DE2402719C3

DE2402719C3 - Weg- und Geschwindigkeitsmeßeinrichtung für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2402719C3
Application number: DE2402719A
Authority: DE
Inventors: Ernst-Juergen Dipl.-Ing. Koehler; Wolfgang Scholz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-01-21
Filing date: 1974-01-21
Publication date: 1978-09-14
Also published as: DE2402719A1; DE2402719B2; CH573102A5; SE7500508L; GB1492673A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Weg- und j» Geschwindigkeitsmeßeinrichtung für Schienenfahrzeuge, bei welcher die von einem Fahrzeugsender auf eine Fahrschiene gegebenen Signale durch einen am Schienenfahrzeug befindlichen Empfänger aufgenommen und einer Auswerteeinrichtung zugeführt werden. 3-,

Aus der deutschen Patentschrift Nr. 12 48 091 ist eine Wegmeßeinrichtung zur genauen Fahrortbestimmung auf Schienenfahrzeugen bekanntgeworden. Hierbei ist entlang der Strecke eine wechselstromgespeiste Doppelleitung vorgesehen, die in regelmäßigen Abständen d₍, markante Stellen aufweist, die auf den Schienenfahrzeugen erkannt werden und zur Fahrortbestimmung dienen. Aus der genannten Patentschrift ist außerdem bekannt, den Fahrort eines Schienenfahrzeuges aus einer Wegmessung mit Hilfe eines Fahrzeugrades zu 4·-, bestimmen. Zu diesem Zweck werden von den Radumdrehungen sogenannte Wegimpulse abgeleitet, die von einem Zählwerk gezählt werden.

Zur Erhöhung der Förderleistung sind in neuerer Zeit elektrische Lokomotiven entwickelt worden, die keine Laufräder aufweisen, bei denen also sämtliche Achsen angetrieben bzw. gebremst sind. Bei diesen Triebfahrzeugen ist die Wahrscheinlichkeit des Schleuderns oder des Gleitens dann besonders groß, wenn diese Fahrzeuge bis an die Grenzen der Haftreibung -,<■, betrieben werden. Eine Fahrort- und Geschwindigkeitsermittlung durch Auswerten der vom Fahrzeugrad ausgelösten Wegimpulse hat somit den Nachteil, daß beim Gleiten oder Schleudern des Fahrzeuges unerwünschte Meßungenauigkeiten bzw. Meßunsicherhei- _ω> ten auftreten.

Aus der britischen Patentschrift 8 18 782 ist ein Geschwindigkeitsmeßsystem für Schienenfahrzeuge bekannt, bei dem die Fahrschiene wie bei einem Magnetiongerät mit Hilfe eines Generators über einen _h-, Magnetisierungskopf mit magnetischen Kennzeichen versehen wird, die nach dem Durchfahren einer vorgegebenen Strecke mil Hilfe eines I.esckopfcs erkannt und diesbezügliche elektrische Kennzeichen einem Empfänger zugeleitet werden. Da der Abstand des Magnetisierungskopfes vom Empfangskopf bekannt ist, können unter Berücksichtigung der bekannten Rechenregeln die Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeuges und der zurückgelegte Weg ermittelt werden. Der Vorteil dieser bekannten Einrichtung ist darin zu sehen, daß die jeweilige Fahrgeschwindigkeit unabhängig von etwaigen Schleuder- oder Gleitvorgängen des Fahrzeuges ermittelt werden kann. Auf der anderen Seite können sich Schwierigkeiten dadurch ergeben, daß starke Triebrückströme die magnetischen Kennzeichen vorzeitig mindestens so schwächen, daß eine sichere Erkennung nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Weg- und Geschwindigkeitsmeßeinrichtung für Schienenfahrzeuge zu schaffen, die ebenfalls mit einem Fahrzeugsender und einem Fahrzeugempfänger arbeitet, und bei welcher die Schiene in den Meßvorgang derart mit einbezogen wird, daß Gleit- und Schleudervorgänge des Schienenfahrzeuges sowie der Triebrückstrom nicht die Genauigkeit des Meßergebnisses beeinträchtigen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Fahrzeugsender ein Ultruschallgeber dient, dessen impulsförmige Signale über ein Fahrzeugrad auf die Fahrschiene gelangen, und daß in vorgegebenen Abständen vor und hinter dem Fahrzeugrad je ein mit den Fahrschienen akustisch gekoppelter Ultraschallempfänger angeordnet ist, deren aus der Fahrschiene empfangene Signale zusammen mit den Signalen des Ultraschallgebers eine die Differenz zweier Laufzeiten auswertende Einrichtung speisen, wobei die Laufzeiten vom Zeitpunkt des Sendens eines Signalimpulses bis zum Eintreffen bei den beiden Ultraschallempfängern gerechnet sind. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung ist darin zu sehen, daß beim Auswerten der unterschiedlichen Impulslaufzeiten in bzw. entgegen der jeweiligen Fahrrichtung die verschiedenen Materialeigenschaften der Fahrschienen, die beim Durchfahren größerer Distanzen vorkommen, keine den Meßwert verfälschende Rolle spielen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend kurz erläutert. Das Blockschaltbild zeigt symbolisch ein Fahrzeugrad R auf einer Fahrschiene SE. Am Fahrzeugrad R ist ein Ultraschallgeber US angeordnet, der vorzugsweise ohne Luftspalt impulsförmige Signale über das Fahrzeugrad gibt. Gespeist wird der Ultraschallgeber US durch einen Generator G, der die impulsförmigen Signale erzeugt. Die Signale können gegebenenfalls in codierter Form vorgesehen werden. Im Abstand 51 bzw. 52 links bzw. rechts von dem Fahrzeugrad R sind zwei Ultraschallempfänger EI und E2 vorgesehen. Diese sind mit der Fahrschiene akustisch gekoppelt. Beispielsweise können die beiden Ultraschallempfänger El und £2 auf gesonderten Fahrzeugachsen (nicht dargestellt) angeordnet werden. Die von den Ultraschallempfängern El und E2 abgegebenen Signale gelangen über zugeordnete Verstärker VR 1 bzw. VR 2 auf eine Auswerteeinrichtung AG, der zusätzlich die vom Generator G abgegebenen impulsförmigen Signale zugeführt werden. Die Baugruppe AG 1 in der Auswerteeinrichtung AG hat die Aufgabe, die Laufzeiten t\ und 12 eir.es Schallimpulses vom Fahrzeugrad ff bis zum Ultrasehnllempfänger El bzw. F.2 zu ermitteln. Unter der Annahme, daß die Abstände .S'l und .S'2 nicht gleich sind, berechnet die Baugruppe AG 2 unter Berücksichti-

gung der Größen Sl, S2, 11 und f 2 die Ist-Geschwindigkeit V/zu

-2\tl ti)

Der berechnete Geschwindigkeitswert wird beispielsweise durch ein Gerät V angezeigt und kann mit Hilfe der Baugruppe AC3 in Wegimpulse umgesetzt werden, die eine Wegmeßeinrichtung Ssteuern.

Wesentlich ist für den Erfindungsgedanken. daß die auf die Fahrschiene Sf gegebenen Ultraschallsignale unabhängig von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit sich in beiden Richtungen vom Fahrzeugrad R aus gesehen in der Fahrschiene Sf mit Schallgeschwindigkeit fortpflanzen. Beim Stillstand des Schienenfahrzeuges erreicht ein über das Fahrzeugrad R gegebenes Ultraschallsignal die beiden Ultraschallempfänger E I und £"2 zum selben Zeitpunkt. Dann ist die Differenz der beiden Zeiten /I und 12 und damit der Wert Vi gleich Null. Dabei wurde stillschweigend vorausgesetzt, daß die Abstände SI und S2 gleich sind. Ist jedoch das Schienenfahrzeug in Bewegung, so ist der Betrag der Differenz der beiden Zeiten / 1 und 12 umgekehrt proportional der jeweils gefahrenen Geschwindigkeit.

Da die Schallgeschwindigkeit in der Fahrschiene Sf davon abhängig ist. aus welchem Material sie besteht.

und beim Durchfahren langer Strecken durchaus die verschiedensten Materialeigenschaften anzutreffen sind, ist es von großer Bedeutung, daß mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung die Materialeigenschaften keine Rolle spielen, da durch Anwendung der geschilderten Differenzmeßmethode die Weg- und Geschwindigkeitsmessungen unabhängig von den Materialeigenschaften der Fahrschiene SEwerden.

Zur Erhöhung der Sicherheit der Einrichtung können an sich bekannte Prüfschaltungen, wie eine Zwei-Zyklenauswertung für die Meßergebnisse, sowie eine Verdopplung der gesamten Einrichtung vorgesehen werden. Durch die Anbringung von zwei Ultraschallgebern und vier Ultraschallempfängern können eventuell durch Schienenstöße bedingte Meßwertverfälschungen vermieden werden.

Zum Erfassen von Schleuder- oder Gleitvorgängen können die Meßergebnisse der Auswerteeinrichtung AG mit denjenigen Meßergebnissen verglichen werden, die beispielsweise von einem Wegimpulsgeber geliefert werden, der von einem angetriebenen Fahrzeugrad betätigt wird. Hieraus ergibt sich für die Weg- und Geschwindigkeitsmeßeinrichtung noch ein weiterer Vorteil, indem im Hinblick auf das Vermeiden von Gleit- und Schleudervorgängen diesbezügliche Steuerkennzeichen für die Bremsen bzw. die Fahrmotoren ausgelöst werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Weg- und Geschwindigkeitsmeßeinrichtung für Schienenfahrzeuge, bei welcher die von einem Fahrzeugsender auf eine Fahrschiene gegebenen Signale durch einen am Schienenfahrzeug befindlichen Empfänger aufgenommen und einer Auswerteeinrichtung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Fahrzeugsender ein Ultraschallgeber (US) dient, dessen impulsförmige Signale über ein Fahrzeugrad (R) auf die Fahrschiene (SE) gelanger, und daß in vorgegebenen Abständen (Si, 52) vor und hinter dem Fahrzeugrad (R) je ein mit der Fahrschiene (SE) akustisch gekoppelter Ultraschallempfänger (El bzw. £2) angeordnet ist, deren aus der Fahrschiene (SE) empfangene Signale zusammen mit den Signalen des Ultraschaligebers (US) eine die Differenz zweier Laufzeiten (ti, f2) auswertende Einrichtung (AG) speisen, wobei die Laufzeiten (tl,t2) vom Zeitpunkt des Sendens eines Signalimpulses bis zum Eintreffen bei den beiden Ultraschallempfängern (El, E2) gerechnet sind.

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