DE19758365A1 - Fahrzeuggerät für die punktförmige induktive Zugbeeinflussung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeuggerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solches Fahrzeuggerät ist z. B. aus der DD 211 320 be­ kannt. In dieser Patentschrift wird über eine Erfassungs­ schaltung für Einrichtungen der induktiven Zugbeeinflussung berichtet, bei der ein getakteter Binärzähler dazu verwendet ist, zwischen kurzzeitigen Störbeeinflussungen und demgegen­ über längeren Nutzbeeinflussungen durch Streckenmagnete zu unterscheiden. Solche Streckenmagnete führen in wirksam ge­ schaltetem Zustand für die Dauer der Kopplung mit einem auf die Resonanzfrequenz des Streckenmagneten abgestimmten, in Resonanz betriebenen aktiven Schwingkreis auf dem Fahrzeug, dem sogenannten Fahrzeugmagneten, zu einer merkbaren Pegelab­ senkung im Speisekreis dieses Fahrzeugmagneten, wobei diese Pegelabsenkung auf dem Fahrzeug die Beeinflussung durch den Streckenmagneten anzeigt. Zur Übermittlung unterschiedlicher Informationen von der Strecke auf das Fahrzeug können an der Strecke auf unterschiedliche Frequenzen abgestimmte, bedarfs­ weise wirksam und unwirksam zu schaltende Streckenmagnete an­ geordnet sein; für jeden solchen Streckenmagneten gibt es auf dem Fahrzeug einen entsprechenden Fahrzeugmagneten in einem auf die betreffende Resonanzfrequenz abgestimmten generator­ gespeisten aktiven Schwingkreis. Die Wicklungen der verschie­ denen Fahrzeugmagnete können dabei auf einem gemeinsamen Kern aufgebracht sein. Zur ortsselektiven Übermittlung von Infor­ mationen ist der jeweilige Streckenmagnet wirksam zu schal­ ten, wobei seine Wicklung zusammen mit einem Kondensator ei­ nen auf die jeweilige Resonanzfrequenz abgestimmten Schwing­ kreis bildet. Zum Unwirksamschalten des Streckenmagneten für den Fall, daß keine Information an ein vorüberlaufendes Fahr­ zeug zu übermitteln ist, wird der Streckenmagnet üblicherwei­ se durch einen Schaltkontakt kurzgeschlossen. Beim Vorbeibe­ wegen eines Fahrzeugmagneten an einem solchen unwirksam ge­ schalteten Streckenmagneten bleibt die Beeinflussung des Fahrzeugmagneten aus, so daß dieser auf den Streckenmagneten nicht reagiert.

Bei der DD 211 320 wird der Binärzähler vorab bei der Be­ triebsaufnahme des Fahrzeugs auf eine vorgegebene Zählstel­ lung voreingestellt, deren Abstand von der maximalen Zähl­ stellung in Verbindung mit der Periodendauer ihm zugeführter Taktimpulse die zulässige Störbeeinflussungszeit des Fahr­ zeugmagneten darstellt. Etwaige Stromabsenkungen im Speise­ kreis des Fahrzeugmagneten führen zum Fortschalten des Zäh­ lers aus seiner voreingestellten Zählstellung. Ist die Beein­ flussungszeit kürzer als die zulässige Störbeeinflussungs­ zeit, so gelangt der Zähler als Folge der hierdurch bedingten Stromabsenkung nicht in seine Endstellung; beim Wiederanstieg des Resonanzstromes im Fahrzeugmagneten wird der Zähler er­ neut auf die vorgegebene Zählstellung voreingestellt. Nur längerfristig anstehende Beeinflussungen des Fahrzeugmagneten führen dazu, daß der Zähler durch die ihm zugeführten Taktim­ pulse in die maximale Zählstellung gelangt, in der er eine Beeinflussung durch einen Streckenmagneten anzeigt. Insgesamt ist die Erfassungsschaltung mit ihrem voreinstellbaren und bedarfsweise fortschaltbaren Binärzähler und den darüber hin­ aus verwendeten logischen Schaltmittel relativ aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ausgebildetes Fahrzeuggerät so weiterzubilden, daß unter Vermeidung von bedarfsweise auf unterschiedliche Störbeeinflussungszeiten voreinstellbaren Zählern eine an die jeweiligen Bedürfnisse des Einsatzfalles angepaßte Unter­ scheidung von Störbeeinflussungen und Nutzbeeinflussungen möglich ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Die Zeitbewertung für Pegelabsen­ kungen im Fahrzeugmagnetstromkreis geschieht dabei durch je­ weils ein nachtriggerbares monostabiles Element, dessen Mal­ tezeit der jeweils zulässigen Störbeeinflussungszeit ent­ spricht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen angegeben.

So soll nach der Lehre des Anspruches 2 das monostabile Ele­ ment als monostabiler Multivibrator ausgebildet sein. Der Vorteil der Verwendung von Multivibratoren zum Unterscheiden von Stör- und Nutzbeeinflussungen liegt in der recht genauen Vorgabe ihrer jeweiligen Haltezeit.

Nach der Lehre des Anspruches 3 soll die Amplitudenbewertung des Fahrzeugmagnetstromes in einem Komparator erfolgen, dem als Referenzspannung eine aus der Betriebsgleichspannung des Generators oder aus der Generatorspannung abgeleitete Span­ nung zugeführt wird. Damit wird erreicht, daß etwaige tempe­ raturbedingte Spannungsänderungen in gleicher Weise sowohl auf die Referenzspannung als auch auf die zu bewertende Span­ nung einwirken, so daß sie sich in ihrer Auswirkung weitge­ hend kompensieren.

Die Verwendung eines schwellwertfreien Gleichrichters nach der Lehre des Anspruches 4 eliminiert Fehler des Meßsignals durch die sonst übliche Flußspannung der Gleichrichter und vor allem durch deren Temperaturgang.

Die Verwendung von einstellbaren Spannungsteilern gemäß An­ spruch 5 zum Abgriff der jeweiligen Referenzspannung macht es möglich, die Bewertungseinrichtung bedarfsweise für beliebige Fahrzeugmagnete unterschiedlicher Hersteller mit unterschied­ licher Stromabsenkung im Beeinflussungsfall zu verwenden.

Die resonanzstromabhängige Spannung soll nach der Lehre des Anspruches 6 über einen Meßübertrager zur Potentialtrennung an einem niederohmigen Meßwiderstand abgegriffen werden. Die­ ser Meßwiderstand belastet den Fahrzeugmagnetstromkreis nur sehr gering und der Meßübertrager entkoppelt die Bewertungs­ einrichtung galvanisch vom Fahrzeugmagnetstromkreis.

Alternativ hierzu kann gemäß Anspruch 7 anstelle eines Meß­ übertragers auch ein Optokoppler zur Entkopplung von Fahr­ zeugmagnetstromkreis und Bewertungseinrichtung vorhanden sein; ggf. ist der Optokoppler gemäß Anspruch 8 in einer Schaltung zur Linearisierung seines Ausgangssignals zu be­ treiben, um der nachgeordneten Bewertungseinrichtung eine Spannung zuzuführen, die tatsächlich proportional der am Fahrzeugmagneten vorhandenen Spannung ist.

Nach der Lehre des Anspruches 9 sind mindestens so viele Be­ wertungseinrichtungen vorzusehen, wie unterschiedliche Infor­ mationen von der Strecke auf den Zug zu übertragen sind. Dies in Verbindung mit entsprechend ausgestalteten Fahrzeugmagne­ ten macht es möglich, mit im wesentlichen gleichen Bewer­ tungseinrichtungen unterschiedliche Informationen zwischen Strecke und Fahrzeug übermitteln und fahrzeugseitig bewerten können. Hierzu ist nach der Lehre des Anspruches 10 jede Be­ wertungseinrichtung an einen eigenen Meßwiderstand desjenigen Fahrzeugmagneten anzuschließen, dessen Resonanzstrom durch einen entsprechend abgestimmten Streckenmagneten zu beein­ flussen ist. Die Bewertungseinrichtungen sind dabei gegenein­ ander und gegenüber den Fahrzeugmagneten entkoppelt. Von den z. B. drei Bewertungseinrichtungen auf einem Fahrzeug kann gleichzeitig immer nur allenfalls eine einzige eine eine Be­ einflussung kennzeichnende Pegelabsenkung detektieren.

Zum Erkennen fahrrichtungsabhängiger Beeinflussungen sind die Strecken- und Fahrzeugmagnete bezogen auf die Gleislängsachse außermittig anzuordnen, wobei die Bewertungseinrichtungen ge­ mäß Anspruch 10 zu verdoppeln sind oder die auf die gleichen Beeinflussungsfrequenzen abgestimmten, unterschiedlichen Fahrrichtungen zugeordneten Fahrzeugmagnete sind einander parallelzuschalten und werden gemeinsam bewertet.

Die mehrkanalige Ausgestaltung der Bewertungseinrichtungen gemäß Anspruch 12 dient der Sicherheit für das Erkennen von Beeinflussungen durch Redundanz.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine fahrzeugseitige Bewertungseinrich­ tung zum Erkennen von Beeinflussungen beim Vorbeibewegen ei­ nes aktiven Fahrzeugmagneten an einem passiven Streckenmagne­ ten; die Bewertungseinrichtung ist zweikanalig ausgeführt; die beiden Verarbeitungskanäle VK1 und VK2 sind identisch aufgebaut. In einen nicht näher dargestellten Fahrzeugmagent­ stromkreis sind niederohmige Meßwiderstände R1, R2 geschal­ tet, die zum Auskoppeln resonanzstromabhängiger Spannungen aus dem auf die Resonanzfrequenz des Streckenmagneten abge­ stimmten und aus einem Generator gespeisten Fahrzeugmagnet­ stromkreis dienen. Die beiden Meßspannungen sind nachgeordne­ ten Meßübertragern U1, U2 zur Entkopplung der Bewertungsein­ richtung vom Fahrzeugmagnetstromkreis zugeführt, von denen aus sie z. B. auf die nicht invertierenden Eingänge nachge­ ordneter Vorverstärker V1, V2 gelangen. Die auf einen vorge­ gebenen Mindestpegel angehobenen Meßspannungen gelangen von dort auf nachgeordnete Gleichrichter G1, G2, die ausgangssei­ tig eine pulsierende Gleichspannung zur Verfügung stellen. Bei den Gleichrichtern handelt es sich um Präzisionsgleich­ richter; sie eliminieren Fehler des Meßsignals u. a. durch die Flußspannung der Gleichrichter selbst und vor allem durch deren Temperaturgang. Nachgeordnete Komparatoren K1 und K2 mit Schwellwertcharakteristik bewerten die ihnen zugeführten Meßspannungen hinsichtlich ihrer Amplitude. Dazu wird ihnen über Spannungsteiler T1, T2 jeweils eine Referenzspannung zu­ geführt, die z. B. aus einer Betriebsgleichspannung U eines den Fahrzeugmagneten speisenden Generators oder aus der Gene­ ratorspannung abgeleitet wird. Diese Referenzspannung ist im wesentlichen stabil; sie verändert sich lediglich geringfügig in Abhängigkeit von der Temperatur und gegebenenfalls von Re­ gelkonstanten, dann aber gemeinsam mit dem Fahrzeugmagnet­ strom, so daß sich die aufgrund solcher Schwankungen beding­ ten Veränderungen der Referenzspannungen und der Meßspannun­ gen im wesentlichen aufheben und keine Auswirkungen auf das Bewertungsergebnis haben. Der Abgriff der Spannungsteiler T1, T2 kann für jeden Typ von Fahrzeugmagnet eingestellt oder sonstwie vorgegeben werden, so daß es möglich ist, die erfin­ dungsgemäße Bewertungseinrichtung für jeden Typ von Fahrzeug­ magnet zu verwenden unabhängig davon, von welchem Hersteller er stammt und welcher Ansprechwert für das Erkennen einer Be­ einflussung unterschritten werden soll.

Am Ausgang der Komparatoren K1 und K2 werden aus den reso­ nanzstromabhängigen Meßspannungen abgeleitete Spannungsimpul­ se zur Verfügung gestellt und zwar immer dann, wenn die Meß­ spannung größer ist als die jeweils zu berücksichtigende Re­ ferenzspannung. Die Spannungsimpulse gelangen auf nachge­ schaltete monostabile Multivibratoren M1, M2. Diese Multivi­ bratoren sind nachtriggerbar und werden durch jeden auf ihren Eingang gegebenen Spannungsimpuls wieder neu gestartet. Die ihnen eingeprägte Haltezeit entspricht der zulässigen Störbe­ einflussungszeit des Fahrzeugmagneten. Sie liegt im Millise­ kundenbereich und überdeckt mehrere der ihr bei nicht beein­ flußtem Fahrzeugmagnet zugeführten Spannungsimpulse. Nur dann, wenn diese Spannungsimpulse über eine Dauer aussetzen, die größer ist als die Haltezeit der Multivibratoren, setzen die Multivibratoren ihren Ausgang Q auf LOW. Nachgeordnete Ausgangstreiber V11, V21 wechseln daraufhin ihr Ausgangs­ signal und zeigen damit eine Beeinflussung des Fahrzeugmagne­ ten an. Dieses Signal veranlaßt das Ausführen einer bestimm­ ten zuvor festgelegten Reaktion und wird hierzu gegebenen­ falls irreversibel gespeichert. Eine solche Reaktion kann z. B. darin bestehen, daß der Fahrzeugführer innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne eine bestimmte Bedienungshandlung vornehmen muß (Wachsamkeitsprüfung), oder es kann sich um den Start einer Geschwindigkeitsprüfung oder aber auch um die Auslösung einer Zwangsbremsung handeln. Die vorgenannten Re­ aktionen sind auf unterschiedliche Resonanzfrequenzen abge­ stimmten Strecken- und Fahrzeugmagneten fest zugeordnet.

Durch Wahl unterschiedlicher Spannungsteilerabgriffe, unter­ schiedlicher Übersetzungsverhältnisse der Meßübertrager und unterschiedlich dimensionierter Multivibratoren lassen sich die Bewertungseinrichtungen problemlos an unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der Erkennung und Bemessung von Beeinflussungen anpassen.

Anstelle von Meßübertragern im Eingangskreis der Bewertungs­ einrichtungen können dort auch andere Einrichtungen zur Po­ tentialtrennung installiert sein, beispielsweise Optokoppler, sofern sie ein einigermaßen lineares Schaltverhalten aufwei­ sen.

Auf jedem Fahrzeug sind mindestens so viele Bewertungsein­ richtungen vorzusehen, wie Beeinflussungen von auf unter­ schiedliche Resonanzfrequenzen abgestimmten Streckenmagneten zu detektieren sind. Jede Bewertungseinrichtung ist hierzu vorzugsweise zweikanalig auszuführen, um eine ausreichend si­ chere Aussage über etwaige Beeinflussungen machen zu können; jeder Kanal ist unabhängig von der Mitwirkung des anderen Ka­ nals dazu in der Lage, eine Beeinflussung zu erkennen.

Da die Streckenmagnete und die Fahrzeugmagnete bezogen auf die Gleislängsachse wegen der Zuordnung der zu übertragenden Informationen zu der einen und der anderen Fahrrichtung au­ ßermittig angeordnet sind und die Fahrzeuge die Strecke übli­ cherweise auch in beiden Fahrrichtungen befahren können, ist es erforderlich, auf den Fahrzeugen jeweils zwei Sätze von Bewertungseinrichtungen vorzusehen, von denen der eine der einen Fahrrichtung und der andere der anderen Fahrrichtung zugeordnet ist. Es ist aber auch möglich, die Bewertung der unterschiedlichen Fahrrichtungen zugeordneten Eingangsspan­ nungen gleicher Frequenz jeweils in gemeinsamen Bewertungs­ einrichtungen vorzunehmen.

Claims (12)

1. Fahrzeuggerät für die punktförmige induktive Zugbeeinflus­ sung mit mindestens einem aktiven Schwingkreis zur ortsabhän­ gigen Kopplung mit mindestens einem Streckenmagneten in einem bedarfsweise aktivierbaren passiven Schwingreis, wobei die Dauer einer eventuellen Resonanzstromabsenkung als Folge ei­ ner gegenseitigen Beeinflussung der Schwingkreise mindestens mittelbar von einer Bewertungseinrichtung erfaßt und mit ei­ nem durch eine zulässige Störbeeinflussungszeit vorgegebenen Referenzwert verglichen wird, um hieraus ggf. auf eine das Auslösen einer vorgegebenen Reaktion veranlassende Beeinflus­ sung schließen zu können, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausgabe einer Beeinflussungsmeldung mindestens ein von Spannungsimpulsen gesteuertes nachtriggerbares monostabi­ les Element (M1, M2) vorgesehen ist mit einer Haltezeit gleich der zulässigen Störbeeinflussungszeit, wobei die Span­ nungsimpulse aus den Halb- oder Vollwellen des Resonanzstro­ mes abgeleitet sind.

2. Fahrzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das monostabile Element (M1, M2) als monostabiler Multi­ vibrator ausgebildet ist.

3. Fahrzeuggerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Amplitudenbewertung der resonanzstromabhängigen Span­ nungsimpulse ein Komparator (K1, K2) vorgesehen ist, der ei­ nerseits über einen Gleichrichter (G1, G2) an einen resonanz­ stromgespeisten Strom/Spannungswandler (R1, R2) und anderer­ seits an einen Abgriff eines Spannungsteilers (T1, T2) ange­ schlossen ist, der mindestens mittelbar an der Betriebs­ gleichspannung (U) des Generators zum Speisen des mindestens einen aktiven Schwingkreises oder an der Generatorspannung liegt.

4. Fahrzeuggerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (G1, G2) schwellwertfrei ausgebildet ist.

5. Fahrzeuggerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (T1, T2) zur Berücksichtigung unter­ schiedlicher Ansprechpegel der Bewertungseinrichtung ein­ stellbar ausgeführt ist.

6. Fahrzeuggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den mindestens einen Fahrzeugmagnetstromkreis ein nie­ derohmiger Meßwiderstand (R1, R2) eingeschleift ist und daß diesem die Primärwicklung eines Meßübertragers (U1, U2) pa­ rallelgeschaltet ist, an dessen Sekundärwicklung die Span­ nungsimpulse abgreifbar sind.

7. Fahrzeuggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den mindestens einen Fahrzeugmagnetstromkreis ein nie­ derohmiger Meßwiderstand eingeschleift ist und daß diesem der Eingang eines Optokopplers parallel geschaltet ist, an dessen Ausgang die Spannungsimpulse abgreifbar sind.

8. Fahrzeuggerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Optokoppler Teil einer Schaltung zur Linearisierung seines Ausgangssignals in bezug auf das ihm zugeführte Ein­ gangssignal ist.

9. Fahrzeuggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die frequenzselektive Bewertung von resonanzstromab­ hängigen Spannungsimpulsen auf jedem zu beeinflussenden Fahr­ zeug mindestens soviele Bewertungseinrichtungen vorgesehen sind, wie es auf unterschiedliche Resonanzfrequenzen abge­ stimmte Fahrzeugmagnete gibt, wobei jede Bewertungseinrich­ tung die Bewertung der resonanzstromabhängigen Spannungsim­ pulse eines anderen Fahrzeugmagneten durchführt.

10. Fahrzeuggerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Bewertungseinrichtung an einen eigenen Meßwiderstand im Stromkreis desjenigen Fahrzeugmagneten angeschlossen ist, dessen Resonanzstrom durch einen entsprechend abgestimmten Streckenmagneten zu beeinflussen ist.

11. Fahrzeugmagnet nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der Bewertungseinrichtungen zum fahrrichtungs­ abhängigen Erkennen von Beeinflussungen verdoppelt ist, wobei die eine Hälfte über die der einen Fahrrichtung zugeordneten Fahrzeugmagnete und die andere Hälfte über die der anderen Fahrrichtung zugeordneten Fahrzeugmagnete gespeist ist oder
daß die unterschiedlichen Fahrrichtungen zugeordneten, auf die gleichen Beeinflussungsfrequenzen abgestimmten Fahrzeug­ magnete über ihre Meßwiderstände auf eine gemeinsame Bewer­ tungseinrichtung speisen.

12. Fahrzeuggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewertungseinrichtungen mehrkanalig ausgeführt sind
und daß die Ausgabe eines Bewertungsergebnisses von der Be­ reitstellung entsprechender Ergebnisse in jeweils mindestens zwei Kanälen (VK1, VK2) abhängig gemacht ist.