DE1530410A1 - Verfahren zum UEbertragen und Auswerten von durch Zugeinwirkungen erzeugten Kennzeichen im Eisenbahnsicherungswesen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Übertragen und Auswerten von durch Zugeinwirkungen erzeugten Kennzeichen in El.senbahnsiaherungswesen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen und Auswerten Ton durch Zugeinwirkung erzeugten Kennzeichen in Bisenbahasioharungswesen, die durch Veränderung der Ossillatorsahwingkreise von Generatoren mit verschiedenen Frequenzen zu örtlich entfernten Auawerteeinriohtungen übertragen werden. Zur Überwachung des Zuglaufes und der Sicherung des ZugrOrkehrs und-der Fahrwege sind in Eisenbahasioherungawesen über die Fahrwege verteilt Mariderungeetellen angeordnet. Durch die Einwirkung der auf den fahrregen befindlichen Züge wer- den an diesen Markieruagastellen Kennzeichen erzeugt, die ei- nerseita örtliche Einrichtungen, s.B. Signale beeinflussen, und andererseits zu örtlich entfernten Einrichtungen, s.B. zu den zentralen Stellwerken, übertragen werden. Aa den MarkLeruagsatellen werden beispielsweise Gleisgeräte, seg. SoUenenkontakte, verwendet, die während der Dauer der Beeinflussung durch den Zug bsw. ein Rad des Zuges ein vom unbeeiaflussten Zustand abweichenden Kriterium abgebea. Hierbei werden in vielen Fällen Kontakte verwendet, die in Ruhesati@tand eine in wesentlichen konstante Weohselepannuag abgeibes, die unter dem aiatluss der die liawirrsiellea der Sehie- nenkontakte durohlaufenden Räder ihre Amplitude stetig oder sprunghaft ändein.
• Bin* solche bekannte Schienenkontakteinrichtung ist bei- apielsweise in Yig. 1 dargestellt, wobei ist unteren Teil der Figur diö Amplitude einer solchen Wechselspannung A (x) ale :Funktion des Ortes x der Zugachse wiedergegeben ist. In oberen Teil der Figur befindet sich gerade ein Rad in der Stellung x1 der Einwirksone des an der Schiene S befestig- ten Sahienenkontaktee SK. Überfährt ein Rad die Schiene S ton links nach rechts, so-tritt am Ausgang des Schienenkontaktes SK zuerst eine leahselspannung mit der Amplitude Ao auf, die auf den Wert A1 absinkt, wenn das Rad den Art x1 erreicht hat. Diese Wechselspannung wird zu einer in vielen fällen räumlich von den Schienenkontakten entfernten Auswerteeinrichtung übertragen, die aus den Amplitudenänderungen die Annäherung eines Zuges, seine Achszahl, Fahrtrichtung und/oder Geschwindigkeit ermittelt. Dabei kann es vorkommen, daus durch Störspannungen die im. Zuge der Übertragung diesen amplitudenmodulierten Kennzeichen hinzugefügt werden, Zugeinwirkungen vorgetäuscht oder verfälscht werden. Weiter ist es insbesondere bei ortsveränderlichen Gleisger Täten, die Schienenkontakte der oben beschriebenen Art benutsen, s.B, bei Zugvorseldern für Baustellen oder bei Ubertraguag der Zugeinwirkuag Über Yreileituagen nachteilig, dass die Amplitudender in der Auswerteeinrichtung empfangenen Weshselapannung von der veränderlichen Zeitungslänge bsw. der Leitungadäaptung beeinflusot werden. Zum Übertragen und überwachen von Signalbegriffen oder Strekkeaicriterien ist eine Sahaltuageanordnung für trequenxgeapeiste Signal- oder Zuslaufeldeeinriehtuagen bekannt, bei der durch ein- oder kontaktgesteuerte Transi- storengeneratoren verwendbare Frequenzen erzeugt werden, die wahlweise von verschiedenen Punkten Tiber eine vorzugsweise nur zweiadrige Verbindung einer Mapfangsntelle sugeheni in der die einzelnen Frequenzen in bekannter Weine ausgesiebt und gegebenenfalls verstärkt s= Auswertung eines Befehia oder einer Überwachung dienen. Hierbei werden von den einsel-# nen Transiatorengeneratoren mehrere verschiedene Frequenzen gleichseitig oder nacheinander durch Veränderung den Ossillatorenschwing'keeises erzeugt. (Patentschrift Nr. 15 551 der Deutschen Demokratischen Republik) Weiterhin ist ein Gleisge# rät bekaantt das nun Ermitteln und Kessen der Tiefe von flaehetellen an rollenden Eisenbahnrädern dient. Hierbei wird über eine dem Radumfang entsprechende Strecke zwischen Bohienenlauffläahe und Radmittelpunkt bsw. zwischen zu dienen äquidistanten Bezugsflächen der Abstand gemessen und dar- aus eine Anzeige von mit flaahatellen behafteten Rädern abgeleitet. Der Abstand zwischen denn Radspurkranz und einer an der Schiene angeordneten Bezugsfläche wird durch das Messen einer Kapazität überwacht. Aus einer auftretenden Kapazitätsänderung kann dann eine hlaahetelle an den Rädern ermittelt werden und eine Anzeige und Kennzeichnung abgeleitet werden. Dies geschieht bei dem bekannten Gleisgerät dadurch$ dass die aus einem Spurkranz und der Hilfeschiene gebildete Kapazität in frequenabestimmenden Kreis eines Ossiliators angeordnet ist, dem ein Diskriainator nachgeschaltet ist, welcher seinerseits eine auf die Geschwindigkeit und/oder den Betrag der Freciuenzänderunxen des Ossillators entsprechende Schal- Die Erfindung lÖet die Aufgabe, den Einfluss der meistens LIN. pulsförmigen Störungen und der unterschiedlichen Leitungsäätpfang bei der t?bertragmg und Auswertung von äurah Zugeinwirkungen erzeugten Kennzeichen weitestgehend =wirksam zu naoben. Dies geschieht erfiazdu4rgemäss dadurch, dass die durch die Einwirkung von Fahrzeugrädern in Schienenkontakten erseugten Kennzeichen zuerst in eine frequensmodulierte Wechselspannung umgewandelt werden, anaohliersend diene Irequen»odulierte Weohaelspannung nach ihrer Ubertragung amplitudenbegrenst und hiernach entsprechend ihrem Informationeinhalt ausgewertet wird. Hierzu wird erfinduagtgemäss eine Einrichtung verwendet, bei der an dem Ort der Zugeinwirkung mindestens ein Schienenkontakt mit einem dauernd schwingenden, in seiner nasiliatorfrequens beeinflussbaren Generator und an dem Auowerteort ein Amplitudenbegrenser mit einer nachgeschalteten Auswerteeinrichtung, der eine Umwandlervorriohtuag mit linearer und/oder nicht linearer Kennlinie zugeordnet iet, vorgesehen ist. Die das Kennseiehen beinhaltende frequensmodulierte Wechselspannung kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erzeugt werden, dann eine ton der Zugeinwirkung im Schienenkontakt erzeugte, amplitudennodulierte Spannung linear entsprechend ihrer Amplitude die arsiliatortrequens verändert. Eine besonders wirtschaftliche Einrichtung wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass eine die Kennzeichen übertragende, ton einem im Schienenkontakt vorgesehenen Generator erzeugte Weoheolopannung direkt entepreohend der nugenbliokliahen Lage der Zugeinwirkung frequensmoduliert wird. Um interne Störungen in der erfinduagsgemänsen Einrichtung ton den durch: die Zugeinwirkungen erseugt«n Kennzeichen untereoheiden %u können, werten erfindungtgemän@r als Auswerten der Informationsinhalten der frequous=odulierten Wesbeelspannuag aindentenn zwei Uswandlerrorriohtungen vorgesehen, von denen die eine Umwandlervrorriohtung die Yrequensäaderung der übertragenen Weoheelopannung in eine nahezu lineare Amplitudenänderung umwandelt und die andere Vorrichtung eine derartig nichtlineare äonelinie aufweist, daso die FrequensabweLohten von einer der Übertragenen Weahselspanaung zugeordneten Normatrequena iaoh grönneren und kleineren proquenswerten hin gleiehsinnäge Ampliimtdenändernngen gegenitber dem der Warsaaltrequens «geordneten .mplitudenwert er-geben* Zum Auswerten der von den Unwandlervorriehtmlgea ab- gegebenen amplitudemeodulierten httsgangsspannnxtgen werden in vorteilhafter Weine Auswerteninriohtungen mit an sich be- kannten ännpreohwellen verwexdeb. Die Erfindung sei an Hand der piguren 1 bin 7 beispieleweine eher erläuterte T.a den Figuren sind nur die Teile dar. gest ellt s die aus lieretündnie der Trtindung uabedingt er. forderlioh Binde Die riguren zeigen s Yige 1 einen Schienenkontakt an einer Markterstelle nit einem einwirkenden Rad und der an seines Aungang auftretenden, von den Radeiawirkmat# gen abhängigen J@ustdangsnpa@:ang; fig. 2 und 3 Beiepiele der Erseugang von trequensaoduliert4n Wdeiuelepannuagen, abhängig voa der Zugeinwirkung ; , pige 4 die ssoh«atisshe Amrdnung der eriindunpge.-mäs nee Einrichtung uad den an den eins elnea ÜbertraguaSeexten auftretenden frequennsodu# Tieriren Weehselopaanwag«; fig. uXl 6 Beispiele" bei deaen die Yreqxea=odu# latien #ler die genseioxen übertragenden Weohselnpaaanag durch aiohtlineare Glieder erssugi wird, uxd 1!'ig. "@ die Auswertung der übertragenen frequenzmodulierteax Weoheelspamung durch zwei verschiedenartige tlnwandlervorrichtungen alias unterschiedlichen Auswerten -von Zugkonnseiahen Land gtörungakennseiahen. ja Zig, 1 wird durch des die Wirkzone eines SChienenkOntaktea OK durchlaufende Rad auf der Schiene S die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von dem Radweg s in ihrer Amplitude rerändort. Ja unteren Teil der Figur ist die Aungangaspannung 1(x) abhängig von dem fgeg das Rades x dargestellt. In niohtbeein-1lusstem Zustand des Sohisnenkontakten tritt ans. Ausgang beispielsweise die Amplitude Ao sauf. Mit dem Einwirken des Ra- des wird die Ausgangsspannung derart veränderte dann mit der Radstellung x1 die Ausgangsspannung so weit abgesenkt worden tat $ dass nun lediglich die Amplitude A1 am Ausgang auftritt. Durch die seitliche Einwirkung der Räder auf den Schienenkontakt wird somit die Ausgangsspannung entsprechend der durchlaufenden Achsen in ihrer Mtplitude verändert, also an#-plitudenaoduliert. Die Fig. 2 xeißt beispielsweise die ihswandlung der ampiituk# demodulierten Ausgangospannung A (:) eines SohienOnkOntaktes SK in eine entsprechende trequensaodulierte WeoäselspaanUg mit der Frequenz ! (A). Dien wird dadurch erreichte dann die ampiitudexsnodulierte Ausgangsspannung den Schienenkontakten auf einen dauernd schwingenden, in seiner Ossillatertrequens beeinflussbaren Generator t31 eingegeben wird.
• Die LTiswandlung der durch die Radeinwirkung erzeugten Amplituden Al und Ao ist eine frequensnodulierte Weohselepannung mit den Prequensen f1 bsw. to ist in dem linken unteren Teil der gig» 2 dargestellt. Über die Leitung L wird dann diese erzeugte treqt«dulierte Weohselspamxuag zu den örtlich estteraten Auswerteort übertragen imd im der Auswertest*-riehtuag AW zur Steuerung und Überwachung weiterer Manriohtuagen @ entsprechend dem Information einhalf der übertragenes treqneasmodulierten Wechselspannung ausgewertet. In dem Bei-o spiel der Fig. ? wird die Amplitude A (x) der Ausgaagospaanusg den Schienenkontaktes SK in dem Generator Q1 :La eine etwa linear zu der Grösse der Amplitude der AUGE-'ngsspannung abhängige Prequens t (A) verändert. Zur Einsparung ran und Gehäuseteilen kann der Schienenkontakt SK und der Generator G1 ! Fig. 2, zu einer Einheit suara@mengefe.s@e# werden, fadem, wie in Fig. 3 dargestellt, frequensbestimmeade Teil-# beispielsweise die Spule Sp, in den dauernd schwingenden Generator Q2 ia Bohienenkontakt angeordnet worden. Hierdurch kann die am Ausgang den Generators G2 auftretende Weeheelspannuag direkt durch die Zugeinwirkung frequsasmoduliert werden. Die Spule Op wird, La den Schienenkontakt so angeordnet, dass in Abhängigkeit den Wegen x einen die Wirksone den Kontaktes durohlauiendeu Rades die Induktivität dieser Spule verändert wird. Die Voränderuag der Induktivität L (_) abhängig von den Radweg x ist indem linken unteren Teil der Pig. 3 dargestellt. In nicht beeinflussten Zustand des Sdhieaenkontaktes besitst dann die Spule sp eine Induktiritüt ?,o. Ein Rad in der Stelluag x vermindert dann die Indukt ivit ä.t der Spule auf den Wert L1. Durch diese Iadvktivitäteäaderung wird aua, die Oisiilatorfrsquens f (x) den Geaergtore Q2 entspreoheaoA verändert, oo dass die übertragene Wechselspannmag abhängig Einwirkungsweg x die Frequeasen to bis 11 durchläuft, alee frequensmoduliert wird. DUrsh die Zugeinwirkung auf den Sohieneakontakt siC, Fig. d., wird in dem Generator Q eine trequen»odulierte Weohselsp». aung u2 erseugtg die ner die Leitung Z als Spannung b3 satt Auswerteort erscheint und La dem Bwgrlaser H an@pütuäenbir» 6reast wird. Diese aaplitudenbesrens#e Spannung v* wird jetzt an eine Auswerteeinrichtung Auf! mit vorgesehaltetem Umandler U gegeben. Die in Generator G erzeugte frequenzmodulierte weahselopasdtnung u2 ist im linken feil der fig. 4 in Abhängigkeit der Zeit t als a2 (t) dargestellt. Hierbei ist die Frequenzbeeinflussung dnreh die periaden 14 bsw. 7,1 au- gedeutet. Während der Übertragung der Weohselspannnag n2 über die Leitung L kann diese Spannung durch Stäraagrn und durch die Leitungsdämpfung derartig beeinflusst werdeng dass an ikde der Übertragung eine Spannung u3 erscheint g wie sie in der Mittader fig. 4 dargestellt ist. Diese abhängig von der Zeit t dargestellte @pannu@sg u3 (t) wird nun dem Anplitudenbegrenser 8 saugeführt, an dessen Ausgang die entsprechende in der Big. 4 rechts mit der Amplitude u4 (1t) dargestellte frequensmodulierte Weehseispannung u4. auftritt. In der Umwandlervorriahtung U, die mit einer linearen und/oder nichtlinearen Kennlinie versehen sein kann, wird die tre# quenmodulierte Weahselapannung u4 nun nach ihren Intorarationsinhaltv d.h. nach ihren uatersehiedliohen Yrequensen, in eine aruplitudensodulierte Spannung umgewandelt und der Auswerteeinrichtung AW1 zugeführt. Die erfindungsgemässe Unriohtung kann beispielsweise auch so ausgeführt werden, dass fehlerhaft* Hetriebssustände von Teilen der Einrichtung, s.8. der Sohienenkontakte# erkannt werden. Hierzu kann die in Zig. 2 bereits beschriebene Anordnuag eines mittelbar in seiner ?requens,beeinlluseben Generators in der Form abgewandelt werdenf dass, wie in Pig. 5 gezeigt, ein nichtlinearer zusamenhang swisohen dem Ausgangskriterium A des Sohieatakontaktes und der frequens t (A) des Generators entsteht. Eine solehe Abhängigkeit kam beispielsweise durch vormagaetisierte Bisenlcernopalen oder spannungsabhängige aapasaitäten als frequensbestirmeades Moment: erreicht werden. lm diesen xalle wird dem betriebibeseiteav uabeeinflunsten Zustand den Sohienenkontakterr entsprechend dem Ausgangekritexim Ao ein lrequeaswert to der zu übertragenden Wechselspannung zugeordnet. Die Abweichung den Ausgangskriteriums A den Schienenkontaktes, soB. der AmPlieude seiner Ausgmgsspaanuag nach grösseren oder kleineren Werben hing tührdann :u einer Zrequensäaderung in gleichen Kinnes beispielsweise bei dem Ausgangskriterium A1 zu einer Frequeau f1. Damit kann ein sonst umbemerktes fehlerhaften Arbeiten den Oehienenkontaktes, s.Bo eine Zunahme seiner dusgangsspamungg wie eine no"ale Zugeinwirkung, tobt in sicheren, Sinne wiedergegeben werden. Infolge der nur einseitigen Frequensändervag werden an die Bandbreite und die Linearität der übertragmags- und Auswerteeinriohtung nur geringe Anfordermgen gesteilt. im Balle den direkt in seiner Vrequenz beeinflussten clenerators Q8# pigt 31 ist es vorteilhaft, das gleiche Prinsig am Ute der Ubertraguag bei der Auswertung anzuwenden. In diesem fall, ist dem unbeeinflussten Zustand den Sohienenkontakten SK die grequeas to den Generators G zugeordnet. Dureh den Beeinflusaungeweg x der $ugeinwirkung tritt nun am Ausgang den Generator* ß eine Wechselspannung mit der Yreque» t (s) auf, die beispielsweise ia den linwirkwegspunkt xl ei-&* tiösse f'! hat. Hierbei wird die fopaaltrequeaa to der Weohsilspannung durch die Zugeinwirkuag jeweils nach einem höheren Wert, s.B. tl hin beeinflusst. Mögliche Störassen am Sehlenenkontakt oder an der Stxonrersorgung können die abgegebene Frequenz gegenüber dem Vormalwert to wsrgrOseern oder reukleinerno verwendet mm vor der iumrteeinriohtm eine Uuwanälex@rorriohtuag UW seit einer niahtliaearra Kennlese« .i (t)" so werden alle Abweiehusgen der übertragen« Prequenz xmm Normalwort to aaeh grösssrext b«. nach kleiaeria f»q»*mrton !1 buw. tt der Arplitudenwerr *1 r®sd#-aet. U diesem Balle ist die Pxequansabweiehusg der Yfuah- gen t1 bow. 92 von der iormaltrequeas to gleich gross. Durch diese Kennlinie wird somit ein sonst unbemerktes fehlerhaftes Arbeiten des Sahienenkoataktes, bei dem die Frequenz seiner Ausgangsspannung abaimt, genau so wie eine Yrequenserhähung als Folge der Zugeinwirkung, also im sicheren sinne, wiedergegeben. Zur Uaterecheidung zwischen Zugeinwirkungskenaseiahen und des fehlerhaften Arbeiten der Einrichtung, beispielswei# se des Schienenkontaktes, kann die trequensaodulierte Weohoelspannung nach ihrer Amplitudenbegrensung beispielsweise zwei Uswandlervorriohtungen U9 und U2, gig. 17, zugeführt werden. Bierbei wandelt die ei... Ukwandlervorriohtung ü1 die Prequen$änderung zwischen to und t11 der übertragenen Wechselspannung in eine nahezu lineare "piitudenänderung zwischen A10 und A91 um, so dann as Ausgang dieser Vorrlohtung die entsprechenden Aaplitudenänderungen A1 (t) abgegeben werden. Die zweite Uawandlervorriohtung U2 weint dage- gen eine derartige nichtlineare Kennlinie auf, dass die Prequensabweiohungen von einer der übertragenen Neohselspanaung zugeordneten Vormaltrequetta to nach grösseren und klei- neren frequenswerfien t21 und f22 hin gleichsinnige Aaplitudeaänderungen beispielsweise A21 gegenüber len, der Normaltrequeas to zugeordneten "plitudenwert 120 ergeben. An dem Ausgang dieser Unnrandlervorriohtung U2 tritt somit eine Span. aung mit der Amplitudenänderung 12 (t) auf. In der den Unwandlexhrorriahtuagen naohgesahalteten iuswerteeinriohtung worden aua die Aaplitudenänderungea 11 (t) der ernten Uawandlerrorriohtuag ifl ale Zugeinwiräungskennseichen und die Amplitudenänderungea A2 (t) der anderen lorriehtmg U2 als Meldungen über die Fehlfunktion des Schienenkontaktes verarbeitet» Durch das Verfahren und den zugehörigen Mariohtuxgrn gmäsa der Brtindmng wird aonit zugleich die Übertra- g=gesiaherheit der Zugeinwirkung wesentüah verbeasext, und die Sichere Erfassung von Störungen en dem Gleiage. rät ermöglicht.

Claims (1)

1. Pateatansprüahe einwirkungen erzeugten Kennzeichen für EisenbahnsioherUfgswesen, die durch Veränderung der Oszillatorsohwingkreise von Generatoren mit verschiedenen Prequensen svt örtlich entfernten Auswerteeinriohtuagen übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Ein. wirkeng von Fahrzeugrädern in 3*hienenkontakten (s.H. SK, Fig. 1) erzeugten Kennzeichen (s.H. Achsimpulse) zuerst in eine frequensmodulierte Wechselspannung (u2, Fig. 4) umgewandelt werden, anschliessend diese fre# quensmodulierte :eohselopanntmg (u3) nach ihrer Übertragung amplitudenbegrenst und hiernach entsprechend ihrem Informationsinhalt ausgewertet wird. 2. Einrichtung zur Durohtührung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dann an dem Ort der Zugeinwirkung mindestens ein Schienenkontakt (ßK, fig. 4) mit einem dauernd eohwingenden, in seiner Oasillatorfrequens beeinflunsbaren Generator (G) und an dem Auswerteort ein Ampiitudenbegrenser (H) mit einer nachgeschalteten Auswerteeinriahtuag (AWI), der einte Urwand-. .lervorriahtung (U) mit linearer und/oder nichtlinearer Kennlinie zugeordnet ist, vorgesehen ist. 3» Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Zugeinwirkung in $ahienenxontakt (0K, Pig. 1) erzeugte ampiitudemtodulierte Spannung linear entsprechend ihrer Amplitude (s.H. Ae und A'1) die Oesillatortrequens (s. $. to und f1, Fig. 2) verändert. 4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadureh gekennzeichnet, dass eine die Kennzeichen; übertragende, von eines, in Schienen- xontakt torgesehenen Generator (G2, Yigi 3) erzeugte Weehselepannung direkt entsprechend der augenblicklichen tage der Zugeinwirk=g frequensaoduliert wird. $inriohtung nach .An,,epruoh 2 und einem, der Anaprüahe 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, das$ zum Auswerten des Informationsinhalts der frequensanodulierten Weehe selspannumg mindestens zwei Uawandlervorriohtuagen (IM und U2, rig. 7) vorgesehen sind, Ton denen die eine 'gmwandi ervorri ohtun g (! * i!. tT1 ) die Pre quens änderuag (z.8. zwischen to und tll) der übertragenen `deohselspaan=g in eine nahasu lineare Aaplitudeaäaderu4 (:*B. zwischen A1® und A11) uawandelt, und die andere Vorrichtung (U2) eine derartig nichtlineare Kennlinie aufweist, dass die Yrequensabweiahuagen mit einer der übertragenen Wechselspannung zugeordneten quens (to) nach grösseren und kleineren Frequenswerten (a*B. 121 bacw. 922) gleichsinnige Amplitudenäadermgen (s.B* A21) gegenüber dem der Noraaltrequeas (to) zugeordneten Aaplitudeawert (A20) ergeben. 6. Binriehbung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwundung von @uswerbeeiuricltungen (s.8. AW1 ! Zig. 4) mit an sich bekannten Aaspreohsehwellea.