DE19719226C1 - Verfahren zur Ermittlung von Witterungsverhältnissen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Witterungsverhältnissen, insbesondere zum Zwecke der Akti­ vierung einer Gleisanlagenbeheizung, wobei die Luftfeuch­ tigkeit bei Umgebungstemperaturen im Bereich des Gefrier­ punktes gemessen wird. - Witterungsverhältnisse meint im Rahmen der Erfindung insbesondere die Luftfeuchtigkeit, aber auch die Umgebungstemperatur bzw. Lufttemperatur und/oder Niederschläge in Form von Regen oder in fester Form, d. h. in Form von Schnee- und/oder Eisniederschlägen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere zur An­ steuerung einer Gleisanlagenbeheizung, vorzugsweise einer Weichenheizung, eingesetzt. Mit anderen Worten wird bei Feststellung bzw. bei Messung bestimmter Witterungsverhält­ nisse die Gleisanlagenbeheizung eingeschaltet, um ein uner­ wünschtes Vereisen bzw. Festfrieren von Gleisanlagenbe­ standteilen zu verhindern. Luftfeuchtigkeit meint im Rahmen der Erfindung den in der atmosphärischen Luft enthaltenen Wasserdampf. - Die Erfindung betrifft fernerhin eine Vor­ richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Aus DE-PS 24 33 523 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der Schnee- und Eisniederschläge, insbesondere auf Gleis­ anlagen, über zwei den Niederschlägen ausgesetzte und jeweils eine leitende Fläche aufweisende Elektroden, gemes­ sen werden sollen. Die beiden Elektroden sind übereinander mit einem zwischengeschalteten Spalt in einer im wesentli­ chen senkrechten Ebene angeordnet. Regenwasser kann auf diese Weise ungehindert abfließen, ohne daß ein Wider­ standsabfall zwischen den Elektroden zustandekommt. Nieder­ schläge in Form von Schnee oder Hagel bleiben auf einer von der unteren Elektrode gebildeten Dachfläche liegen und es soll hierdurch eine leitende Verbindung zwischen den Elek­ troden entstehen. Vorzugsweise ist eine Abtauheizung vorge­ sehen, damit der Schnee oder das Eis durch Abtauen wieder entfernt werden können. Die bekannte Vorrichtung zeichnet sich zunächst durch einen aufwendigen Aufbau aus. Im übri­ gen gewährleisten Eis oder Schnee, die den Spalt zwischen den Elektroden überbrücken, allenfalls eine geringfügige Leitfähigkeit und somit kann ein Widerstandsabfall nicht funktionssicher gemessen werden. Die Genauigkeit der Mes­ sung läßt daher stark zu wünschen übrig. Außerdem kann die Luftfeuchtigkeit bei Umgebungstemperaturen im Bereich des Gefrierpunktes mit der bekannten Vorrichtung nicht gemessen werden.

Aus GB 2 288 465 A ist fernerhin ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Messung der Luftfeuchtigkeit bekannt. Die Vorrichtung weist einen Feuchtigkeitsfühler auf, an den ein Peltier-Element angeschlossen ist. Die Betriebstemperatur des Feuchtigkeitsfühlers wird mit Hilfe des Peltier- Elementes eingestellt, um den optimalen Bereich für die Sensortemperatur zu erreichen. Der Feuchtigkeitsfühler wird mit Hilfe des Peltier-Elementes je nach Luftfeuchtigkeit oder Temperatur entweder abgekühlt oder erhitzt, um eine hohe Meßgenauigkeit zu erreichen. Für eine funktionssichere Messung der Luftfeuchtigkeit bei Umgebungstemperaturen im Bereich des Gefrierpunktes eignet sich das bekannte Verfahren bzw. die bekannte Vorrichtung nicht.

Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zu­ grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem die Witterungsverhältnisse bei Umgebungstemperatu­ ren im Bereich des Gefrierpunktes und insbesondere die Luftfeuchtigkeit sehr exakt und funktionssicher ermittelt werden können. Fernerhin liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die sich durch einen einfachen und wenig aufwendigen Aufbau auszeichnet. - Umgebungstemperatu­ ren bzw. Lufttemperaturen im Bereich des Gefrierpunktes meint im Rahmen der Erfindung insbesondere Temperaturen im Bereich von 0°C bis 5°C.

Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung von Witterungsverhältnissen, insbesondere zum Zwecke der Aktivierung einer Gleisanlagen­ beheizung, wobei die Luftfeuchtigkeit bei Umgebungstempera­ turen im Bereich des Gefrierpunktes gemessen wird,
wobei die Widerstandsänderung, die die Fühlerfläche eines elektrischen Feuchtigkeitsfühlers durch abgeschiedene Luft­ feuchtigkeit erfährt, elektronisch ausgewertet wird,
wobei die Fühlerfläche während einer vorgegebenen Zeit­ spanne unter die Umgebungstemperatur abgekühlt wird und an­ schließend während einer vorgegebenen Zeitspanne auf eine Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur erwärmt wird und wobei Abkühlung und Erwärmung fortlaufend alternierend durchgeführt werden. - Es versteht sich, daß das erfin­ dungsgemäße Verfahren auch so geführt werden kann, daß zu­ erst erwärmt und anschließend abgekühlt und dann Erwärmung und Abkühlung fortlaufend alternierend durchgeführt werden. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung beträgt die Zeitspanne der Abkühlung und/oder die Zeitspanne der Erwär­ mung 3 bis 10 Minuten, vorzugsweise 5 bis 8 Minuten, sehr bevorzugt etwa 7 Minuten. Vorzugsweise entspricht die Ab­ kühlungszeitspanne der Erwärmungszeitspanne. Mit anderen Worten wird die Fühlerfläche beispielsweise 7 Minuten lang gekühlt und anschließend 7 Minuten lang erwärmt und darauf­ hin wieder 7 Minuten lang abgekühlt, und so weiter fort. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung beträgt die Abkühlung und/oder die Erwärmung gegenüber der Umge­ bungstemperatur bzw. Lufttemperatur jeweils 2°C bis 8°C, vorzugsweise 4°C bis 6°C, bevorzugt etwa 5°C. Zweckmäßi­ gerweise wird sowohl bei der Abkühlung als auch bei der Erwärmung die gleiche Temperaturdifferenz gegenüber der Umgebungstemperatur erzeugt. Vorzugsweise ist die Fühler­ fläche des elektrischen Feuchtigkeitsfühlers im wesentli­ chen eben ausgeführt. Zweckmäßigerweise ist die Fühler­ fläche im Meßbetrieb im wesentlichen senkrecht zur Erdober­ fläche angeordnet.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine sehr exakte und funktionssichere Luftfeuchtigkeitsmessung bei Umgebungstemperaturen bzw. Lufttemperaturen nahe des Gefrierpunktes möglich ist, wenn die alternierende Kühlung und Erwärmung der Fühlerfläche des Feuchtigkeitsfühlers durchgeführt wird. Die Abkühlung der Fühlerfläche fördert die Kondensation der in der Luft enthaltenen Feuchtigkeit auf der Fühlerfläche. Bei Temperaturen im Bereich des Gefrierpunktes findet dabei aber leicht eine Vereisung der Fühlerfläche statt. Die anschließende Erwärmung der Fühler­ fläche verhindert zumindest eine dauerhafte Vereisung, die eine exakte Messung der Luftfeuchtigkeit unmöglich machen würde. Im Ergebnis kann der durch die kondensierte Feuch­ tigkeit hervorgerufene Widerstandsabfall in der Fühler­ fläche sehr genau mit einer Meßschaltung ermittelt werden und zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren bei den sehr niedrigen Temperaturen durch geringe Störanfälligkeit aus. Hervorzuheben ist, daß bei Witterungsbedingungen, die zu einer Reifbildung führen, auch die Luftfeuchtigkeit, die für diese Reifbildung verantwortlich ist, funktions­ sicher erfaßt werden kann. Nach bevorzugter Ausführungs­ form, der im Rahmen der Erfindung besondere Bedeutung zukommt, wird die Umgebungstemperatur bzw. Lufttemperatur mit einer Temperaturmeßeinrichtung gemessen und wird der Feuchtigkeitsfühler nur dann aktiviert, wenn die gemessene Umgebungstemperatur unterhalb von 5°C, vorzugsweise unter­ halb von 3°C, liegt. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß der Feuchtigkeitsfühler nur bei Umgebungstemperaturen im Bereich des Gefrierpunktes bzw. knapp oberhalb des Gefrierpunktes eingeschaltet wird. Wenn durch kondensierte Luftfeuchtigkeit ein bestimmter Widerstandswert der Fühler­ fläche unterschritten wird, erzeugt eine elektrische Meß­ schaltung ein Aktivierungssignal. Vorzugsweise wird dieses Aktivierungssignal im Rahmen der Erfindung zur Ansteuerung bzw. Einschaltung einer Gleisanlagenbeheizung, insbesondere Weichenheizung, eingesetzt. Erfindungsgemäß wird somit gewährleistet, daß diese Beheizung nur bei Umgebungstempe­ raturen im Bereich des Gefrierpunktes und bei einer entsprechenden Luftfeuchtigkeit eingeschaltet wird, so daß eine Vereisung der Gleisanlage effektiv verhindert wird. - Nach bevorzugter Ausführungsform, der im Rahmen der Erfin­ dung ebenfalls besondere Bedeutung zukommt, werden Nieder­ schläge mit einem beheizten elektrischen Nässefühler durch Widerstandsabfall in einer Nässefühlerfläche gemessen und wird der Feuchtigkeitsfühler nur aktiviert, wenn kein Niederschlag registriert wird und die gemessene Umge­ bungstemperatur unterhalb von 5°C, vorzugsweise unterhalb von 3°C, liegt. Die Beheizung des elektrischen Nässefüh­ lers hat den Zweck, daß die Luftfeuchtigkeit auf diesem Fühler nicht kondensiert und somit auch nicht registriert wird. Dagegen werden Niederschläge sowohl in Form von Regen als auch in Form von Schnee- und/oder Eisniederschlägen gemessen. Der Schnee bzw. das Eis schmilzt durch die Behei­ zung der Nässefühlerfläche und das resultierende Schmelz­ wasser führt zu dem Widerstandsabfall in der Nässefühler­ fläche. Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß ein Anzeige­ signal erzeugt wird, wenn mit dem Nässefühler Niederschlag gemessen wird und die gemessene Umgebungstemperatur unter­ halb von 5°C, vorzugsweise unterhalb von 3°C liegt. Das Anzeigesignal führt dann beispielsweise zur Aktivierung einer Gleisanlagenbeheizung ohne daß der Feuchtigkeits­ fühler eingeschaltet wird bzw. eingeschaltet werden muß. Insbesondere durch die Kombination der beschriebenen Maß­ nahmen wird sehr funktionssicher in Abhängigkeit von den Witterungsverhältnissen das Anzeigesignal erzeugt und wird beispielsweise die Gleisanlagenbeheizung sofort eingeschal­ tet, wenn eine der genannten Bedingungen erfüllt ist, die zur Vereisung der Gleisanlage führen könnte. Aufgrund der Kombination der Maßnahmen wird die Gleisanlagenbeheizung auch in Grenz- bzw. Zweifelsfällen sofort eingeschaltet. Andererseits kann durch die erfindungsgemäß exakte Ermitt­ lung der Witterungsbedingungen die Gleisanlagenbeheizung sehr gezielt ein- bzw. abgeschaltet werden, so daß eine energiesparende Beheizung gewährleistet ist.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, - mit elektrischem Feuchtig­ keitsfühler zur Messung der Luftfeuchtigkeit und ange­ schlossener Meßschaltung zur Registrierung einer Wider­ standsänderung, wobei der Feuchtigkeitsfühler zumindest eine Fühlerfläche mit zwei Fühlerelektroden aufweist, wobei an die Fühlerfläche ein Peltier-Element zum alternierenden Abkühlen und Erwärmen der Fühlerfläche angeschlossen ist und wobei der Feuchtigkeitsfühler an eine elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung angeschlossen ist. - An das Peltier-Element ist zweckmäßigerweise ein Kühlkörper angeschlossen. Die Erfindung macht sich den sogenannten Peltier-Effekt zunutze, bei dem zunächst der Fühlerfläche Wärme entzogen wird und diese zum Kühlkörper transportiert wird, so daß eine Abkühlung der Fühlerfläche resultiert. Durch Umpolung der Spannungsquelle des Peltier-Elementes wird anschließend eine Erwärmung der Fühlerfläche erreicht, indem mit dem Peltier-Element dem Kühlkörper Wärme entzogen und der Fühlerfläche zugeführt wird.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist eine Temperaturmeßeinrichtung zur Messung der Umgebungstempera­ tur über die elektronische Steuer- und/oder Regeleinrich­ tung an den Feuchtigkeitsfühler angeschlossen. Insoweit kann erfindungsgemäß der Feuchtigkeitsfühler erst dann aktiviert werden, wenn die Umgebungstemperatur einen be­ stimmten Temperaturwert knapp oberhalb des Gefrierpunktes, beispielsweise 5°C oder bevorzugt 3°C, unterschreitet. - Vorzugsweise ist ein elektrischer beheizter Nässefühler zur Messung von Niederschlägen über die elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung an den Feuchtigkeitsfühler ange­ schlossen, wobei dieser elektrische Nässefühler zumindest eine Nässefühlerfläche mit zwei Nässefühlerelektroden auf­ weist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß bei Registrie­ rung von Niederschlägen mit dem Nässefühler der elektrische Feuchtigkeitsfühler nicht aktiviert bzw. eingeschaltet wird oder ausgeschaltet wird. - Die Patentansprüche 9 bis 12 betreffen weitere bevorzugte Ausführungsformen der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung.

Nachfolgend wird die Vorrichtung zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens anhand einer lediglich ein Aus­ führungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des elektrischen Feuchtigkeitsfühlers der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung,

Fig. 2 einen Schnitt A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Nässefühlers der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Fühlerfläche eines erfin­ dungsgemäßen Feuchtigkeitsfühlers und/oder Nässe­ fühlers,

Fig. 5 eine Vorderansicht einer Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen elektrischen Feuchtig­ keitsfühler 1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der Luftfeuchtigkeit. Der Feuchtigkeitsfühler 1 ist über elektrische Leitungen 2 an eine nicht näher dargestellte Meßschaltung zur Registrierung einer Widerstandsänderung bzw. eines Widerstandsabfalls angeschlossen. Der Feuchtig­ keitsfühler 1 weist im Ausführungsbeispiel eine Fühler­ fläche 3 mit zwei Fühlerelektroden 4, 5 auf. Im Ausfüh­ rungsbeispiel ist die Fühlerfläche 3 dreieckförmig ausge­ führt und sind die Fühlerelektroden 4, 5 dreieckförmig spi­ ralartig in die Fühlerfläche eingepaßt. Insoweit wird auch auf die weiter unten näher erläuterte Fig. 4 verwiesen.

Insbesondere in Fig. 2 ist erkennbar, daß an die Fühler­ fläche 3 ein Peltier-Element 6 zum alternierenden Abkühlen und Erwärmen der Fühlerfläche 3 angeschlossen ist. Im Aus­ führungsbeispiel ist an die der Fühlerfläche 3 gegenüber­ liegende Seite des Peltier-Elementes 6 ein Kühlkörper 7 mit Kühllamellen 8 angeschlossen. Während des Abkühlungsinter­ valls wird der Fühlerfläche 3 vom Peltier-Element 6 Wärme entzogen und diese Wärme dem Kühlkörper 7 zugeführt. Wäh­ rend des Erwärmungsintervalls wird andererseits dem Kühl­ körper 7 vom Peltier-Element 6 Wärme entzogen und der Fühlerfläche 3 zugeführt. In den Figuren ist erkennbar, daß die Fühlerfläche 3 an der Vorderseite einer Gehäusewand 9, vorzugsweise aus Plexiglas, vorgesehen ist, während der Kühlkörper 7 an der Rückseite der Gehäusewand 9 angeordnet ist. Insbesondere in den Fig. 2 und 5 ist erkennbar, daß das Peltier-Element 6 zumindest größtenteils in die Gehäu­ sewand 9 integriert ist. Zwischen Gehäusewand 9 und Fühler­ fläche 3 ist im Ausführungsbeispiel eine Metallplatte 10 vorzugsweise aus Aluminium, zwischengeschaltet, die zweck­ mäßigerweise von den Fühlerelektroden 4, 5 der Fühlerfläche 3 isoliert ist und deren Zweck weiter unten näher erläutert wird. Der Feuchtigkeitsfühler 1 ist über Leitungen 2 an eine nicht näher dargestellte Meßschaltung sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 angeschlossen, die ge­ schützt in einer Gehäusekammer 12 untergebracht sind.

Fig. 3 zeigt einen kombinierten Temperatur/Nässe-Fühler 13 mit einer Temperaturmeßeinrichtung 14 zur Messung der Umge­ bungstemperatur bzw. Lufttemperatur. Weiterhin ist ein elektrischer beheizter Nässefühler 15 zur Messung von Nie­ derschlägen vorgesehen. Der beheizte Nässefühler 15 ist im Ausführungsbeispiel in Form einer quadratischen Pyramide ausgeführt, wobei die vier Pyramidenseitenflächen als vier Nässefühlerflächen 16 mit jeweils zwei Nässefühlerelektro­ den 17, 18 ausgebildet sind. Eine solche Nässefühlerfläche 16 ist in Fig. 4 dargestellt. Die erfindungsgemäße Behei­ zung jeder Nässefühlerfläche 16 dient dazu, daß Luftfeuch­ tigkeit nicht auf den Nässefühlerflächen 16 kondensiert und lediglich Niederschläge erfaßt werden. Die im Ausführungs­ beispiel vorgesehene Pyramidenform trägt dazu bei, daß diese Niederschläge sehr vollständig und effektiv erfaßt werden können. Bei Ausbildung eines Feuchtigkeitsfilmes auf den Nässefühlerflächen 16 wird ein Widerstandsabfall des Nässefühlers registriert. In Fig. 3 ist erkennbar, daß der Nässefühler 15 vorzugsweise an den Pyramidengrundkanten an­ geschlossene winkelförmige Auffangeinrichtungen 19, die zweckmäßigerweise als Auffangwinkelbleche ausgebildet sind, aufweist. Diese sind zum Auffangen von Schnee- und/oder Eisniederschlägen vorgesehen. Aufgefangener Schnee bzw. aufgefangenes Eis schmilzt aufgrund der Beheizung der Nässefühlerflächen 16 und das erzeugte Tauwasser führt zu einem Widerstandsabfall am Nässefühler 15. Der Tempe­ ratur/Nässe-Fühler 13 weist eine nicht näher dargestellte Meßschaltung auf, die vorzugsweise geschützt in einem Gehäuse 20 untergebracht ist. Über elektrische Leitungen 21 ist diese Meßschaltung an die Steuer- und/oder Regel­ einrichtung 11 in der Gehäusekammer 12 des Feuchtigkeits­ fühlers 1 angeschlossen. Die Meßschaltung in dem Gehäuse 20 registriert die gemessene Umgebungstemperatur und den durch Niederschläge erzeugten Widerstandsabfall am Nässefühler 15. Vorzugsweise wird der Feuchtigkeitsfühler 1 nicht akti­ viert bzw. ausgeschaltet, wenn mit dem Nässefühler 15 Niederschläge registriert werden. Nach bevorzugter Ausfüh­ rungsform der Erfindung wird der Feuchtigkeitsfühler 1 aktiviert bzw. eingeschaltet, wenn mit der Temperatur­ meßeinrichtung 14 Umgebungstemperaturen unterhalb 3°C gemessen werden und kein Niederschlag mit dem Nässefühler 15 registriert wird.

Fig. 4 zeigt eine Fühlerfläche 3 (16) des Feuchtigkeitsfüh­ lers 1 bzw. des Nässefühlers 15. Die Fühlerfläche 3 (16) ist dreieckförmig ausgeführt und weist zwei Fühler­ elektroden 4, 5 (17, 18) auf, die dreieckförmig spiralartig in die Fühlerfläche 3 (16) eingepaßt sind. Diese Fühler­ flächen 3 (16) haben sich im Rahmen der Erfindung für den Feuchtigkeitsfühler 1 einerseits und für den Nässefühler 15 andererseits besonders bewährt. Die beiden Fühlerelektroden 4, 5 (17, 18)sind über schmale Spalträume 22 gegeneinander isoliert. Werden die Spalträume von einem Feuchtigkeitsfilm überbrückt, findet ein Widerstandsabfall statt, der mit einer Meßschaltung meßbar ist.

Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung. Zunächst ist der Tempera­ tur/Nässe-Fühler 13 erkennbar, der über die elektrischen Leitungen 21 an die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 angeschlossen ist, die in der Gehäusekammer 12 unterge­ bracht ist. An die Gehäusekammer 12 sind zwei Gehäusewände 9, 9a, vorzugsweise aus Plexiglas, angeschlossen, die lediglich in ihrem oberen Bereich durch zwei Seitenwände 23, 23a, ebenfalls vorzugsweise aus Plexiglas, miteinander verbunden sind. Die Gehäusewände 9, 9a und die Seitenwände 23, 23a bilden ein Aufnahmegehäuse 24, das unten durch eine schwenkbare Bodenklappe 25 geschlossen werden kann. - Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung und im Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 5 ist ein zweiter Feuchtigkeitsfüh­ ler 26 zur Messung der Luftfeuchtigkeit vorgesehen, der ebenfalls eine dreieckförmige Fühlerfläche 27 mit zwei Füh­ lerelektroden aufweist, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Vorzugsweise ist die Fühlerfläche 27 unmittelbar an die Gehäusewand 9a angeschlossen und über ein in die Gehäuse­ wand 9a integriertes Metallelement 28, vorzugsweise einen Kupferblock, an einen zweiten Kühlkörper 29 mit Kühl­ lamellen 30 angeschlossen. Auch der zweite Feuchtigkeits­ fühler 26 ist mit einer elektrischen Meßschaltung zur Registrierung eines Widerstandsabfalls über elektrische Leitungen 31 verbunden. Die Temperaturmeßeinrichtung 14 und der Nässefühler 15 sind über die elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 an diesen zweiten Feuchtig­ keitsfühler 26 angeschlossen. Vorzugsweise wird der zweite Feuchtigkeitsfühler 26 unter den gleichen Bedingungen akti­ viert oder abgeschaltet wie der erste Feuchtigkeitsfühler 1. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 unterscheidet sich der zweite Feuchtigkeitsfühler 26 von dem ersten Feuchtig­ keitsfühler 1 dadurch, daß seine Fühlerfläche 27 stets auf Umgebungstemperatur bzw. Lufttemperatur gehalten wird, wozu der an die Kühlerfläche 27 angeschlossene Kühlkörper 29 beiträgt. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, diesen zweiten Feuchtigkeitsfühler 26 entsprechend dem Feuchtigkeitsfühler 1 mit Peltier-Element 6 auszuführen. Der zweite Feuchtigkeitsfühler 26 dient dazu, die Sicher­ heit der Luftfeuchtigkeitsmessung zu erhöhen, so daß im Zweifelsfall oder beispielsweise bei Versagen des ersten Feuchtigkeitsfühlers 1 ein Anzeigesignal erzeugt werden kann und die Gleisanlagenbeheizung eingeschaltet wird. Nach bevorzugter Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind die beiden Feuchtigkeitsfühler 1, 26 an zwei gegenüberliegenden Gehäu­ sewänden 9, 9a vorgesehen, wobei die Fühlerflächen 3, 27 im wesentlichen senkrecht zur Erdoberfläche angeordnet sind.

Nach bevorzugter Ausführungsform, der im Rahmen der Erfin­ dung besondere Bedeutung zukommt, ist das Aufnahmegehäuse 24 zur Aufnahme von Niederschlägen in fester Form, insbe­ sondere in Form von Schnee und/oder Hagel vorgesehen. Das Aufnahmegehäuse 24 wird durch die Gehäusewände 9, 9a und Seitenwände 23, 23a begrenzt. Über einen im Ausführungsbei­ spiel als Getriebemotor 32 ausgeführten Antrieb ist das Aufnahmegehäuse in eine Aufnahme-Bereitschafts-Stellung überführbar. Hierzu ist an den in der Gehäusekammer 12 an­ geordneten Getriebemotor 32 vorzugsweise eine Antriebs­ stange 33 angeschlossen, die mit ihrem oberen Ende auf die um eine Schwenkachse 34 schwenkbare Bodenklappe 25 einwir­ ken kann. Die Bodenklappe 25 besteht zweckmäßigerweise aus einem Metall, bevorzugt aus Aluminium. In ihrer Grundstel­ lung befindet sich die Bodenklappe in im wesentlichen senk­ rechter Anordnung, die in Fig. 5 strichpunktiert gezeichnet wurde. Durch Herunterfahren der Antriebsstange 33 mittels des Getriebemotors 32 wird die Bodenklappe 25 in die in Fig. 5 ausgezogen gezeichnete horizontale Stellung über­ führt, die der Aufnahme-Bereitschafts-Stellung entspricht. Zur Verminderung des Materialverschleißes beim Wechsel­ wirken mit der Bodenklappe 25 weist die Antriebsstange 33 einen Kunststoffkopf 35 auf. Vorzugsweise ist der Kunst­ stoffkopf 35 als Justierschraube ausgeführt, um eine genaue Einstellung der Antriebsstange 33 für die Bodenklappen­ steuerung zu erreichen. Der als Getriebemotor 32 ausge­ führte Antrieb ist an die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 angeschlossen, die wiederum an den Temperatur/Nässe- Fühler 13 angeschlossen ist. In Abhängigkeit von der mit der Temperaturmeßeinrichtung 14 gemessenen Umgebungstempe­ ratur und/oder in Abhängigkeit von den mit dem Nässefühler 15 gemessenen Niederschlägen ist die Bodenklappe 25 mit dem Getriebemotor 32 in die horizontale Aufnahme-Bereitschafts- Stellung überführbar.

Nach bevorzugter Ausführungsform, der im Rahmen der Erfin­ dung besondere Bedeutung zukommt, wird die Bodenklappe 25 in die Aufnahme-Bereitschafts-Stellung überführt, wenn eine Umgebungstemperatur unterhalb von 5°C, vorzugsweise unter­ halb von 3°C, gemessen wird und der Nässefühler Nieder­ schlag anzeigt, d. h. ein vorgegebener Widerstandswert am Nässefühler unterschritten wird. Bei diesen Bedingungen sind die Feuchtigkeitsfühler 1, 26 nicht aktiviert bzw. ab­ geschaltet. In der horizontalen Aufnahme-Bereitschafts- Stellung kann die Bodenklappe 25 Schnee- und/oder Eis­ niederschläge aufnehmen bzw. auffangen. Zur Registrierung dieser festen Niederschläge ist in dem Aufnahmegehäuse 24 eine Niveaumeßeinrichtung vorgesehen, mit der bei einer be­ stimmten Menge bzw. Höhe der festen Niederschläge ein Anzeigesignal erzeugt wird. Im Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise knapp über der Bodenklappe 25 in ihrer hori­ zontalen Stellung eine Lichtschrankenanordnung 37 als Niveaumeßeinrichtung vorgesehen. Durch auf der horizontalen Bodenklappe 25 abgeschiedene Schnee- und/oder Eisnieder­ schläge wird der Lichtstrahl der Lichtschrankenanordnung 37 unterbrochen und hierdurch ein Anzeigesignal erzeugt, das die Gleisanlagenbeheizung einschaltet. Es versteht sich, daß die Lichtschrankenanordnung 37 durch entsprechende Lei­ tungen bzw. Lichtleiter 2, 31 mit der elektronischen Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 verbunden ist. Im Aus­ führungsbeispiel sind im übrigen alle Leitungen 2, 31 in geschlossenen Führungskanälen 42 aufgenommen, so daß die Leitungen 2, 31 vor mechanischen und/oder witterungsbeding­ ten Einflüssen effektiv geschützt sind. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, daß nach Überführung der Bodenklappe 25 in ihre horizontale Stellung das Peltier-Element 6 des Feuchtigkeitsfühlers 1 über die Steuer- und/oder Regelein­ richtung 11 so geschaltet wird, daß lediglich eine Kühlung der Fühlerfläche 3 und der vorzugsweise als Aluminiumplatte ausgeführten Metallplatte 10 stattfindet. Hierdurch wird vermieden, daß der aufgefangene Schnee- und/oder Eisnieder­ schlag sofort schmilzt. Zur besseren Übertragung der Kühl­ wirkung sind Metallplatte 10 und Bodenklappe 25 mit Kon­ taktflächen 38, 39 versehen. Vorzugsweise und im Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 5 ist zwischen Antriebsstange 33 und Bodenklappe 25 eine Feder 36 vorgesehen, die für einen konstanten Anpreßdruck der Bodenklappe 25 gegen die Metall­ platte 10 sorgt.

Wird die Lichtschranke in der horizontalen Stellung der Bodenklappe 25 nicht unterbrochen, so handelt es sich bei dem vom Nässefühler 15 angezeigten Niederschlag in der Regel um Regen. In Aufnahme-Bereitschafts-Stellung sind zwischen Bodenklappe 25 und den Seitenwänden 23, 23a und/oder den Gehäusewänden 9, 9a Spaltbereiche ausgebildet, die ein Ablaufen von Regenwasser ermöglichen, wenn Nieder­ schlag in Form von Regen in das Aufnahmegehäuse 24 gelangt.

Im Ergebnis können Schnee- und/oder Eisniederschläge sehr funktionssicher festgestellt werden. Es versteht sich, daß die Gehäusekammer 12 gegen aus dem Aufnahmegehäuse 24 ab­ fließendes Regenwasser oder Tauwasser abgedichtet ist. Hierzu weist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 die An­ triebsstange 33 oberhalb der Gehäusekammer 12 einen Gummi­ balg 43 als Dichtung auf.

Die im wesentlichen senkrechte Anordnung der Bodenklappe 25 in ihrer Grundstellung gewährleistet, daß in das Aufnahme­ gehäuse 24 ggf. einfallende Fremdstoffe, wie beispielsweise Laub, nicht im Aufnahmegehäuse 24 aufgefangen werden. Im übrigen ist vorzugsweise über dem Aufnahmegehäuse 24 ein Gitter angeordnet, welches das Eindringen von störenden Fremdstoffen verhindert. Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren sind hierzu zwei senkrecht zueinander angeordnete Schutzstangen 40 vorgesehen. Vorzugsweise und im Ausfüh­ rungsbeispiel weist die Bodenklappe 25 einen Längsschlitz 41 auf, den der Lichtstrahl der Lichtschrankenanordnung 37 in senkrechter Grundstellung der Bodenklappe 25 durchgrei­ fen kann. Ein Unterbrechen dieses Lichtstrahls in dieser senkrechten Grundstellung der Bodenklappe 25 zeigt an, daß unerwünschte Fremdstoffe in der Aufnahmekammer 24 vorhanden sind. Ein hierdurch vorzugsweise erzeugtes Anzeigesignal signalisiert, daß die Vorrichtung gereinigt bzw. gewartet werden muß.

Die Kühlkörper 7, 29 der Feuchtigkeitsfühler 1, 26 bestehen vorzugsweise aus einem Metall mit einer das Sonnenlicht weitgehend reflektierenden Oberfläche. Im Ausführungsbei­ spiel bestehen die Kühlkörper 7, 29 aus im wesentlichen blanken, unbehandeltem Aluminium. Insoweit kann eine Tempe­ raturbeeinflussung der Kühlkörper 7, 29 durch Sonnenein­ strahlung weitgehend vermieden werden.

Im Ergebnis kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 5 einerseits die Luftfeuchtigkeit bei Temperaturen im Bereich des Gefrierpunktes funktionssicher und sehr exakt angezeigt werden. Andererseits können auch Schnee- und/oder Eisniederschläge ebenfalls sehr funktionssicher registriert werden. Bei allen Witterungsverhältnissen, die eine Verei­ sung der Gleisanlage zur Folge haben könnten, kann erfin­ dungsgemäß die Gleisanlagenbeheizung unmittelbar einge­ schaltet werden. Von besonderem Vorteil ist, daß die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung nicht in unmittelbarer Nähe des Gleiskörpers angebracht werden muß, sondern beispielsweise auch 100 m von der Gleisanlage entfernt positioniert werden kann. Insoweit ist die Vorrichtung z. B. vor Ver­ schmutzungen und Steinschlag, die insbesondere durch schnellfahrende Eisenbahnzüge hervorgerufen werden, voll­ kommen geschützt. Die Störanfälligkeit der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung wird auch dadurch vermindert, daß durch die Oberleitungen und/oder Gleise der Gleisanlage fließende Ströme die Elektronik der entfernt aufgestellten Vorrich­ tung nicht beeinflussen können.

Claims (12)

1. Verfahren zur Ermittlung von Witterungsverhältnissen, insbesondere zum Zwecke der Aktivierung einer Gleisanlagen­ beheizung,
wobei die Luftfeuchtigkeit bei Umgebungstemperaturen im Bereich des Gefrierpunktes gemessen wird,
wobei die Widerstandsänderung, die die Fühlerfläche eines elektrischen Feuchtigkeitsfühlers durch abgeschiedene Luft­ feuchtigkeit erfährt, elektronisch ausgewertet wird,
wobei die Fühlerfläche während einer vorgegebenen Zeit­ spanne unter die Umgebungstemperatur abgekühlt wird und an­ schließend während einer vorgegebenen Zeitspanne auf eine Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur erwärmt wird und wobei Abkühlung und Erwärmung fortlaufend alternierend durchgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zeitspanne der Ab­ kühlung und/oder die Zeitspanne der Erwärmung 3 bis 10 Minuten, vorzugsweise 5 bis 8 Minuten beträgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Abkühlung und/oder die Erwärmung gegenüber der Umge­ bungstemperatur jeweils 2°C bis 8°C, vorzugsweise 4°C bis 6°C beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Umgebungstemperatur mit einer Temperaturmeßeinrichtung ge­ messen wird und der Feuchtigkeitsfühler aktiviert wird, wenn die gemessene Umgebungstemperatur unterhalb von 5°C, vorzugsweise unterhalb von 3°C liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei Niederschläge mit einem beheizten elektrischen Nässefühler durch Widerstandsabfall in zumindest einer Nässefühlerfläche gemessen werden und wobei der Feuchtigkeitsfühler aktiviert wird, wenn kein Niederschlag registriert wird und die gemessene Umge­ bungstemperatur unterhalb von 5°C, vorzugsweise unterhalb von 3°C liegt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, - mit
elektrischem Feuchtigkeitsfühler (1) zur Messung der Luftfeuchtigkeit,
und angeschlossener Meßschaltung zur Registrierung einer Widerstandsänderung,
wobei der Feuchtigkeitsfühler (1) zumindest eine Fühler­ fläche (3) mit zwei Fühlerelektroden (4, 5) aufweist, wobei an die Fühlerfläche (3) ein Peltier-Element (6) zum alter­ nierenden Abkühlen und Erwärmen der Fühlerfläche (3) ange­ schlossen ist, und wobei der Feuchtigkeitsfühler (1) an eine elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Temperatur­ meßeinrichtung (14) zur Messung der Umgebungstemperatur über eine elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) an den Feuchtigkeitsfühler (1) angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei ein elektrischer beheizter Nässefühler (15) zur Messung von Niederschlägen über die elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) an den Feuchtigkeitsfühler (1) ange­ schlossen ist und wobei der elektrische Nässefühler (15) zumindest eine Nässefühlerfläche (16) mit zwei Nässefühler­ elektroden (17, 18) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei ein zweiter Feuchtigkeitsfühler (26) zur Messung der Luftfeuch­ tigkeit vorgesehen ist, der zumindest eine auf Umge­ bungstemperatur gehaltene Fühlerfläche (27) mit zwei Füh­ lerelektroden aufweist, wobei der zweite Feuchtigkeits­ fühler (26) ebenfalls an eine elektrische Meßschaltung an­ geschlossen ist und wobei der zweite Feuchtigkeitsfühler (26) über die elektronische Steuer- und/oder Regeleinrich­ tung an die Temperaturmeßeinrichtung (14) und/oder an den Nässefühler (15) angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei ein Aufnahmegehäuse (24) zur Aufnahme von Schnee- und/oder Eis­ niederschlägen vorgesehen ist, wobei das Aufnahmegehäuse (24) einen Antrieb zur Überführung in eine Aufnahme-Bereit­ schafts-Stellung aufweist und wobei der Antrieb über die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) an die Temperatur­ meßeinrichtung (14) und/oder den Nässefühler (15) ange­ schlossen ist und die Aufnahme-Bereitschafts-Stellung in Abhängigkeit von der gemessenen Umgebungstemperatur und/oder den gemessenen Niederschlägen einstellbar ist und wobei das Aufnahmegehäuse (24) eine Niveaumeßvorrichtung zur Messung der Menge an Schnee- und/oder Eisniederschlägen aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Aufnahmegehäuse (24) eine schwenkbare Bodenklappe (25) aufweist, welche Bodenklappe (25) über den Antrieb in eine horizontale Lage als Aufnahme-Bereitschafts-Stellung schwenkbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Niveaumeßvorrichtung eine Lichtschrankenan­ ordnung (37) ist.