-
Die
Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals an
einer Strecke für
Schienenfahrzeuge. Es wird eine Magneteinrichtung verwendet, die
ausgestaltet ist ein Magnetfeld zu erzeugen, wobei das Magnetfeld
bei einem Vorbeifahren an einer Signaleinrichtung der Strecke das
Signal erzeugen kann.
-
Für den Betrieb
in der Schweiz müssen
Lokomotiven mit einem Zugsicherungssystem ausgerüstet sein, das eine Magneteinrichtung
aufweist. Das Zugsicherungssystem ist in der Fachwelt unter der
Bezeichnung „Integra
Signum" bekannt.
Eine Magnetfeldsonde, die an der Strecke angeordnet ist, detektiert
das Magnetfeld der Magneteinrichtung, wenn die Lokomotive die Magnetfeldsonde überfährt. Derzeit
sind in jeder Lokomotive zwei der Magneteinrichtungen vorgesehen,
die jeweils einer Fahrtrichtung der Lokomotive zugeordnet sind.
Die Magneteinrichtungen sind Permanentmagnete.
-
Es
hat sich jedoch gezeigt, dass die Magneteinrichtungen beim Betrieb
der Lokomotiven in anderen Ländern
zu Fehlfunktionen oder sogar zu Schäden an Einrichtungen führen können, die
an der Strecke angeordnet sind. Hierbei handelt es sich z. B. um
Steuereinrichtungen für
Bahnübergänge oder
um andere Steuereinrichtungen.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Neuerung, einen zuverlässigen und
störungsfreien
Betrieb einer Lokomotive oder eines anderen mit der Magneteinrichtung
versehenen Schienenfahrzeugs sowohl in der Schweiz als auch in anderen
Ländern
zu ermöglichen.
Insbesondere soll es möglich
sein, dass das Schienenfahrzeug ohne Unterbrechung des Betriebes
die Ländergrenzen
der Schweiz überfährt.
-
Es
wird vorgeschlagen, einen Elektromagneten zu verwenden, der ausgestaltet
ist, zumindest einen Teil des für
die Signalerzeugung erforderlichen Magnetfelds zu erzeugen. Hierdurch
ist es möglich, das
Magnetfeld zumindest teilweise abzuschalten und/oder einzuschalten.
Insbesondere kann somit in der Schweiz das erforderliche Magnetfeld
erzeugt werden und kann dasselbe mit der Magneteinrichtung versehene
Schienenfahrzeug bei (zumindest teilweise) abgeschaltetem Magnetfeld
auch in anderen Ländern,
insbesondere in Österreich
und Frankreich betrieben werden.
-
Unter
einem Elektromagneten wird auch eine Kombination von mehreren Elektromagneten verstanden,
die ein gemeinsames Magnetfeld erzeugen können.
-
Bevorzugtermaßen weist
die Magneteinrichtung zusätzlich
zu dem Elektromagneten keinen separaten Permanentmagneten auf. Der
Elektromagnet ist also dazu in der Lage, das für die Signalerzeugung an der
Strecke erforderliche Magnetfeld zu erzeugen. Jedoch kann der Elektromagnet – je nach Ausführung – magnetisierbare
Materialien aufweisen (etwa einen Spulenkern), die auch nach einem
Abschalten des Elektromagneten noch ein Magnetfeld aufweisen.
-
Es
wird vorgeschlagen, den Elektromagneten mit Gleichstrom zu betreiben.
Damit der Elektromagnet das erforderliche Magnetfeld vollständig erzeugen
kann, ist seine Stromversorgung bei einer konkreten Ausführungsform
entsprechend ausgelegt. Beispielsweise wird der Elektromagnet bei
einer Nennspannung von 110 V betrieben, wobei Toleranzen der Spannung
z. B. in einem Bereich von 77 V bis 135 V auftreten können. Vorzugsweise
ist die gesamte Anordnung zum Betreiben des Elektromagneten so ausgestaltet,
dass eine zusätzliche
Spannungsstabilisierung nicht erforderlich ist und insbesondere auf
einen Gleichspannungswandler verzichtet werden kann.
-
Vorzugsweise
ist der Elektromagnet derart ausgestaltet und wird derart betrieben,
dass das von der Magneteinrichtung erzeugte Magnetfeld dem Magnetfeld
eines Stabmagneten gleicht, insbesondere eines der Stabmagneten,
die derzeit an Lokomotiven für
den Betrieb des Zugsicherungssystems Integra Signum verwendet werden.
-
Auf
Grund von Feldstärken
des Magnetfelds in der Größenordnung
von mehreren mT weisen entsprechende Elektromagneten, die ein Magnetfeld solcher
Stärke
erzeugen können,
hohe Induktivitäten auf.
Vorzugsweise wird daher eine Freilaufdiode antiparallel zu dem Elektromagneten
angeordnet.
-
Weiterhin
wird vorgeschlagen, den Elektromagneten bei Bedarf einzuschalten
oder auszuschalten beziehungsweise die Vorrichtung so auszugestalten,
dass der Elektromagnet einschaltbar und/oder ausschaltbar ist.
-
Insbesondere
wird vorgeschlagen: Eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals
an einer Strecke für
Schienenfahrzeuge, wobei
- – die Vorrichtung ausgestaltet
ist, in einem der Schienenfahrzeuge verwendet zu werden und/oder
die Vorrichtung in einem der Schienenfahrzeuge angeordnet ist,
- – die
Vorrichtung eine Magneteinrichtung aufweist, die ausgestaltet ist
ein Magnetfeld zu erzeugen, wobei das Magnetfeld bei einem Vorbeifahren
an einer Signaleinrichtung der Strecke das Signal erzeugen kann,
- – die
Magneteinrichtung einen Elektromagneten aufweist, der ausgestaltet
ist, zumindest einen Teil des Magnetfelds zu erzeugen,
- – die
Vorrichtung eine Schalteinrichtung zum Einschalten und/oder Ausschalten
des Elektromagneten aufweist, die mit dem Elektromagneten verbunden
ist und die ausgestaltet ist, während
eines ununterbrochenen Betriebes des Schienenfahrzeugs den Elektromagneten
einzuschalten und/oder auszuschalten.
-
Vorzugsweise
weist die Vorrichtung eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines
Betriebes des Schienenfahrzeugs auf. Dabei ist der Elektromagnet zur
Energieversorgung mit einem Energiespeicher verbunden oder mit dem
Energiespeicher verbindbar. Die Steuereinrichtung und die Schalteinrichtung
sind derart ausgestaltet und miteinander verbunden, dass der Elektromagnet
während eines
andauernden Betriebes des Schienenfahrzeugs ausgeschaltet wird, wenn
der Elektromagnet mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher
versorgt wird und wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs
Null ist.
-
Auf
diese Weise kann in erheblicher Menge Energie gespart werden und
kann der Energiespeicher geschont werden. Außerdem wird die Zuverlässigkeit
der Vorrichtung erhöht,
zum einen da die für den
Betrieb des Elektromagneten benötigte
Energie mit höherer
Zuverlässigkeit
zur Verfügung
steht, zum anderen da bei reduzierter Kühlung des Elektromagneten durch
fehlenden Fahrtwind eine Überhitzung des
Elektromagneten vermieden wird. Auch kann auf eine Zwangskühlung des
Elektromagneten (z. B. mit einem elektrisch angetriebenen Gebläse) verzichtet werden.
Der Elektromagnet kann außen
an dem Schienenfahrzeug angeordnet sein, insbesondere im Bereich
des Untergestells des Fahrzeugs, z. B. ca. 130 mm oberhalb der Schienenoberkante.
-
Weiterhin
wird vorgeschlagen: Ein Verfahren zum Erzeugen eines Signals an
einer Strecke für Schienenfahrzeuge,
wobei
- – eine
Magneteinrichtung, die in oder an einem der Schienenfahrzeuge angeordnet
ist, ein Magnetfeld erzeugt, wobei das Magnetfeld bei einem Vorbeifahren
an einer Signaleinrichtung der Strecke das Signal erzeugen kann,
- – die
Magneteinrichtung einen Elektromagneten aufweist, der derart betrieben
wird, dass er zumindest einen Teil des Magnetfelds erzeugt, und
- – der
Elektromagnet während
eines ununterbrochenen Betriebes des Schienenfahrzeugs eingeschaltet
und/oder ausgeschaltet wird.
-
Unter
einem ununterbrochenen Betrieb des Schienenfahrzeugs wird auch ein
unterbrechungsfreier Betrieb verstanden, bei dem das Schienenfahrzeug
seine Fahrt unterbricht. Eine Fahrtunterbrechung kann aus verschiedenen
Gründen
beispielsweise an Ländergrenzen
erforderlich sein. Die Schalteinrichtung ermöglicht es jedoch auch bei ununterbrochener
Fahrt, den Elektromagneten einzuschalten oder auszuschalten.
-
Insbesondere
ist zusätzlich
zu einem Hauptschalter, durch dessen Betätigung der Betrieb des Schienenfahrzeugs
begonnen und beendet werden kann, ein weiterer Schalter vorgesehen.
Durch die Betätigung
dieses weiteren Schalters, der beispielsweise einen Magnetschalter
aufweist, kann der Elektromagnet während des Betriebes des Schienenfahrzeugs
eingeschaltet und/oder ausgeschaltet werden. Somit ermöglicht es
das Einschalten oder Ausschalten des Elektromagneten, bei unterbrechungsfreiem Betrieb
des Schienenfahrzeugs einen Betrieb eines Zugsicherungssystems zu
beginnen bzw. zu beenden. Das Schienenfahrzeug kann daher ohne Unterbrechung
seines Betriebes in verschiedenen Schienennetzen betrieben werden.
-
Insbesondere
kann eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines Betriebes des Schienenfahrzeugs
vorgesehen sein, wobei die Steuereinrichtung mit der Schalteinrichtung
verbunden ist und wobei die Steuereinrichtung ausgestaltet ist,
durch Ansteuern der Schalteinrichtung den Elektromagneten einzuschalten
und/oder auszuschalten. Beispielsweise erfüllt die Steuereinrichtung eine
Mehrzahl von Funktionen wie Sicherheitsfunktionen und Überwachungsfunktionen
und kann z. B. Teil der Leittechnik einer Lokomotive sein. Auf Grund
der Ansteuerung des Elektromagneten durch die Steuereinrichtung
kann der Steuereinrichtung z. B. eine Betriebsweise des Schienenfahrzeugs
vorgegeben werden und erzeugt die Steuereinrichtung abhängig von
der vorgegebenen Betriebsweise automatisch ein Signal zum Einschalten
oder Ausschalten des Elektromagneten.
-
Insbesondere
kann ein Betriebszustand der Steuereinrichtung eingestellt werden
und steuert die Steuereinrichtung abhängig von dem eingestellten Betriebszustand
automatisch die Schalteinrichtung an, sodass der Elektromagnet entsprechend
dem eingestellten Betriebszustand eingeschaltet oder ausgeschaltet
ist bzw. wird. Der eingestellte Betriebszustand kann beispielsweise
ein Betriebszustand sein, der dem Betrieb auf einem bestimmten Schienennetz
entspricht. Auch kann der Betriebszustand von der Fahrgeschwindigkeit
des Schienenfahrzeugs abhängen.
Z. B. kann der Elektromagnet bei Fahrgeschwindigkeit Null automatisch
ausgeschaltet werden. Weiterhin kann der Betriebszustand beispielsweise
einer Fahrtrichtung (rückwärts oder
vorwärts) zugeordnet
sein. Z. B. wird durch oder nach Inbetriebnahme eines vorne oder
hinten im Schienenfahrzeug angeordneten Führerstandes ein Signal erzeugt,
das den Betriebszustand festlegt und automatisch zum Einschalten
und/oder zum Ausschalten des Elektromagneten und/oder zum Sperren
eines Betriebes des Elektromagneten führt. Beispielsweise ist in
dem Schienenfahrzeug ein Richtungswahlhebel vorgesehen, durch dessen
Stellung der Betriebszustand vorgegeben ist bzw. wird. Weiterhin
ist es möglich,
dass durch die Stellung des Richtungswahlhebels und/oder durch den
eingestellten Betriebszustand automatisch festgelegt wird, welcher
von einer Mehrzahl von Elektromagneten des Schienenfahrzeugs eingeschaltet
sein muss. Bei einer konkreten Ausführungsform ist ein an sich
bereits bekannter Richtungswahlhebel mit zusätzlichen Kontakten versehen,
die mit der Schalteinrichtung verbunden sind, sodass der Elektromagnet
oder die Elektromagneten durch Kurzschließen oder Trennen der Kontakte
eingeschaltet oder ausgeschaltet wird bzw. werden. Dabei kann die
Verbindung zwischen der Schalteinrichtung und der Steuereinrichtung
(z. B. dem Richtungswahlhebel) zumindest teilweise über einen
digitalen Datenbus (wie z. B. dem Multiple Function Vehicle Bus,
MVB) hergestellt sein.
-
Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird oder ist der
Elektromagnet während eines
andauernden Betriebes des Schienenfahrzeugs ausgeschaltet, wenn
der Elektromagnet mit elektrischer Energie aus einem in dem Schienenfahrzeug
angeordneten Energiespeicher (z. B. Bleibatterie) versorgt wird
und wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs Null ist.
Hierdurch kann die Betriebszeit verlängert werden, während der
der Elektromagnet und/oder andere Einrichtungen des Schienenfahrzeugs
mit Energie aus dem Energiespeicher betrieben werden.
-
Es
kann ein Störschalter
vorgesehen sein, um in einem Störfall
den Elektromagneten und optional weitere Einrichtungen des Fahrzeuges
ausschalten zu können.
Beispiele für
Störfälle werden
noch genannt. Insbesondere um einen Störschalter verwenden zu können, der
für geringere
Stromstärken ausgelegt
ist, ist der Störschalter
vorzugsweise in einer Steuerleitung zum An- und Ausschalten des
Elektromagneten angeordnet. In der Steuerleitung fließt in der
Regel ein geringerer Strom als in dem Elektromagneten selbst.
-
Alternativ
oder zusätzlich
zu der Maßnahme, den
Elektromagneten einzuschalten oder auszuschalten beziehungsweise
den Elektromagneten in der Vorrichtung einschaltbar und/oder ausschaltbar auszugestalten,
wird vorgeschlagen, den Elektromagneten zu überwachen und festzustellen,
ob der Elektromagnet eingeschaltet ist und/oder ob der Elektromagnet
ausgeschaltet ist.
-
Beide
Maßnahmen,
die Schaltbarkeit des Elektromagneten während des Betriebes und die Überwachung
des Elektromagneten, führen
für sich allein
und in Kombination miteinander dazu, dass dasselbe Schienenfahrzeug
zuverlässig
sowohl auf Strecken betrieben werden kann, auf denen die Magneteinrichtung
erforderlich ist, als auch auf Strecken betrieben werden kann, auf
denen die Magneteinrichtung nicht in Betrieb sein darf.
-
Insbesondere
wird Folgendes vorgeschlagen: Eine Vorrichtung zum Erzeugen eines
Signals an einer Strecke für
Schienenfahrzeuge, wobei
- – die Vorrichtung ausgestaltet
ist, in einem der Schienenfahrzeuge verwendet zu werden und/oder
die Vorrichtung in einem der Schienenfahrzeuge angeordnet ist,
- – die
Vorrichtung eine Magneteinrichtung aufweist, die ausgestaltet ist
ein Magnetfeld zu erzeugen, wobei das Magnetfeld bei einem Vorbeifahren
an einer Signaleinrichtung der Strecke das Signal erzeugen kann,
- – die
Magneteinrichtung einen Elektromagneten aufweist, der ausgestaltet
ist, zumindest einen Teil des Magnetfelds zu erzeugen,
- – die
Vorrichtung eine Überwachungseinrichtung aufweist,
die ausgestaltet ist festzustellen, ob der Elektromagnet eingeschaltet
ist und/oder ob der Elektromagnet ausgeschaltet ist.
-
Weiterhin
wird vorgeschlagen: Ein Verfahren zum Erzeugen eines Signals an
einer Strecke für Schienenfahrzeuge,
wobei
- – eine
Magneteinrichtung, die in oder an einem der Schienenfahrzeuge angeordnet
ist, ein Magnetfeld erzeugt, wobei das Magnetfeld bei einem Vorbeifahren
an einer Signaleinrichtung der Strecke das Signal erzeugen kann,
- – die
Magneteinrichtung einen Elektromagneten aufweist, der derart betrieben
wird, dass er zumindest einen Teil des Magnetfelds erzeugt, und
- – während eines
Betriebes des Schienenfahrzeugs festgestellt wird, ob der Elektromagnet
eingeschaltet ist und/oder ob der Elektromagnet ausgeschaltet ist.
-
Durch
die neuerungsgemäße Überwachung kann
gewährleistet
werden, dass ein Zugsicherungssystem wie das System Integra Signum
in der Schweiz, genau in dem Betriebszustand ist, der eingestellt
wurde und/oder erforderlich ist.
-
Die Überwachungseinrichtung
kann eine Messeinrichtung aufweisen, die ausgestaltet ist, einen
durch den Elektromagneten fließenden
Strom zu messen, wobei die Messeinrichtung mit einer Auswertungseinrichtung
verbunden ist, die ausgestaltet ist, anhand eines Messwertes der
Messeinrichtung festzustellen, ob der Elektromagnet entsprechend
einer Vorgabe betrieben wird. Dies kann auch unabhängig davon
festgestellt werden, ob zwischen dem eingeschalteten Elektromagneten
und dem ausgeschalteten Elektromagneten unterschieden wird. Beispielsweise
kann also festgestellt werden, ob der Strom in einem bestimmten
von mehreren vorgegebenen Bereichen von Stromwerten liegt. Liegt
der Strom nicht in dem für
den aktuellen Betriebszustand des Schienenfahrzeugs erforderlichen
Bereich, können
dementsprechend Maßnahmen
ergriffen werden.
-
Insbesondere
kann festgestellt werden, ob ein durch den Elektromagneten fließender elektrischer
Strom größer als
ein erster vorgegebener Grenzwert ist und/oder ob der Strom größer oder gleich
dem ersten Grenzwert ist. Alternativ oder zusätzlich kann festgestellt werden,
ob ein durch den Elektromagneten fließender elektrischer Strom kleiner
als ein zweiter vorgegebener Grenzwert ist und/oder ob der Strom
kleiner oder gleich dem zweiten Grenzwert ist. Insbesondere kann
abhängig
von dem Ergebnis der Feststellungen oder zumindest einer der Feststellungen
entschieden werden, ob ein Betriebszustand des Elektromagneten einer
Vorgabe entspricht.
-
Bevorzugtermaßen wird
das Ergebnis der Feststellung oder der Feststellungen auf Plausibilität geprüft, wobei
bei einem nicht plausiblen Ergebnis ein Fehlersignal erzeugt wird.
Auf Beispiele wird noch näher
eingegangen.
-
Die
Messeinrichtung kann einen Messsensor mit einem Messausgang zur
Ausgabe eines Messsignals aufweisen, wobei der Messausgang vorzugsweise
galvanisch von dem zu messenden Strom getrennt ist. Als Sensor kann
beispielsweise ein Shunt-Widerstand
ggf. mit nachgeschaltetem Spannungsverstärker oder ein nach dem Induktionsprinzip arbeitender
Wandler eingesetzt werden. Zur Weiterverarbeitung in der Leittechnik
des Fahrzeugs kann das Signal des Sensors digitalisiert und über einen Fahrzeugbus
weitergeleitet werden.
-
Insbesondere
kann die Vorrichtung in einer der beschriebenen Ausgestaltungen
in einem Schienenfahrzeug angeordnet sein, insbesondere in einem
Schienentriebfahrzeug, wobei die Magneteinrichtung derart an und/oder
in dem Schienenfahrzeug angeordnet ist, dass die Magneteinrichtung beim
Vorbeifahren an der Signaleinrichtung der Strecke das Signal erzeugen
kann.
-
Die
Neuerung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Dabei wird Bezug auf die beigefügte
Zeichnung genommen. Im Einzelnen zeigen:
-
1 schematisch
ein Fahrzeug, insbesondere eine Lokomotive, mit einer Vorrichtung
zum Erzeugen eines Signals an einer Strecke für Schienenfahrzeuge, wobei
die Vorrichtung die nach derzeitigem Kenntnisstand bestmögliche Ausführungsform ist,
-
2 eine
schematische Teildarstellung der Steuerung einer Schalteinrichtung
zum Einschalten und Ausschalten eines Elektromagneten, insbesondere
eines der in 1 dargestellten Elektromagneten,
-
3 ein
Flussdiagramm zur Darstellung der Überwachung eines Elektromagneten,
insbesondere eines der in 1 dargestellten
Elektromagneten, und
-
4 eine
schematische Teildarstellung einer besonders bevorzugten Art der
Steuerung einer Schalteinrichtung zum Einschalten und Ausschalten eines
Elektromagneten, insbesondere der in 1 dargestellten
Elektromagneten.
-
In 1 stellt
die Integration der Vorrichtung in ein Fahrzeug 11 mit
zwei Führerständen dar.
Bei Fahrzeugen mit nur einem Führerstand
entfallen alle mit einer Ziffer und dem Buchstaben b bezeichneten Elemente.
-
Die
Vorrichtung weist eine elektrische Schaltungsanordnung mit zwei
Elektromagneten 1a, 1b auf, die in zwei parallel
zueinander geschalteten Strompfaden angeordnet sind. In den Strompfaden ist
jeweils ein elektrisch steuerbarer Schalter 5a, 5b in
Serie zu dem Elektromagneten 1a, 1b angeordnet und
jeweils eine Freilaufdiode antiparallel zu dem Elektromagneten 1a, 1b angeordnet.
Die Schalter 5a, 5b weisen jeweils zwei Schaltkontakte
auf, die in Stromflussrichtung vor und hinter dem Elektromagneten 1a, 1b angeordnet
sind, sodass die Elektromagneten 1a, 1b galvanisch
von allen elektrischen Anschlüssen
der Strompfade getrennt werden können.
-
Über gemeinsame
Anschlussleitungen sind die Strompfade mit einem ersten Anschluss 14 und mit
einem zweiten Anschluss 15 verbunden. Über die Anschlüsse 14, 15 kann
die Anordnung mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen verbunden werden,
beispielsweise über
Anschluss 14 mit dem positiven Batteriepol und über Anschluss 15 mit
dem negativen Batteriepol.
-
Parallel
zu den genannten Strompfaden ist eine Sicherungseinrichtung 16 angeordnet,
von der Funktionen im Zusammenhang mit einem Zugsicherungssystem,
insbesondere dem System Integra Signum, ausgeführt werden. Beispielsweise
verarbeitet die Sicherungseinrichtung 16 Signale, die in
dem Fahrzeug beim Überfahren
von Magnetfeldern entstehen, wobei die Magnetfelder von Magneteinrichtungen
an der Strecke generiert werden. Die Sicherungseinrichtung 16 ist
beidseitig über
Kontakte eines Störschalters 12 mit
den Anschlüssen 14, 15 verbunden.
Der Störschalter 12 wird
beispielsweise dann von einem Fahrzeugführer betätigt und damit geöffnet, wenn
die Sicherungseinrichtung 16 defekt ist oder die neuerungsgemäße Überwachungseinrichtung 7 feststellt,
dass zumindest einer der Elektromagnete 1a, 1b entgegen
einer Vorgabe von einem Erregerstrom durchflossen wird.
-
In
der Anschlussleitung, die die parallelen Strompfade mit dem Anschluss 14 verbindet,
sind ein Schalter 4 und ein Stromsensor 6 in Reihe
zueinander geschaltet. Durch Betätigung
des Schalters 4 können
beide Elektromagneten 1a, 1b gleichzeitig außer Betrieb
gesetzt werden oder kann ihr Betrieb ermöglicht werden. Insbesondere
kann der Schalter 4 abhängig
von einem Betriebszustand des Fahrzeugs 11 automatisch
eingeschaltet sein (z. B. für
einen Betrieb des Fahrzeugs 11 in der Schweiz) oder automatisch
ausgeschaltet sein (z. B. für
einen Betrieb des Fahrzeugs 11 außerhalb der Schweiz).
-
Der
Stromsensor 6 ist vorzugsweise ein Stromwandler mit galvanischer
Trennung der Anschlussleitung von einem Messausgang 8 des Stromsensors 6.
Der Stromsensor 6 ist Teil einer Überwachungseinrichtung 7 zur Überwachung
eines Betriebes der Elektromagneten 1a, 1b und
insbesondere auch zur Feststellung, ob die Elektromagneten 1a, 1b ausgeschaltet
sind. Der Messausgang 8, an dem während des Betriebes des Stromsensors 6 analoge
Messwerte anliegen, ist über
einen Analog-/Digital-Wandler 10 an einen Datenbus 2 angeschlossen.
Die über
den Datenbus 2 übertragenen
digitalen Messwerte werden von einer Auswertungseinrichtung 9 empfangen
und ausgewertet. Die Auswertungseinrichtung 9 ist beispielsweise
Teil einer zentralen Steuereinrichtung (Leittechnik) des Fahrzeugs.
Mit der Auswertungseinrichtung 9 können weitere Einrichtungen
verbunden sein, beispielsweise eine Einrichtung zur Signalisierung
von Störzuständen an
den Fahrzeugführer.
-
Wie
in 2 gezeigt ist, kann eine Steuereinrichtung 13 mit
einem Steuereingang eines der in 1 dargestellten
Schalter 5 verbunden sein. Die Steuereinrichtung 13,
bei der es sich beispielsweise um die genannte zentrale Steuereinrichtung
handeln kann, ist ausgestaltet, den Schalter 5 abhängig von einer
Vorgabe, abhängig
von dem Ergebnis einer Auswertung und/oder abhängig von einem Betriebszustand
der Lokomotive 11 anzusteuern und dadurch zu betätigen. Durch
die Betätigung
wird der jeweilige in Reihe zu dem Schalter 5 angeordnete
Elektromagnet 1 eingeschaltet oder ausgeschaltet.
-
4 zeigt
eine besonders bevorzugte Modifikation der Anordnung gemäß 2 für die Vorrichtung
gemäß 1 mit
zwei Elektromagneten. Von den in 1 dargestellten
Schaltern 5a, 5b sind jeweils beide Schaltkontakte
dargestellt. Die Schalter 5a, 5b sind jeweils über den
oben bereits beschriebenen Störschalter 12 mit
der Steuereinrichtung 13a bzw. 13b verbunden.
Die Verbindung über
einen Schaltkontakt des Schalters 5a bzw. 5b und
den Störschalter 12 stellt
eine Steuerleitung im oben beschriebenen Sinn dar. Wird ein Führerstand
besetzt (z. B. ein Hauptschalter des Führerstandes eingeschaltet),
so wird einer der beiden elektrischen Schalter 5a oder 5b eingeschaltet
und damit, sofern sich Schalter 4 in Stellung „Schweiz" befindet, der zugehörige Magnet 1a oder 1b eingeschaltet.
Durch den Störschalter
jedoch kann der jeweilige Elektromagnet 1a, 1b auch
bei eingeschaltetem Schalter 5a oder 5b ausgeschaltet
werden bzw. ausgeschaltet bleiben.
-
Vorzugsweise
ist zu jedem Zeitpunkt höchstens
einer der Elektromagnete 1a, 1b eingeschaltet. Dabei
kann beispielsweise der Elektromagnet 1a bei einem Betrieb
des Fahrzeugs 11 in einer ersten Fahrtrichtung eingeschaltet
sein und der Elektromagnet 1b bei einem Betrieb des Fahrzeugs 11 in
einer zweiten Fahrtrichtung eingeschaltet sein, wobei die erste
Fahrtrichtung und die zweite Fahrtrichtung einander entgegengesetzt
sind.
-
Anhand
von 3 wird nun ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel
für eine Überwachung
eines Elektromagneten beschrieben. In Schritt S1 wird der durch
den Elektromagneten fließende
Erregerstrom gemessen. In einem darauf folgenden Schritt S2 wird
der gemessene Wert verarbeitet (beispielsweise digitalisiert) und/oder
zu einer Auswertungseinrichtung übertragen.
-
In
Schritt S3 wird der gemessene Wert ausgewertet. Es wird festgestellt,
ob der gemessene Wert plausibel ist, d. h. innerhalb von zumindest
einem zulässigen
Bereich von Stromwerten liegt, die beim bestimmungsgemäßen Betrieb
des Elektromagneten auftreten können.
Beispielsweise entspricht ein erster dieser Bereiche von Stromwerten
dem Betriebszustand des Elektromagneten, in dem ein ausreichend
starkes Magnetfeld erzeugt werden soll, um (wie bereits beschrieben)
an der Strecke ein Zugsicherungssignal zu erzeugen. Insbesondere
ist der erste Bereich beidseitig beschränkt. D. h. er weist einen unteren
und einen oberen Grenzwert auf, wobei jeder der Grenzwerte ein noch
zulässiger
oder unzulässiger Stromwert
sein kann. Ein zweiter der Bereiche von zulässigen Stromwerten schließt den Wert Null
mit ein und wird von einem oberen Grenzwert beschränkt. Dieser
Bereich entspricht dem Betriebszustand des Elektromagneten, in dem
dieser ausgeschaltet ist. Der obere Grenzwert entspricht dabei einer
Toleranz der Messeinrichtung und/oder der Auswertungseinrichtung.
Insbesondere kann ein Offset der Messeinrichtung und/oder eines
Verstärkers
zu kleinen Messwerten nahe dem Wert Null führen, obwohl tatsächlich kein
Strom durch den Elektromagneten fließt.
-
Im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
existieren daher ein erster Bereich für den eingeschalteten Betriebszustand
des Elektromagneten und ein zweiter Bereich für den ausgeschalteten Betriebszustand des
Elektromagneten. Zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich liegt
ein dritter Bereich mit unzulässigen
Stromwerten. Weiterhin existiert ein vierter Bereich von Stromwerten,
die ebenfalls unzulässig
sind, jenseits des ersten Bereichs. D. h. der vierte Bereich beginnt
bei dem oberen Grenzwert des ersten Bereichs und umfasst alle noch
größeren Stromwerte.
-
Liegt
der in Schritt S3 ausgewertete Messwert in einem zulässigen Bereich
von Stromwerten folgt auf Schritt S3 ein Schritt S4. Dieser Pfad
ist in 3 mit dem Buchstaben „J" bezeichnet. Liegt der ausgewertete
Messwert jedoch in einem unzulässigen
Bereich von Stromwerten, folgt Schritt S5. Dieser Pfad ist in 3 mit
dem Buchstaben „N" bezeichnet.
-
Auf
diese Weise wird eine Plausibilitätsprüfung des Messwertes durchgeführt. Ein
unplausibler Messwert deutet insbesondere auf einen Fehler des Messsensors
hin, z. B. des in 1 dargestellten Stromwandlers.
-
In
Schritt S5 können
dann weitere Maßnahmen
ergriffen werden. Zum Beispiel kann eine Information über das
Auftreten des Fehlers gespeichert werden, sodass eine spätere Auswertung
möglich
ist (z. B. eine Diagnose einer Ursache des Fehlers bei einem späteren Werkstattaufenthalt
des Schienenfahrzeuges). Alternativ oder zusätzlich kann ein Signal erzeugt
werden, durch das der Fahrzeugführer
informiert wird. Insbesondere kann das Signal eine optische Anzeige
und/oder ein akustisches Signal auslösen. Der Fahrzeugführer kann
somit erkennen, dass ein zuverlässiger Betrieb
des Zugsicherungssystems nicht mehr sichergestellt ist. Entsprechende Maßnahmen
können
auch ergriffen werden, wenn in Schritt S4 ein Fehler festgestellt
wird.
-
In
Schritt S4 wird überprüft, ob der
an sich plausible Messwert dem vorgegebenen Betriebszustand des
Elektromagneten (eingeschalteter Elektromagnet oder ausgeschalteter
Elektromagnet) entspricht. Ist z. B. ein Betriebszustand des Schienenfahrzeugs
für den
Betrieb in der Schweiz (Schienennetz der schweizerischen Bundesbahnen)
gewählt, muss
der Elektromagnet eingeschaltet sein. Beispielsweise muss dann der
Messwert in dem ersten oben beschriebenen Bereich liegen. Wird dagegen das
Schienenfahrzeug in Schienennetzen anderer Betreiber (z. B. in Österreich
oder in Frankreich) betrieben, muss der Elektromagnet ausgeschaltet
sein. Beispielsweise muss dann der Messwert in dem zweiten oben
beschriebenen Bereich liegen.
-
Wird
in Schritt S4 festgestellt, dass der Messwert dem vorgegebenen Betriebszustand
des Elektromagneten entspricht, wird ohne weitere Maßnahmen
wieder mit Schritt S1 begonnen. Insbesondere kann die Überwachung
regelmäßig in vorgegebenen
Zeitabständen
stattfinden. Wird dagegen in Schritt S4 festgestellt, dass der Messwert
dem vorgegebenen Betriebszustand des Elektromagneten nicht entspricht,
liegt ein Fehler vor und können
Maßnahmen
ergriffen werden. Zu diesen Maßnahmen
kann insbesondere gehören,
dass der Fahrzeugführer über ein
Signal und/oder eine Meldung aufgefordert wird, einen Störschalter
zu betätigen
(zu öffnen),
sodass die gesamte dem Elektromagneten zugeordnete Zugsicherungseinrichtung
außer
Betrieb gesetzt wird. Insbesondere handelt es sich dabei um den
in 1 mit dem Bezugszeichen 12 bezeichneten
Störschalter,
der mehrpolig ausgeführt
ist, sodass die Zugsicherungseinrichtung sowohl von einem an dem Anschluss 14 anliegenden
höheren
elektrischen Potenzial als auch von einem an dem Anschluss 15 anliegenden
niedrigeren elektrischen Potenzial galvanisch getrennt wird. Auf
diese Weise kann der Fahrzeugführer
die Zusicherungseinrichtung insbesondere manuell außer Betrieb
setzen, wenn sie unbeabsichtigter Weise und/oder entgegen einer
Vorgabe noch in Betrieb ist.
-
Bei
einer alternativen Ausführungsform
der Überwachung
des Elektromagneten ist die Reihenfolge der Auswertung des Messwertes
gegenüber der
anhand von 3 beschriebenen Ausführungsform
verschieden. Die weiteren Schritte und Maßnahmen können jedoch in der gleichen
Weise ausgeführt
werden. Bei der Auswertung wird nicht zunächst geprüft, ob der Messwert grundsätzlich plausibel
ist, d. h. in einem zulässigen
Bereich von Stromwerten liegt. Vielmehr ist nur einer der Bereiche
von Stromwerten ein Bereich mit zulässigen Werten. Abhängig von
dem vorgegebenen Betriebszustand (eingeschalteter oder ausgeschalteter
Elektromagnet) ist z. B. entweder der oben beschriebene erste Bereich oder
der oben beschriebene zweite Bereich der zulässige Bereich. Liegt der ausgewertete
Messwert nicht in dem zulässigen
Bereich, wird entschieden, dass ein Fehler vorliegt und können insbesondere
die oben beschriebenen Maßnahmen
ergriffen werden. Optional kann die oben beschriebene Plausibilitätsprüfung anschließend durchgeführt werden.
Hierdurch können
unter Umständen
genauere Informationen über
die Fehlerursache ermittelt werden.