DE19915597A1

DE19915597A1 - Wheel sensor for railway monitoring installations

Info

Publication number: DE19915597A1
Application number: DE1999115597
Authority: DE
Inventors: Josef Frauscher
Original assignee: Individual
Current assignee: Frauscher Holding GmbH
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 1999-12-30
Also published as: AT406139B; ATA61098A

Abstract

The circuit is sensitive to the oscillation coil (9) attenuation by wheels rolling by the oscillation coil consists of several parts (11,12) which, when viewed in rail direction, are located behind each other. The parts are coupled in a push-pull circuit such that they suppress voltages induced by external interference fields. The two coil parts have a common winding, whose individual turns (13) are led round both coil centers in form of a horizontally positioned figure-eight.

Description

Die Erfindung betrifft einen Radsensor für Eisenbahnüberwachungsanlagen mit wenigstens einer in einem im Schienenbereich angeordneten Gehäuse unterge brachten, wechselstromgespeisten Schwingkreisspule einer auf die Bedämpfung der Spule durch vorbei rollende Räder empfindlichen Überwachungsschaltung.The invention relates to a wheel sensor for railway monitoring systems at least one in a housing arranged in the rail area brought, AC-powered voice coil one on the damping the coil through sensitive rolling monitoring wheels.

Derartige Radsensoren sind u. a. aus den DE 32 34 651 A, DE 33 13 805 C und DE 38 08 484 A bekannt. Die Spule ist mit einem Kondensator zu einem L-C- Schwingkreis geschaltet und liegt in einem Ruhestrom-Überwachungskreis, wobei durch die Bedämpfung der Spule durch ein über die Spule rollendes Rad die Stromaufnahme des Kreises signifikant absinkt, so daß über Triggerschaltungen Zähl- oder Steuerimpulse erzeugt werden können, die der Überwachungsanlage zugeführt werden und dort beispielsweise für die Achszählung von Schienen verkehrsmitteln verwertbar sind. Bei zwei in Schienenlängsrichtung hintereinander angeordneten und in eigenen Schwingkreisen geschalteten Spulen kann man überdies aus der Reihenfolge, in der die Impulse auftreten, die Fahrtrichtung des Schienenverkehrsmittels erfassen. Bei den oben erwähnten Radsensoren sind die Schwingkreisspulen mit Ferritkernen ausgestattet, die verschiedene Formen aufweisen können. Aus der US 3 721 821 A ist auch eine Konstruktion bekannt, bei der zwei Schwingkreisspulen als Luftspulen ausgebildet und mit Abstand voneinander in einem unterseitig von einer Metallplatte abgeschlossenen Kunst stoffgehäuse angeordnet sind. Radsensoren der gegenständlichen Art zeichnen sich durch einen einfachen, kostengünstigen Aufbau aus, wobei sie hinsichtlich der Störungsempfindlichkeit keine bzw. kaum Nachteile gegenüber wesentlich aufwendigeren Systemen zeigen, die mit gesonderten Sender- und Empfangs spulen arbeiten, deren Kopplung durch vorbei rollende Räder verändert wird, so daß wieder Zählsignale erzeugt werden können. Beispiele für derartige Systeme entnimmt man der AT 378 522 B, der DE 37 20 576 A und der EP 374 430 A. Such wheel sensors are u. a. from DE 32 34 651 A, DE 33 13 805 C and DE 38 08 484 A known. The coil is connected to a capacitor to an L-C Switching circuit switched and is in a quiescent current monitoring circuit, wherein by damping the coil by a wheel rolling over the coil Current consumption of the circuit drops significantly, so that via trigger circuits Counting or control pulses can be generated by the monitoring system are supplied and there for example for the axle counting of rails means of transport are usable. With two in a row in the longitudinal direction of the rail arranged and switched in their own resonant circuits you can moreover, from the order in which the impulses occur, the direction of travel of the Record rail transport. In the wheel sensors mentioned above, the Voice coil coils equipped with ferrite cores that have different shapes can have. A construction is also known from US Pat. No. 3,721,821 A. in which two voice coil coils are designed as air coils and at a distance from each other in an art closed on the underside by a metal plate fabric housing are arranged. Draw wheel sensors of the objective type are characterized by a simple, inexpensive structure, with regard to No or hardly any disadvantages compared to the sensitivity to interference show more complex systems with separate transmitter and receiver coils work, the coupling of which is changed by wheels rolling past, so that count signals can be generated again. Examples of such systems can be found in AT 378 522 B, DE 37 20 576 A and EP 374 430 A.

In der Praxis können bei allen bekannten Systemen beim Betrieb Störungen auftreten. Neben rein mechanischen Störungen durch Lockerung und Änderung der Relativlage der Sensoren zur Schiene bzw. zu den vorbeirollenden Rädern beruhen weitere Störungen auf der Einwirkung äußerer Umstände. Beispielsweise erzeugen die bei Hochgeschwindigkeitszügen eingesetzten Magnetschienen bremsen starke Störfelder, die die Schwingkreisspulen beeinflussen können. Ebenso wirken hier die oft größenordnungsmäßig einige 1000 Ampere erreichen den Schienenströme als Störfaktor. Bei Systemen mit gekoppelten Sender- und Empfangsspulen wurden schon verschiedene Sicherungsschaltungen vorgesehen, um die Wirkung bestimmter Störfaktoren auszuschalten bzw. zumindest her abzusetzen. Nach der DE 37 20 576 A wird das Streumagnetfeld der erregten Wirbelstrombremse dazu benützt, um den Kontakt der Achszähllogik unwirksam zu schalten. Nach der EP 374 430 A wird eine frequenzselektive Abschirmung an der Unterseite von linearen Wirbelstrombremsen vorgesehen. Alle diese Maßnah men wirken selektiv nur gegen die Störeinflüsse von Wirbelstrombremsen. Es können aber durch andere Faktoren ebenfalls Störungen hervorgerufen werden. Solche Faktoren sind neben den schon erwähnten Schienenströmen fallweise wirksam werdende äußere Felder z. B. aus parallel zu den Schienen verlaufenden Leitungen.In practice, malfunctions can occur in all known systems occur. In addition to purely mechanical disturbances due to loosening and changes the relative position of the sensors to the rail or to the rolling wheels further disturbances are based on the influence of external circumstances. For example generate the magnetic rails used in high-speed trains brake strong interference fields that can affect the voice circuit coils. Likewise, they often work on the order of a few 1000 amperes the rail currents as a disruptive factor. In systems with coupled transmitter and Various fuse circuits have already been provided for the receiving coils, to eliminate the effect of certain disruptive factors or at least forth to discontinue. According to DE 37 20 576 A, the stray magnetic field is the excited one Eddy current brake used to make the contact of the axle counting logic ineffective to switch. According to EP 374 430 A, frequency-selective shielding is applied the underside of linear eddy current brakes. All this measure act selectively only against the interference of eddy current brakes. It but other factors can also cause interference. In addition to the rail currents already mentioned, such factors are occasional external fields taking effect z. B. from parallel to the rails Cables.

Aufgabe der Erfindung ist demnach die Schaffung eines Radsensors der eingangs genannten Art, bei dem mit verhältnismäßig einfachen Mitteln die Einwirkung äußerer Störfaktoren weitestgehend ausgeschlossen wird.The object of the invention is therefore to provide a wheel sensor at the beginning mentioned type, in which the action with relatively simple means external disruptive factors is largely excluded.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die bzw. jede Schwingkreisspule aus wenigstens zwei Spulenteilen besteht, die in Schienen längsrichtung gesehen hintereinander angeordnet und in einer Gegenschaltung verbunden sind, so daß sie von äußeren Störfeldern induzierte Spannungen unter drücken. The object is achieved in that the or each Voice coil consists of at least two coil parts in rails seen in the longitudinal direction one behind the other and in a counter circuit are connected so that they are induced by external interference fields to press.

Durch die Erfindung werden für die Praxis nicht nur die schon beschriebenen Störfaktoren zumindest weitestgehend eliminiert, was bedeutet, daß der möglichst Störeinfluß von Wirbelstrombremsen und Schienenströmen ausgeschaltet werden kann, sondern es werden auch andere Störeinflüsse unterdrückt. Untersuchungen des Erfinders haben nämlich gezeigt, daß bei Radsensoren der gegenständlichen Art an ungünstigen Stellen des Schienenbereiches, z. B. in der Nähe von Wei chen, die Möglichkeit besteht, daß aus bestimmten Schienenbereichen Schleifen gebildet werden, die mit der Schienenkapazität selbst Schwingkreise bilden können, die an die Schwingkreisspulen der Radsensoren angekoppelt sind und besonders bei zur Eigenfrequenz der Radsensorschwingkreise harmonischer Eigenfrequenz Störungen induzieren, also in der Praxis Zählfehler verursachen. Auch Aufbauten der Schienenbetriebsmittel können Schleifen bilden, die wieder Bestandteil störender Schwingkreise sind, welche beim Überfahren die Radsenso ren beeinflussen. Durch die besondere Form der erfindungsgemäßen Spulen werden aber derartige Störeinflüsse unterdrückt, da die Wicklungsteile die Span nungen gegensinnig induzieren.The invention does not only make those already described in practice Disruptive factors at least largely eliminated, which means that the most possible Interference from eddy current brakes and rail currents can be switched off can, but other interferences are suppressed. Investigations of the inventor have shown that in the wheel sensors of the subject Type at unfavorable points in the rail area, e.g. B. near Wei chen, there is the possibility that grinding from certain rail areas are formed that form resonant circuits with the rail capacity itself can, which are coupled to the voice coil of the wheel sensors and especially more harmonious with the natural frequency of the wheel sensor resonant circuits Natural frequency induce interference, i.e. cause counting errors in practice. Superstructures of the rail equipment can also form loops Part of disruptive resonant circuits are the wheel sensors when driving over them influence. Due to the special shape of the coils according to the invention but such interference are suppressed because the winding parts the chip induction in opposite directions.

Es ist an sich möglich, die Spulenteile gegengleich miteinander zu verbinden. Eine besonders hohe Symmetrie und damit Unterdrückungssicherheit wird erreicht, wenn die beiden Spulenteile einer aus zwei Spulenteilen bestehenden Schwingkreisspule eine gemeinsame Wicklung aufweisen, deren Einzelwindungen in Form einer liegenden Acht um die beiden Spulenzentren geführt sind. Da hier die Unterdrückung induzierter Störspannungen innerhalb jeder einzelnen Doppel windung erfolgt, also nur geringe Spannungsunterschiede zwischen den beiden Windungsteilen auftreten können. Aus Symmetriegründen kann es auch manch mal vorteilhaft sein, die Spule mit einer im Durchmesser größeren Zentralwicklung auszubilden und ihr in Fahrtrichtung gesehen je eine kleinere Ergänzungswicklung vor- und nachzuordnen. Auch entsprechende Anordnungen aus einander zur Schwingkreisspule ergänzenden Spulenteilen sind möglich.As such, it is possible to connect the coil parts in opposite directions. A particularly high symmetry and thus security against suppression reached when the two coil parts one consisting of two coil parts Voice coil have a common winding, the individual turns in the form of a figure eight around the two coil centers. There here the suppression of induced interference voltages within each individual double Winding takes place, so only slight differences in voltage between the two Winding parts can occur. For reasons of symmetry, some can times be advantageous, the coil with a larger diameter central winding train and you seen in the direction of travel a smaller supplementary winding before and after. Corresponding arrangements from each other Additional coil parts are possible.

Eine besonders hohe Unempfindlichkeit gegen Störungen durch Wirbelstrom bremsen wird erzielt, wenn in Weiterbildung der Erfindung die Spulenteile, ihr Innenraum und ihre Umgebung sowie ein den Sensor umschließendes Gehäuse frei von magnetischem und magnetisierbarem Material gehalten sind. Ohne sonstige Maßnahmen besteht nämlich bei mit Ferritkernen ausgestatteten Spulen die Gefahr, daß diese Kerne unter der Einwirkung der hohen Wirbelströme irreversibel in den Sättigungsbereich übergehen. Vorzugsweise sind bei der erfindungsgemäßen Ausführung die Spulenteile in Gießharz eingebettet. Auch weitere notwendige Schaltelemente des Schwingkreises können von dieser Gießharzbettung aufgenommen und damit gegen Witterungseinflüsse vollkommen geschützt untergebracht werden.A particularly high insensitivity to disturbances caused by eddy current braking is achieved if, in a further development of the invention, the coil parts, you Interior and its surroundings as well as a housing enclosing the sensor are kept free of magnetic and magnetizable material. Without there are other measures for coils equipped with ferrite cores the danger that these cores under the influence of high eddy currents transition irreversibly into the saturation range. Preferably, the embodiment according to the invention, the coil parts embedded in cast resin. Also other necessary switching elements of the resonant circuit can be from this Cast resin bedding added and thus completely against weather influences protected.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigenThe subject matter of the invention is illustrated in the drawing, for example. It demonstrate

Fig. 1 einen an einer Schiene angebrachten Radsensor im Schnitt, Fig. 1 shows a wheel sensor attached to a rail in cross-section,

Fig. 2 den Radsensor nach Fig. 1 in kleinerem Maßstab in Draufsicht, wobei nur die Wicklungen der Schwingkreisspulen dargestellt wurden und Fig. 2 shows the wheel sensor of FIG. 1 on a smaller scale in plan view, only the windings of the voice circuit coils have been shown and

Fig. 3 eine Ausführungsvariante einer Schwingkreisspule ebenfalls in Draufsicht. Fig. 3 shows a variant of an oscillating circuit coil also in plan view.

Nach den Fig. 1 und 2 ist zur Erfassung von auf Schienen 1 rollenden Rädern 2 von Schienenfahrzeugen ein Radsensor 3 vorgesehen, der beim Ausführungsbei spiel mit einer Halterung 4 am Steg 5 der Schiene 1 in einem genau definierten Abstand von Radkranz 6 der Räder 2 von auf der Schiene 1 fortbewegten Schie nenfahrzeugen angebracht ist.According to FIGS. 1 and 2, a wheel sensor 3 is provided for detecting rolling on rails 1 wheels 2 of rail vehicles which, when Ausführungsbei game with a bracket 4 at the web 5 of the rail 1 at a precisely defined distance from the wheel rim 6 of the wheels 2 of on the rail 1 locomotive rail vehicles is attached.

Der Radsensor 3 besitzt ein aus Kunststoff gefertigtes Außengehäuse 7, in dem in der Nähe der Decke 8 zwei Schwingkreisspulen 9 unter Einhaltung eines Abstandes in Schienenlängsrichtung angeordnet sind. Jede Schwingkreisspule 9 ist Bestandteil eines L-C-Kreises, dessen Kondensatoren ebenso wie die Spulen 9 in einer Gießharzbettung 10 geschützt untergebracht werden können. Auch weitere allfällige Bestandteile der Sensorschaltung können in das Gießharz eingebettet sein. Die zu äußeren Auswertungsstufen führenden Leitungen und deren Anschlüsse wurden nicht dargestellt.The wheel sensor 3 has an outer housing 7 made of plastic, in which two resonance circuit coils 9 are arranged near the ceiling 8 while maintaining a distance in the longitudinal direction of the rails. Each resonance circuit coil 9 is part of an LC circuit, the capacitors and the coils 9 of which can be protected in a cast resin bed 10 . Other possible components of the sensor circuit can also be embedded in the casting resin. The lines leading to external evaluation levels and their connections were not shown.

Nach Fig. 2 besteht jede der beiden Schwingkreisspulen aus zwei Spulenteilen 11, 12, die in Schienenlängsrichtung gesehen hintereinander angeordnet sind und deren Windungen 13 jeweils in Form einer liegenden Acht um die Zentren der beiden Spulenhälften 11, 12 geführt sind. According to FIG. 2, each of the two resonant circuit coils consists of two coil parts 11 , 12 , which are arranged one behind the other as seen in the longitudinal direction of the rail and whose windings 13 are each guided in the form of a figure eight around the centers of the two coil halves 11 , 12 .

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der jede Schwingkreisspule aus drei Spulenteilen, nämlich einem größeren Mitteilteil 14 und zwei in Schienenlängs richtung vor- und nachgeordneten Nachbarteilen 15,16 besteht, wobei die Spu lenwindungen in Weiterführung der Ausführung nach Fig. 2 in den beiden Nach barteilen 15, 16 gegensinnig zum Mittelteil 14 gewickelt sind. Fig. 3 shows a variant in which each resonance coil consists of three coil parts, namely a larger central part 14 and two upstream and downstream adjacent parts 15 , 16 in the longitudinal direction of the rail, the coil turns in continuation of the embodiment according to FIG. 2 in the two After bar parts 15 , 16 are wound in opposite directions to the central part 14 .

Claims

1. wheel sensor for railway monitoring systems with at least one housed in a housing arranged in the rail area, alternating current- fed resonance circuit coil sensitive to the damping of the coil by rolling wheels passing monitoring circuit, characterized in that the or each resonance circuit coil ( 9 ) hurry from at least two coils ( 11 , 12 , 14-16 ), which are seen one behind the other in the longitudinal direction of the rail and are connected in a counter circuit, so that they suppress voltages induced by external interference fields.

2. Wheel sensor according to claim 1, characterized in that the two coil parts ( 11 , 12 ) of a two-coil coil coil ( 9 ) have a common winding, the individual windings ( 13 ) in the form of a figure eight around the two coil centers ( Fig. 2).

3. Wheel sensor according to claims 1 and 2, characterized in that the coil parts ( 11 , 12 , 14-16 ), their interior and surroundings and a sensor ( 9 ) enclosing housing ( 7 ) free of magnetic or magnetisable material are held.

4. Wheel sensor according to claim 3, characterized in that the coil parts ( 11 , 12 , 14-16 ) are embedded in casting resin ( 10 ).