DE19748602A1 - Axle counting switch comprising two proximity switches one behind other e.g. for railway wheel passage - Google Patents
Axle counting switch comprising two proximity switches one behind other e.g. for railway wheel passageInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Achszählschalter nach dem Oberbegriff des 1. Patentanspruches.The invention relates to an axle counter according to the preamble of 1. Claim.
Solche Achszählschalter werden in Kombination mit Achszähleinrichtungen des Eisenbahnsicherungswesens zur Verbesserung der Unfallsicherheit bei Gleis- und Rangieranlagen eingesetzt.Such axle counter switches are used in combination with axle counter devices of the railway safety system to improve accident safety Track and shunting systems used.
Eine zuverlässige Achszählung ermöglicht es festzustellen, in welchem Befahrzustand sich bestimmte Gleisabschnitte oder Weichen befinden oder wieviel Züge einen Streckenabschnitt passieren.A reliable axle count makes it possible to determine which one Certain track sections or switches are or how many trains pass a section of the route.
Achszählschalter arbeiten meistens als induktive Näherungsschalter mit einer Sende- und einer Empfangsspule (Sensorspule), welche über bestimmte Schaltungsanordnungen miteinander gekoppelt sind.Axle counter switches mostly work as inductive proximity switches a transmitting and a receiving coil (sensor coil), which over certain circuit arrangements are coupled together.
Bei dieser bekannten Bauart sind beide Spulen gegenüberliegend, beiderseits des Schienenstranges angeordnet.In this known design, both coils are opposite one another, on both sides of the Rail line arranged.
Das von der Sendespule ausgehende Magnetfeld wird in die Empfangsspule gekoppelt und induziert dort ein Signal.The magnetic field emanating from the transmitter coil is transferred to the receiver coil coupled and induces a signal there.
Erfährt dieses Magnetfeld zwischen beiden Spulen nun eine Änderung, z. B. beim Durchgang eines Eisenbahnrades zwischen den Spulen, ändert sich die in der Empfangsspule induzierte Spannung und die Achszähleinrichtung registriert den Durchgang einer Achse.If this magnetic field between the two coils now experiences a change, e.g. B. when a railway wheel passes between the coils, changes the voltage induced in the receiving coil and the axle counter registers the passage of an axis.
Neuere Achszählschalter arbeiten nicht mehr mit einer Sende- und einer Empfangsspule, sondern verwenden nur noch eine Sensorspule, welche in einen Oszillatorkreis eingebunden ist und mit einem hochfrequenten magnetischen Wechselfeld beaufschlagt wird. Newer axle counter switches no longer work with one transmit and one Receiving coil, but only use a sensor coil, which in an oscillator circuit is integrated and with a high frequency magnetic alternating field is applied.
Beim Durchgang einer das magnetische Wechselfeld beeinflussenden Masse (Eisenbahnrad) erfährt dieses und der damit verbundene Oszillatorkreis eine Dämpfung, welche als elektrisches Zählsignal für eine Achse ausgewertet wird. Werden zwei solche Achszählschalter hintereinander angeordnet, läßt sich auch die Fahrtrichtung eines Waggons oder Zuges feststellen.When passing through one that influences the alternating magnetic field Mass (railway wheel) experiences this and the associated Oscillator circuit a damping, which is used as an electrical count signal for a Axis is evaluated. Become two such axle counter switches Arranged one behind the other, you can also change the direction of travel of a wagon or train.
Durch Addition der in den Gleisabschnitt einfahrenden und Subtraktion der den Gleisabschnitt verlassenden Achsen, läßt sich dann feststellen, ob besagter Gleisabschnitt belegt oder frei ist, was eine erheblicher Bedeutung für die Sicherheit im Eisenbahnwesen hat.By adding the entering and subtracting the the Axes leaving the track section, it can then be determined whether the said Track section is occupied or free, which is of considerable importance for the Has rail safety.
Im praktischen Betrieb unterliegen die an den Gleisen befestigten Achszählschalter jedoch größeren mechanischen Belastungen (Eisenbahnbetrieb), die eine Dejustierung der als Sensoren arbeitenden Spulen verursachen können. Auch andere metallische- oder Magnetfeld erzeugende Einrichtungen an Zügen können das von den Achszählschaltern abgegebene Signal verfälschen und eine zuverlässige Auswertung der Zählsignale erschweren.In practice, those attached to the tracks are subject to Axle counter switch, however, greater mechanical loads (Railway operation), the misalignment of the working as sensors Can cause coils. Other metallic or magnetic fields Generating devices on trains can do this from the axle counting switches distorted signal and a reliable evaluation of the Complicate count signals.
Probleme für die angeschlossenen Steuereinrichtungen (z. B. Weichensteuerung) bereitet auch das Erkennen und Verarbeiten der analogen Zählsignale, da Signale eines Eisenbahnrades von denen anderer magnetische Störfelder verursachenden Massen oder Geräten schwer zu unterscheiden sind.Problems for the connected control devices (e.g. Switch control) also prepares the recognition and processing of the analog count signals, since signals from a railway wheel are different from those of others masses or devices causing magnetic interference fields are different.
Zur Beseitigung der angeführten Mängel wurden eine Reihe von Vorschlägen bekannt.A number of proposals have been made to address the shortcomings known.
So ist in DE 43 25 406 A1 ein Näherungsschalter offenbart, der die elektromagnetische Bedämpfung einer Spule erfaßt, welche in einen von einer Konstantspannungsquelle angesteuerten Oszillatorkreis eingeschlossen ist. Der Oszillatorkreis erzeugt ein hochfrequentes Wechselfeld, welches beim Durchgang von metallischen Stoffen eine Dämpfung erfährt und diese Dämpfung als Zählsignal weitergibt. Auch hier ist eine Empfangsspule nicht notwendig.DE 43 25 406 A1 discloses a proximity switch, which detected electromagnetic damping of a coil, which in one of a constant voltage source driven oscillator circuit is included. The oscillator circuit generates a high frequency Alternating field, which is one in the passage of metallic substances Damping experiences and passes this damping as a count signal. Here too a receiver coil is not necessary.
Während bei den bekannten Näherungsschaltern eine schwache Bedämpfung auch stets nur eine geringe Energieversorgung und damit ein schwaches und träges Ausgangssignal zur Folge hatte, wird nach DE 43 25 406 A1 der innere Widerstand, den der Schwingkreis innerhalb der Auswerteschaltung hat, derart verändert, daß der Strom durch den Schwingkreis und damit der zur Messung dienende Strom konstant bleibt.While a weak one in the known proximity switches Attenuation also always only a low energy supply and therefore a weak and sluggish output signal is followed DE 43 25 406 A1 the internal resistance that the resonant circuit within the Evaluation circuit has changed such that the current through the Resonant circuit and thus the current used for measurement remains constant.
Hierzu wird der Strom gemessen und der als Transistor ausgeführte, steuerbare Fühlwiderstand entsprechend angesteuert.For this purpose, the current is measured and the transistor, controllable sensing resistor controlled accordingly.
Zwei Näherungsschalter werden in unmittelbarer Nachbarschaft zur Feststellung der Fahrtrichtung verwendet.Two proximity switches are in the immediate vicinity of the Determining the direction of travel used.
Bei diesem bekannten Näherungsschalter wird zwar versucht, mit Schaltmitteln die Stabilität des Zählsignals zu verbessern, aber wie auch bei den anderen bekannten Ausführungen von Achszählschaltern sind keine ausreichenden Mittel zur Prüfung seiner Funktionstüchtigkeit und der Stabilisierung seiner Zählsignale angegeben.In this known proximity switch an attempt is made with Switching means to improve the stability of the count signal, but as with the other known versions of axle counting switches are none sufficient means to check its functionality and Stabilization of its count signals indicated.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Mängel der vorbekannten Achszähleinrichtungen zu beseitigen und einen Achszählschalter anzugeben, der den hohen Anforderungen an Zuverlässigkeit und Funktionssicherheit gerecht wird.The present invention is therefore based on the object, the shortcomings to eliminate the known axle counting devices and one Axle counter switch to specify the high requirements Reliability and functional reliability.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des 1. Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst. This object is achieved by the in the characterizing part of the features specified in the first claim.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.Advantageous embodiments of the invention are in the subclaims specified.
Wesentliche Merkmale der Erfindung sind die Integration eines Selbsttestsystems und die interne Erzeugung von digitalen Zählimpulsen, welche an die mit dem Achszählschalter verbundene Steuerung weitergegeben werden.The essential features of the invention are the integration of a Self-test system and the internal generation of digital counts, which to the control connected to the axle counter switch be passed on.
Das Selbsttestsystem wird durch die Anordnung einer ein magnetisches Feld erzeugenden Prüfspule realisiert, die den Durchgang einer die Oszillatorschaltung (Magnetfeld) dämpfenden Masse simuliert. Dadurch wird eine realitätsnahe Prüfung der Näherungssensoren des Achszählschalters ermöglicht.The self-test system is made by arranging a magnetic field generating test coil realizes the passage of a Oscillator circuit (magnetic field) damping mass simulated. This will a realistic test of the proximity sensors of the axle counter enables.
Die Ansteuerung des Selbsttestsystems mit Prüfspule erfolgt mittels externem Signalgeber. Dazu können z. B. Mikroprozessoren oder speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) verwendet werden. In Verbindung mit einer SPS oder einem Prozessor wird es möglich, das Selbsttestsystem des erfindungsgemäßen Achszählschalters in beliebigen Testintervallen auf Funktionstüchtigkeit zu prüfen.The self-test system with test coil is controlled by means of external signal generator. For this, e.g. B. microprocessors or programmable logic controllers (PLC) can be used. In Connection to a PLC or a processor will make it possible Self-test system of the axle counter according to the invention in any Check the test intervals for functionality.
Der erfindungsgemäße Achszählschalter wird nun in einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:The axle counter according to the invention is now in one Embodiment described with reference to drawings. Show it:
Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Achszählschalters, Fig. 1 shows the schematic structure of the Achszählschalters according to the invention,
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Achszählschalters. Fig. 2 shows a block diagram of the axle count switch.
Der Achszählschalter 12 besteht aus den beiden induktiven Näherungsschaltern 2 und 4, einer Versorgungsspannungserkennung 8 und einer Schaltungsanordnung 1 und 3, mit der die Sensorelemente (Sensorspulen) 23 und 24 von extern über die Prüfspulen 22 und 25 in den bedämpften Zustand geschaltet werden können.The axle counter switch 12 consists of the two inductive proximity switches 2 and 4 , a supply voltage detection 8 and a circuit arrangement 1 and 3 with which the sensor elements (sensor coils) 23 and 24 can be switched externally via the test coils 22 and 25 into the damped state.
Die in den Figuren dargestellte Ausführungsform des Achszählschalters 12 eignet sich durch die Verwendung der beiden Näherungsschalter hintereinander auch zur Bestimmung von Fahrtrichtung und Geschwindigkeit von Gleisfahrzeugen. Durch die Anordnung der Schalter werden die Zählimpulse eines überrollenden Rades zeitlich nacheinander abgegeben. In Abhängigkeit von der Fahrtrichtung wird der Zählimpuls der jeweilig ersten Sensorspule auch zuerst registriert. Die Zeitdifferenz zwischen den Impulsen der beiden Sensorspulen und die Impulslänge ist ein Maß für die Überfahrgeschwindigkeit des Achszählschalters.The embodiment of the axle counting switch 12 shown in the figures is also suitable for determining the direction of travel and speed of track vehicles by using the two proximity switches in series. Due to the arrangement of the switches, the counting pulses of a rolling wheel are emitted one after the other. Depending on the direction of travel, the counting pulse of the respective first sensor coil is also registered first. The time difference between the pulses of the two sensor coils and the pulse length is a measure of the speed at which the axle counting switch passes.
Als Sensorelement (Sensorspule) 23, 24 des induktiven Näherungsschalters 2, 4 wird eine Spule mit halboffenem Schalenkern benutzt. Die Sensorspulen 23, 24 sind in eine Oszillatorschaltung eingebunden.A coil with a half-open shell core is used as the sensor element (sensor coil) 23 , 24 of the inductive proximity switch 2 , 4 . The sensor coils 23 , 24 are integrated in an oscillator circuit.
Die Oszillatorschaltung, bestehend aus einem mit zwei Transistoren gebildeten Stromspiegel und einem LC-Schwingkreis, generiert über die Sensorspule ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld, das an deren aktiven Fläche nach außen dringt.The oscillator circuit, consisting of one with two transistors formed current mirror and an LC resonant circuit, generated via the Sensor coil a high-frequency alternating magnetic field, the other active area penetrates to the outside.
Die beispielhafte Schwingfrequenz des Näherungsschalters 2 und 4 soll etwa 100 kHz betragen.The exemplary oscillation frequency of the proximity switches 2 and 4 should be approximately 100 kHz.
Beim Durchgang einer das Magnetfeld der Sensorspule 23, 24 beeinflussenden Masse, was durch Überfahren des Näherungsschalters 2 oder 4 durch das Rad eines Waggons der Fall ist, erfolgt eine Bedämpfung des Oszillatorkreises durch Änderung der Magnetfeldstärke der in den Oszillatorkreis eingebundenen Sensorspule 23, 24. When a mass influencing the magnetic field of the sensor coil 23 , 24 passes through, which is the case when the wheel of a wagon passes over the proximity switch 2 or 4, the oscillator circuit is damped by changing the magnetic field strength of the sensor coil 23 , 24 integrated in the oscillator circuit.
Dem Oszillator wird Energie entzogen, dadurch ändert sich dessen Stromaufnahme und die Eingangsspannung eines nachfolgend angeordneten Steuerschaltkreises.Energy is extracted from the oscillator, which changes it Current consumption and the input voltage one below arranged control circuit.
Damit wirklich nur der Durchgang der Achsen (Räder) des Schienenfahrzeugs vom Näherungsschalter erfaßt wird, enthält die Schaltungsanordnung 14 eine Trigger-Stufe, welche das Zählsignal erst ab einer bestimmten Schaltschwelle an eine Endstufe durchschaltet. Die dadurch erzeugten digitalen Signale des Achszählschalters 12 können dann von einer angeschlossenen Zählschaltung (Mikroprozessor, SPS) verarbeitet werden.In order that really only the passage of the axles (wheels) of the rail vehicle is detected by the proximity switch, the circuit arrangement 14 contains a trigger stage, which only switches the counting signal to an output stage from a certain switching threshold. The digital signals of the axle counter switch 12 generated in this way can then be processed by a connected counter circuit (microprocessor, PLC).
Die erzeugten Schaltsignale werden über die Anschlüsse 6 und 11 des jeweiligen Näherungsschalters herausgeführt.The generated switching signals are led out via the connections 6 and 11 of the respective proximity switch.
Eine Justierung der Näherungsschalter erfolgt mit den Abgleichpotentiometern 13.The proximity switches are adjusted using the adjustment potentiometers 13 .
Zur Funktionsanzeige der Sensoren und der Spannungsversorgung 9 werden die LEDs 17 bis 21 verwendet.LEDs 17 to 21 are used to display the functions of the sensors and the voltage supply 9 .
Die Baugruppen des beispielhaften Achszählschalters sind auf einer Aluminiumgrundplatte 16 befestigt und durch ein Kunststoffgehäuse gegen Korrosion und Verschmutzung geschützt.The assemblies of the exemplary axle counting switch are fastened on an aluminum base plate 16 and protected against corrosion and contamination by a plastic housing.
Mit dem erfindungsgemäßen Selbsttestsystem 1 und 3 und deren Prüfspulen 22 und 25 läßt sich durch ein extern zugeführtes Testsignal 7 und 10 eine künstliche Bedämpfung der Sensorspulen und damit des Oszillatorkreises des Näherungsschalters simulieren.With the self-test system 1 and 3 according to the invention and their test coils 22 and 25 , an externally supplied test signal 7 and 10 can be used to simulate an artificial damping of the sensor coils and thus the oscillator circuit of the proximity switch.
Die Aktivierung der Testsignale 7 und 10 kann z. B. über ein Optokoppler und die Ansteuerung eines Fototransistors erfolgen. The activation of the test signals 7 and 10 can, for. B. via an optocoupler and the control of a phototransistor.
Die vom Magnetfeld der Prüfspule verursachte Dämpfung des hochfrequenten Magnetfeldes der Sensorspule entzieht damit dem Oszillatorkreis des Näherungsschalters Energie. Dadurch wird bei richtiger Justierung des Näherungsschalters ebenfalls ein digitaler Zählimpuls ausgelöst. Die Oszillatoren des Sensorspulenschaltkreises werden durch diese künstliche Bedämpfung in den gleichen Zustand versetzt wie durch eine äußere Bedämpfung mit einem überfahrenden Eisenbahnrad.The damping caused by the magnetic field of the test coil high-frequency magnetic field of the sensor coil thus removes the Proximity switch energy oscillator circuit. This will help correct Adjustment of the proximity switch also a digital counting pulse triggered. The oscillators of the sensor coil circuit are through this artificial damping in the same state as by external damping with a railway wheel running over it.
Der so erzeugte digitale Zählimpulse wird an die angeschlossene Steuerschaltung der Weichensteuerung (Mikroprozessor, SPS) weitergegeben.The digital counting pulse generated in this way is connected to the connected one Control circuit of the switch control (microprocessor, PLC) passed on.
Dort erfolgt dann der Vergleich des eingehenden Signals mit gespeicherten Standardwerten. Je nach Auslegung der Steuerung bestätigt die Auswertung des empfangenen Prüfsignals des Achszählschalters seine Funktionstüchtigkeit oder es erscheint eine Fehlermeldung.The incoming signal is then compared with the stored signals Default values. Depending on the design of the control, the evaluation confirms of the received test signal of the axle counter switch Functionality or an error message appears.
Bei positivem Testergebnis wird der Gleisabschnitt oder die Weiche zum Befahren freigegeben, bei negativem Testergebnis ist eine nähere Untersuchung des Achszählschalters notwendig, und der betroffene Gleisabschnitt wird gesperrt.If the test result is positive, the track section or the turnout becomes Driving cleared, with a negative test result is a closer one Examination of the axle counter switch necessary and the affected one Track section is blocked.
Beide Sensorelemente des Näherungsschalters, Sensorspulen 23, 24 und Prüfspulen 22, 25, befinden sich in diesem Ausführungsbeispiel gemeinsam auf einem Wickelkern.In this exemplary embodiment, both sensor elements of the proximity switch, sensor coils 23 , 24 and test coils 22 , 25 , are located together on a winding core.
Es ist jedoch auch denkbar, Sensorspule 23, 24 und Prüfspule 22, 25 getrennt anzuordnen, solange die signalauslösende Kopplung der beiden Magnetfelder gegeben ist. However, it is also conceivable to arrange sensor coils 23 , 24 and test coils 22 , 25 separately, as long as the signal-triggering coupling of the two magnetic fields is present.
Als weitere Maßnahme zur Erhöhung der Funktionssicherheit des erfindungsgemäßen Achszählschalters 12 ist eine Schaltungsanordnung 5 zur kontinuierlichen Überwachung 8 der Spannungsversorgung 9 vorgesehen.As a further measure to increase the functional reliability of the axle counting switch 12 according to the invention, a circuit arrangement 5 for the continuous monitoring 8 of the voltage supply 9 is provided.
Der Einsatz des integrierten Testsystems in dem erfindungsgemäßen Achszählschalter erlaubt eine ständige Überwachung seiner Funktionstüchtigkeit.The use of the integrated test system in the invention Axle counter switch allows constant monitoring of its Functionality.
Er kann z. B. in beliebigen Abständen oder nach jeder Überfahrt durch eine externe Steuerung geprüft werden, was erheblich zur Erhöhung seiner Funktionssicherheit beiträgt.He can e.g. B. at any interval or after each crossing by a external control will be checked, which will significantly increase its Functional security contributes.
Beschädigungen oder eine Dejustierung des Schalters können sofort erkannt und Maßnahmen zu deren Beseitigung ergriffen werden.Damage or misalignment of the switch can be recognized immediately and measures to eliminate them are taken.
Eine aufwendige Vor-Ort-Prüfung der Achszählschalter zur Feststellung seiner Funktionstüchtigkeit entfällt. A complex on-site check of the axle counter switch to determine its functionality is eliminated.
11
Testsystem des Test system of the
11
. Näherungsschalters
. Proximity switch
22nd
erster Näherungsschalter
first proximity switch
33rd
Testsystem des Test system of the
22nd
. Näherungsschalters
. Proximity switch
44th
zweiter Näherungsschalter
second proximity switch
55
Schaltungsanordnung zur Spannungserkennung
Circuit arrangement for voltage detection
66
Ausgang Schaltsignal des Output switching signal of the
11
. Näherungsschalters
. Proximity switch
77
Eingang Testsignal für Selbsttestsystem Test signal input for self-test system
11
88th
Ausgangssignal für Spannungserkennung
Output signal for voltage detection
99
Spannungsversorgung für Achszählschalter
Power supply for axle counter switch
1010th
Eingang Testsignal für Selbsttestsystem Test signal input for self-test system
22nd
1111
Ausgang Schaltsignal des Output switching signal of the
22nd
. Näherungsschalters
. Proximity switch
1212th
Achszählschalter
Axle counter switch
1313
Abgleichpotentiometer zur Justierung der Sensorspulen
Adjustment potentiometer for adjusting the sensor coils
1414
Schaltungsanordnung für die Oszillatorstufen, die Endstufen und die
Spannungsüberwachung
Circuit arrangement for the oscillator stages, the output stages and the voltage monitoring
1515
Leitungsausführung
Cable execution
1616
Alluminiumgrundplatte
Aluminum base plate
1717th
LED für Näherungsschalter LED for proximity switches
11
1818th
LED für Testsystem LED for test system
11
1919th
LED für Testsystem LED for test system
22nd
2020th
LED für Näherungsschalter LED for proximity switches
22nd
2121
LED für Spannungsversorgung
LED for power supply
2222
Prüfspule Test coil
11
2323
Sensorspule Sensor coil
11
2424th
Sensorspule Sensor coil
22nd
2525th
Prüfspule Test coil
22nd
Claims (3)
eine Schaltungsanordnung zur Selbstprüfung (Selbsttestsystem) des Achszählschalters vorgesehen ist, mit der ein Magnetfeld erzeugt wird, welches die gleiche Wirkung auf das Magnetfeld der Sensorspulen hat wie der Durchgang von Eisenbahnrädern oder anderen das Magnetfeld der Sensorspulen beeinflussende Materialien,
daß eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist, welche die Achszählsignale des Achszählschalters als digitale Impulse abgibt und
daß eine Schaltungsanordnung zur permanenten Spannungsüberwachung der Versorgungsspannung des Achszählschalters vorgesehen ist.1.Axis counter switch, consisting of two proximity switches arranged one behind the other, which operate on the principle of magnetic induction and are designed as sensor coils, the sensor coils being integrated in an oscillator circuit and generating a high-frequency magnetic field which, when passing through railway wheels or other materials influencing a magnetic field experiences damping and triggers a signal to the axle counting device via the oscillator circuit, characterized in that
a circuit arrangement for self-testing (self-test system) of the axle counting switch is provided, with which a magnetic field is generated which has the same effect on the magnetic field of the sensor coils as the passage of railway wheels or other materials influencing the magnetic field of the sensor coils,
that a circuit arrangement is provided which outputs the axle counting signals of the axle counting switch as digital pulses and
that a circuit arrangement for permanent voltage monitoring of the supply voltage of the axle counting switch is provided.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
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| DE29724467U DE29724467U1 (en) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | Axle counter switch |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE1997148602 DE19748602A1 (en) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | Axle counting switch comprising two proximity switches one behind other e.g. for railway wheel passage |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19748602A1 true DE19748602A1 (en) | 1999-05-06 |
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Family Applications (1)
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| DE1997148602 Ceased DE19748602A1 (en) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | Axle counting switch comprising two proximity switches one behind other e.g. for railway wheel passage |
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