specified distances after counting Number of pulses triggers the desired processes. The electronic pulse generator exists from an alternating current bridge, one branch of which consists of a variable inductance. This device has the disadvantage that interference of the vibration generator and / or the pulse generator are not displayed and thereby the same condition exists as when the vehicle is stationary, i.e. i.e. there won't be any Pulses delivered. Since the device directly reacts to the triggering of train protection devices has an effect and these faults are not displayed, there can be considerable danger develop. In addition, it is not possible to continuously monitor the vehicle speed with this device to display.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und durch das kontaktlose Umformen der Raddrehzahl eine konstante Wechselspannung mit einer der Raddrehzahl proportionalen Frequenz zu erzeugen, wobei die Einrichtung ständig, also auch bei Stillstand des Fahrzeugs, überwachbar ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zum Steuern der Auswerteeinrichtung ein an sich bekannter Demodulator für frequenzmodulierte Schwin- gungen vorgesehen ist, der eine Wechselspannung mit konstanter Amplitude und der Raddrehzahl proportionaler Frequenz für ein Wegmeßgerät bzw. Geschwindigkeitsmeßgerät sowie eine von der Frequenzmodulation unabhängige Richtspannung abgibt, die zum Steuern eines das Schwingen des Generators überwachenden Gerätes verwendet ist. The invention is based on the object of avoiding these disadvantages and a constant alternating voltage thanks to the contactless conversion of the wheel speed with a frequency proportional to the wheel speed, the device can be monitored constantly, even when the vehicle is at a standstill. According to the invention this is achieved in that a per se to control the evaluation device well-known demodulator for frequency-modulated oscillation is provided, the one AC voltage with constant amplitude and frequency proportional to the wheel speed for a position measuring device or speed measuring device as well as one of the frequency modulation emits independent directional voltage, which is used to control the oscillation of the generator monitoring device is used.

Der Gegenstand der Erfindung und weitere Erfindungsmerkmale sind nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. The subject matter of the invention and further features of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing, for example.

Fig. 1 zeigt eine Einrichtung zur Wenn und Geschwindigkeitsmessung, bei der durch ein sich drehendes Teil frequenzmodulierte Schwingungen erzeugt werden, die einen Demodulator speisen. Fig. 1 shows a device for if and speed measurement, in which frequency-modulated vibrations are generated by a rotating part, which feed a demodulator.

F i g. 2 zeigt den Wechselspannungsverlauf am Ausgang des Demodulators in Abhängigkeit von der Generatorfrequenz. F i g. 2 shows the alternating voltage curve at the output of the demodulator depending on the generator frequency.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung speist ein Transistorgenerator einen Generatorschwingkreis mit der Wicklung L und dem Kondensator C. Die Wicklung L sowie eine Rückkopplungswicklung und eine die Auswerteeinrichtung speisende Wicklung E sind auf einem Kern K angebracht, dessen magnetischer Kreis durch die Teile Kl und K2 verändert wird, die auf einer mit dem nicht dargestellten Fahrzeugrad gekuppelten Welle W sitzen. In the circuit arrangement shown in FIG. 1, a transistor generator feeds a generator oscillating circuit with the winding L and the capacitor C. The winding L as well as a feedback winding and a winding that feeds the evaluation device E are attached to a core K, whose magnetic circuit through the parts Kl and K2 is changed on a coupled with the vehicle wheel, not shown Wave W sit.

Hierdurch ändert sich beim Drehen der Welle W die Frequenz des Generators. Bei der dargestellten Lage des Teiles Kl im Luftspalt des Kernes K schwingt der Generator mit der Frequenz 11 und bei nicht geschlossenem magnetischem Kreis, nämlich nach einer Drehung der Welle W um 900, wird eine Frequenz f2 erzeugt. Zwischen diesen beiden vorgegebenen Frequenzen liegt die MittenfrequenzfO. Mit dieser Frequenz schwingt der Generator bei einer Mittelstellung des Teiles K1 bzw. K2.As a result, when the shaft W rotates, the frequency of the generator changes. In the illustrated position of the part Kl in the air gap of the core K oscillates Generator with frequency 11 and with the magnetic circuit not closed, namely after a rotation of the shaft W by 900, a frequency f2 is generated. Between these The center frequency f0 lies between the two specified frequencies. It vibrates with this frequency the generator with a middle position of the part K1 or K2.

Wenn die Welle W durch das Fahrzeugrad in Drehungen versetzt wird, gibt der Schwingungsgenerator über die Wicklung E eine in der Frequenz modulierte Wechselspannung an einen DemodulatorD für frequenzmodulierte Schwingungen ab. Bei stillstehendem Rad hat diese abgegebene Wechselspannung je nach Lage des Teiles K1 bzw. K2 eine Frequenz zwischen fl und 12. Als Demodulator ist ein Ratiodetektor vorgesehen, der über die Klemmen X1 und X2 eine Wechselspannung Ua mit konstanter Amplitude und der Raddrehzahl proportionaler Frequenz und zusätzlich über die Klemmen X 3 und X 4 eine von der Frequenzmodulation unabhängige, konstante Richtspannung Uo abgibt. Diese beiden Ausgangsspannungen des Ratiodetektors speisen in der Auswerteeinrichtung die verschiedensten Geräte. An die Klemmehr3 und X4 des Ratiodetektors ist ein Gleichspannungsüberwacher G angeschlossen, der das Schwingen des Generators überwacht. Hierdurch ist es möglich, das Schwingen des Generators auch während des Stillstandes des Fahrzeuges, also bei nicht frequenzmodulierten Generatorschwingungen, zu kontrollieren. Als Geschwindigkeitsanzeiger dient ein entsprechend geeichter Frequenzmesser F, welcher über die Klemmen X1 und X2 mit der Wechselspannung Ua gespeist wird. Der Frequenzmesser kann ein Zähler sein, der bei jeder Halbwelle der Wechselspannung einen Zählschritt macht und dessen innerhalb einer vorgegebenen Zeit erreichte Zählstellung als Maß für die Geschwindigkeit gilt. When the shaft W is rotated by the vehicle wheel, the oscillation generator gives a modulated frequency via the winding E. AC voltage to a demodulatorD for frequency-modulated oscillations. at a stationary wheel has this output alternating voltage depending on the position of the part K1 and K2 have a frequency between fl and 12. A ratio detector is used as the demodulator provided, the an alternating voltage Ua with constant via the terminals X1 and X2 Amplitude and the wheel speed proportional frequency and additionally via the terminals X 3 and X 4 are a constant rectified voltage that is independent of the frequency modulation Uo gives up. These two output voltages from the ratio detector feed the evaluation device the most varied of devices. A DC voltage monitor is connected to terminals 3 and X4 of the ratio detector G connected, which monitors the oscillation of the generator. This makes it possible the oscillation of the generator even when the vehicle is at a standstill, that is in the case of non-frequency-modulated generator oscillations. As a speed indicator an appropriately calibrated frequency meter F is used, which is connected to terminals X1 and X2 is fed with the alternating voltage Ua. The frequency meter can be a counter be, who makes a counting step with every half-wave of the alternating voltage and that counting position reached within a specified time as a measure of the speed is applicable.

In der Auswerteeinrichtung ist ferner ein über einen Hochpaß H angeschlossenes Gerät A vorgesehen, das bei der einer vorgegebenen Höchstgeschwindigkeit entsprechenden Frequenz der Wechselspannung Ua ein Warnsignal auslöst. Insbesondere hierfür ist es von Vorteil, wenn an der Welle W mehr als zwei den magnetischen Kreis des Generators beeinflussende Teile vorhanden sind, weil sich dann eine Wechselspannung Ua höherer Frequenz ergibt und sich dadurch der Hochpaß mit kleineren Bauelementen ausführen läßt. In the evaluation device there is also an H connected via a high-pass filter Device A provided, that at a given maximum speed corresponding frequency of the alternating voltage Ua triggers a warning signal. In particular for this it is advantageous if more than two of the magnetic circuit on the shaft W of the generator influencing parts are present, because then there is an alternating voltage Among other things, a higher frequency results and this results in the high-pass filter with smaller components can be carried out.

Als Wegmeßgerät ist an die Klemmen X1 und X2 ein Impulszähler J über eine Triggerschaltung mit den Triggern T1 und T2 angeschlossen. Hierbei gibt der Trigger T 1 bei Erreichen einer Triggerschwelle Ual in jeder positiven Halbwelle und der Trigger T2 bei Erreichen einer Triggerschwelle Ua2 in jeder negativen Halbwelle der Wechselspannung (F i g. 2) einen Impuls an den Impulszähler J. Ein von diesen Impulsen außerdem gesteuerter überwachen U löst jeweils dann über den Melder M eine Störungsmeldung aus, wenn die Impulse nicht ordnungsgemäß in abwechselnder Reihenfolge eintreffen. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn durch eine Störung im Generator nur Frequenzen erzeugt werden, die unterhalb der Frequenz J2 oder oberhalb der Frequenz fl liegen. Dieser Frequenzüberwacher U ist aus zwei zweistufigen Schieberegistern S1 und S2 aufgebaut. Der Einstelleingang 1 des Schieberegisters S1 und der Rückstelleingang 22 des Schieberegisters S2 sind mit dem Trigger Tl, der Einstelleingang 2 des Schieberegisters S2 und der Rückstelleingang 11 des Schieberegisters S1 sind mit dem Trigger T 2 verbunden. An die Ausgänge der beiden Schieberegister ist ein Melder M angeschlossen. Die Wirkungsweise dieses Überwachers U ist folgende: Solange die Generatorfrequenz bei Frequenzmodulation innerhalb der vorgegebenen Grenzen fl und f2 liegt und beide Trigger T1 und T2 abwechselnd Impulse abgeben, wird die erste Stufe jedes Schieberegisters abwechselnd eingestellt und wieder zurückgestellt, ohne daß diese Stufe einen Impuls an die zugehörige zweite Stufe gibt. Wenn infolge einer Störung nur noch ein Trigger Impulse an das zugeordnete Schieberegister abgibt, so fehlen dessen Rückstellimpulse, nämlich diejenigen des nicht mehr ansprechenden Triggers. A pulse counter J is connected to terminals X1 and X2 as a measuring device a trigger circuit with the triggers T1 and T2 connected. Here the Trigger T 1 when a trigger threshold Ual is reached in every positive half-wave and the trigger T2 when a trigger threshold Ua2 is reached in every negative half-wave the alternating voltage (FIG. 2) sends a pulse to the pulse counter J. One of these Monitoring impulses also controlled U then triggers one via the detector M. Fault message from, if the impulses are not correctly in alternating order arrive. This can be the case, for example, when due to a fault in the generator only frequencies are generated that are below or above the frequency J2 the frequency fl lie. This frequency monitor U consists of two two-stage shift registers S1 and S2 built. The setting input 1 of the shift register S1 and the reset input 22 of the shift register S2 are connected to the trigger T1, the setting input 2 of the shift register S2 and the reset input 11 of the shift register S1 are connected to the trigger T 2 tied together. A detector M is connected to the outputs of the two shift registers. The mode of operation of this monitor U is as follows: As long as the generator frequency in the case of frequency modulation, lies within the specified limits fl and f2 and both Triggers T1 and T2 alternately emit pulses, becomes the first stage of each shift register alternately set and reset again without this stage receiving an impulse to the corresponding second stage. If, as a result of a fault, there is only one trigger Sends pulses to the assigned shift register, its reset pulses are missing, namely those of the no longer responding trigger.

Dann wird die durch Einstellen der ersten Stufe eingespeicherte Information von der ersten Stufe dieses Schieberegisters an dessen zweite Stufe weitergegeben.Then the information stored by setting the first stage becomes passed from the first stage of this shift register to its second stage.

Diese zweite Stufe betätigt dann den Melder M.This second stage then activates detector M.

Anstatt der von den Triggern abgegebenen Impulse kann auch die Amplitude der den Triggern zugeführten Wechselspannung Ua überwacht werden. Hierzu wird an die Klemmen X1 undXZ ein tZberwachungsrelais V über zwei Zenerdioden Z1 und Z2 angeschlossen, deren Zenerspannung entsprechend dem zu überwachenden Grenzwert Usa 3 bzw. Usa 4 der Wechselspannungsamplitude gewählt ist. Beim Überschreiten dieser Grenzwerte spricht das Überwachungsrelais V an und meldet die Störung. Instead of the pulses emitted by the triggers, the amplitude can also be used the AC voltage Ua supplied to the triggers can be monitored. This is done at terminals X1 and XZ are connected to a monitoring relay V via two Zener diodes Z1 and Z2, their Zener voltage according to the limit value Usa 3 or Usa 4 to be monitored the alternating voltage amplitude is selected. When these limit values are exceeded the monitoring relay V responds and reports the fault.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann die Frequenz des Generatorschwingkreises auch durch eine entsprechende Beeinflussung des Schwingkreiskondensators C proportional der Raddrehzahl geändert werden. The application of the invention is not to the illustrated embodiment limited. For example, the frequency of the generator oscillating circuit can also through a corresponding influence on the resonant circuit capacitor C proportional to the Wheel speed can be changed.

Claims

For the subjects of subclaims 2 to 5 is only in context with claim 1 protection sought.

Claims: 1. Device for if and speed measurement on railway vehicles with train control systems, in which one with a vehicle wheel coupled part fed from a vibration generator to an evaluation device Signals through inductive or capacitive influence within specified limits frequency-modulated, characterized in that for controlling the evaluation device a known demodulator (ratio detector D) for frequency-modulated oscillations is provided, the an alternating voltage (Ua) with constant amplitude and the wheel speed proportional frequency for a position measuring device (1) or speed measuring device (F) as well as a directional voltage (Uo) independent of the frequency modulation, which used to control a device (G3) that monitors the oscillations of the generator is.

2. Device according to claim 1, characterized in that as a distance measuring device a pulse counter (J) is provided, which via a trigger circuit (T1 and T2) is controlled by the alternating voltage (Ua) emitted by the demodulator.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the trigger circuit (T1 and T2) in each case for the positive and the negative half-wave the alternating voltage (Ua) generates a pulse and one controlled by these pulses Uberwacher (U) actuates a malfunction indicator (M) if the pulses are not alternating Order arrive.

4. Device according to claim 1, characterized in that as a frequency meter a counter is provided, the counting position of which is reached within a predetermined time as a measure of the speed.

5. Device according to claim 1, characterized in that in the Evaluation device a device (A) connected via a high-pass filter (N) is provided is that at the frequency corresponding to a given maximum speed the alternating voltage triggers a warning signal.