-
"Verfahren zum Feststellen von Hindernissen
-
zwischen den Schranken eines schienengleichen Bahnüberganges und
Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens" Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Feststellen von Hindernissen zwischen den Schranken eines schienengleichen Bahnüberganges
mittels mindestens eines elektromagnetischen Strahles vornehmlich im Mikrowellenbereich,
der von einem Sender an einer ersten Schranke auf einer Seite des Bahnüberganges
gegen einen Empfänger an einer zweiten Schranke auf der anderen Seite des Bahnüberganges
abgestrahlt wird und bei dessen Unterbrechung bzw. Dämpfung oberhalb eines
vorgebbaren
Werres ein Alarmisgnal ausgelöst wird, sowie eine Anordnung zum Durchführen dieses
Verfahrens.
-
Zur Sberwachung schienengleicher Bahnübergänge auf Hindernisse im
Raum zwischen den Schrankenbäumen sind optische, akustische und elektromagnetische
Methoden bekannt. Lichtschranken haben den Iftachteil daß sie starke Lichtquellen
erforderlich machen und bei Regen und Schnee störanfällig sind, weil Reflexionen
von Sonnenlicht am Schnee oder an nassen Oberflächen die Photozellen übersteuern
können. Ultraschallschranken sind leicht durch Wind oder Fahrzeuggeräusche störbar.
Induktive Schleifendetektoren und magnetische Sensoren sprechen nur auf Metall an.
-
Bei Verwendung elektromagnetischer HF-Wellen stehen das Reflexions-
und das Transmissionsprinzip zur Verfügung. Beim Reflexionsprinzip (Radarprinzip)
erzeugt das Hindernis ein Reflexionssignal, das ausgewertet wird. Nachteiligerweise
ergibt hier also ein fehlendes Reflexionssignal ebenso eine Freimeldung wie eine
Gerätestörung.
-
Das Transmissionsprinzip, bei dem die von einem Sender gebündelt abgestrahlten
elektromagnetischen Wellen im Mikrowellenbereich im Falle einer Abschattung durch
ein Hindernis beim Empfänger einen Pegelabfall verursachen, hat den Vorteil für
sich, daß sowohl ein abgeschattetes oder völlig fehlendes Empfängersignal als auch
eine Gerätestörung eine Hindernismeldung
zur Folge haben, so daß
stets eine Meldung "nach der sicileren Seite hint: erfolgt.
-
An der DU-OS 19 47 076 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Feststellen von Hindernissen zwischen den Schranken eines Bahnüberganges bekannt,
die sich des Transmissionsprinzips bedienen und bei denen an einer Schranke des
Bahnübergangs eine größere Anzahl von Sendern und an einer gegenüberliegenden Schranke
dieselbe Anzahl von Empfängern befestigt sind. Die Strahlen der Sender sind scharf
gebündelt und im wesentlichen parallel gerichtet. Dadurch soll erreicht werden,
daß der Strahl eines Senders jeweils nur von einem Empfänger aufgefangen wird. Bei
Unterbrechung wenigstens eines Strahles zwischen Sender und zugeordnetem Empfänger
wird ein Alarmsignal ausgelöst. Nachteiligerweise macht dabei die Inkonstanz der
Oszillatorfrequenz der Sender - quarz gesteuerte Oszillatoren kommen aus Aufwandsgründen
nicht in Frage - die Maßnahme, bei benachbarten Sender/Empfänger-Paaren zur Entkoppelung
unterschiedliche Modulationsfrequenzen zu verwenden, weitgehend wirkungslos, da
bei der Interferenz der Strahlen benachbarter Sender infolge ungleicher HF-rägerfrequenzen
leicht eine NF-Modulation im Bereich der Jeweiligen Modulationsfrequenzen vorgetäuscht
wird. Als weiterer Nachteil kommt noch hinzu, daß die Verwendung vieler
Sender
einen kaum tragbaren Aufwand mit sich bringt, weil der Aufwand für einen Sender
etwa 5 -mal höher ist als bei einem Empfänger.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen,
bei denen zur Reduzierung des Aufwandes möglichst wenig Sender zur Anwendung kommen,
die eine bessere tiberdeckung des Gefahrenraumes ermöglichen und bei denen keinerlei
Entkopplungsprobleme infolge von Reflexionen oder Interferenzen auftreten können.
-
Diese Aufgabe wird gemäß dem Verfahren nach der Erfindung dadurch
gelöst, daß ein erster Anlagenteil bestehend aus nur einem Sender an der ersten
und mehreren Empfängern an der zweiten Schranke und ein zweiter Anlagenteil mit
nur einem Sender an der zweiten und mehreren Empfängern an der ersten Schranke verwendet
werden, wobei die Sender ungefähr am Anfang bzw. Ende der Schranken angebracht sind,
daß die Sender eine fächerförmige Abstrahlungscharakteristik aufweisen derart, daß
zum einen durch die Abstrahlungscharakteristik des Senders des ersten Anlagenteils
alle Empfänger dieses Anlagenteils und durch die Abstrahlungscharakteristik des
Senders des zweiten Anlagenteils sämtliche Empfänger des zweiten Anlagenteils
erfaßt
werden und daß zum anderen durch die Abstrahlungscharakteristiken der Sender des
ersten und des zweiten Anlagenteils zusammengenommen der gesamte Raum zwischen der
ersten und der zweiten Schranke abgedeckt wird, und daß der erste und der zweite
Anlagenteil jeweils abwechselnd eingeschaltet werden.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung
ist dadurch gegeben, daß ein erster Anlagenteil vorgesehen ist bestehend aus nur
einem Sender an der ersten und mehreren Empfängern an der zweiten Schranke sowie
ein zweiter Anlagenteil mit nur einem Sender an der zweiten und mehreren Empfängern
an der ersten Schranke, daß die Sender in etwa am Anfang bzw.
-
Ende der Schranken einander diagonal gegeniiber angebracht sind, daß
Sender mit fächerförmiger Abstrahlungscharakteristik ausgewählt sind derart, daß
zum einen mittels der Abstrahlungscharakteristik des Senders des ersten Anlagenteils
alle Empfänger dieses Anlagenteils und durch die Abstrahlungscharakteristik des
Senders des zweiten Anlagenteils sämtliche Empfänger des zweiten Anlagenteils erfaßbar
sind und daß zum anderen durch die Abstrahlungscharakteristiken der Sender des ersten
und des zweiten Anlagenteils zusammengenommen der gesamte Raum zwischen der ersten
und der zweiten Schranke abdeckbar ist, und daß der erste und der zweite Anlagenteil
niederfrequent abwechselnd einschaltbar sind.
-
Dabei sind die Ausgangspegel aller Empfänger des ersten bzw.
-
zweiten Anlagenteils mit einer Referenzspannung des Senders des ersten
bzw. zweiten Anlagenteils vergleichbar und bei Pegelabfall mindestens eines der
Empfänger ist eine Hindernismeldung auslösbar.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltungsform besteht darin, daß die von den
Sendern des ersten und zweiten Anlagenteils abgestrahlten elektromagnetischen Wellen
mit dem gleichen Unterträger amplitudenmodulierbar sind.
-
Eine wichtige Weiterbildungsform ist dadurch gegeben, daß zur Verringerung
der Störungen durch Bodenreflexionen bei jedem Sender die in aufeinanderfolgenden
Intervallen seiner Durchschaltung abgestrahlten elektromagnetischen Wellen jeweils
mit anderer Sendefrequenz betrieben werden.
-
Zur weiteren Reduzierung des Einflusses von Bodenreflexionen sind
die Abstrahlungscharakteristiken der Sender und Empfänger in der Vertikalen möglichst
schmal gewählt.
-
Gemäß einer günstigen Weiterbildungsform ist vorgesehen, daß zwei
oder mehr Anlagen jeweils bestehend aus einem ersten und einem zweiten Anlagenteil
zu einer Gesamtanlage vereinigt sind, wobei der Durchschalttakt der einzelnen Anlagenteile
dann so gewählt ist, daß die Anzeigenteile sich untereinander nicht stõrend beeinflussen.
-
Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß Jeweils
nur ein Sender in Betrieb ist zusammen mit den ihm zugeordneten Empfängern und daß
daher keinerlei störende Beeinflussung der Empfänger des jeweils anderen Senders
möglich ist.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
-
Fig. 1 zeigt das Transmissionsprinzip mit einem Mikrowellensender,
dessen Mikrowellen mittels einer Antenne mit Richtcharakteristik gebündelt in Richtung
eines Empfängers abgestrahlt werden. Werden die Mikrowellen durch ein Hindernis
zwischen Sender und Empfänger abgeschattet oder unterbrochen, so führt das bei dem
Empfänger zu einem Pegelab- oder Ausfall, der ausgewertet wird.
-
Fig. 2 zeigt gestrichelt angedeutet die beiden Schranken eines Bahnüberganges
mit einem Anlagenteil bestehend aus einem Mikrowellensender am unteren Ende der
linken Schranke und sechs Mikrowellenempfängern in gleichmäßigen Abständen von z.
B.
-
1,25 m an der rechten Schranke. Der dargestellte Anlagenteil dient
der tiberwachung der einen Hälfte des Bahnüberganges. Die andere Hälfte wird mittels
eines nicht dargestellten Mikrowellensenders am oberen Ende der rechten Schranke
mit sechs
Empfängern an <rr linkn Sc}lrx .e überwacht;. JoIor
Sender strahlt, die gegenüberliegenden sechs Eipfiintiir an. Bei Pegelabfall eines
oder mehrere-r Empfänger gibt eine Auswerteschaltung eine ilindernismeldung ab.
-
Wie erwähnt bilden je ein Sender und die gegenüberliegenden sechs
Empfänger jeweils eine Uberwachungsgruppe. Beiae Uberwachungsgruppen werden beispielsweise
im 25 Hz-Takt abwechselnd eingeschaltet. Während der Sender der einen Gruppe (beispielsweise
der Gruppe I) in Betrieb ist, sind die sich an demselben Schrankenbaum befindlichen
Empfänger (sie gehören dann- zur Gruppe II) abgeschaltet. Dadurch werden Störungen
durch Interferenz der beiden wender vermieden, so daß auf eine genaue Frequenzstabilisierung
der Sender (z. B. durch Quarze) verzichtet werden kann.
-
Ein Blockschaltbild eines Senders ist in Fig. 3 dargestellt.
-
Der Sender weist einen Gunn-Oszillator auf, dessen Resonator auf einem
Aluminiumoxid-Keramiksubstrat in Streifenleitungs-Technik aufgebracht ist. Die Sendefrequenz
liegt beispielsweise bei 9,47 GHz oder bei 24,125 GlIz. Der Gunn-Oszillator erhält
über einen Regler seine Versorgungsspannung von z. B. 70 V. Dem Gunn-Oszillator
ist ein PIIT-Dioden-Modulator nachgeschaltet, in dem das Oszillatorsignal mittels
eines Rechteckuntertragers im Tastverhältnis 1:1 getaktet (amplitudenmoduliert)
wird, oder der Gunn-Oszillator wird über seine Betriebsspannung selbst getastet.
-
Das Ausgangssignal des flodulators wird auf eine in Streifenleitungs-Technik
auf ein Keramiksubstrat aufgebrachte Yagi-Antenne gegeben und in vertikaler Polarisation
gebündelt abgestrahlt. Zum Schutz gegen Witterungseinflüsse ist der Sender in ein
Gehäuse aus Polysethacrylatimxdschaum eingebaut. Wie sich Fig. 2 entnehmen läßt,
ist zwischen den Modulator und die Antenne ein Richtkoppler eingeschaltet, mittels
dessen ein Referenzsignal für die Empfängerpegel gewonnen wird. In einer Vergleichsschaltung-werden
die Ausgangspegel der dem Sender zugeordneten Empfänger mit diesem Referenzsignal
verglichen, um einen eventuellen Pegelabfall -feststellen zu können.
-
In Fig. 4 ist ein Empfänger blockschaltbildmäßig dargestellt.
-
Der Empfänger enthäit eine Richtantenne derselben Konstruktion wie
beim Sender. Als Detektor ist eine Schottky-Diode in Streifenleitungs-Technik mit
hoher Tangenti-alempfindlichkeit vorgesehen. Das im Detektor demodulierte SHF-Signal
wird als Rechteckspannung in zwei Transistorvorstufen verstärkt und in einem aktiven
Filter zur Erhöhung des Signal-Rauschverhältnisses in der Bandbreite begrenzt. Der
Empfänger ist in einem Gehäuse derselben Art wie beim Sender untergebracht. Die
Ausgangspegel aller Empfänger werden in einer Vergleichsschaltung mit dem erwähnten
Referenzsignal verglichen (vgl. Fig. 2). Die Vergleichs ergebnisse sämtlicher Empfänger
beider tberwachungsgruppen gelangen in einer Auswerteschaltung zur Auswertung.
-
2'Lge 5 zeigt die Anordnung der beiden Sender und deren fächerförmige
Abstrahlungscharakteristiken. Sender 1 und 2 sichern - zusammen mit den zugehörigen
Empfängern E an der Jeweils gegenüberliegenden Schranke - abwechselnd je eine Hälfte
des Gefahrenraumes.
-
Die Uberdeckung des Gefahrenraumes und der Strahlengang zwischen Sendern
und Empfängern sind aus Fig. 6 zu ersehen. Durch den (nach dem Sender hin) konvergenten
Strahlengang ist die Überdeckung des gefährdeten Raumes bei gleichem Empfängerabstand
dichter als bei paralleler Strahlführung gemäß DU-OS 19 47 076.
-
Der Empfängerabstand ist kleiner gewählt als ein 'INormhindernis",
daher ist auf Jeden Fall sichergestellt, daß Hindernisse mit einer Größe, die über
derjenigen des Normhindernisses liegt, zumindest einen der Empfänger abschatten.
-
Fig. 7 zeigt links oben die sechs Empfänger I1 bis 16 der Überwachungsgruppe
I und den Sender 11Sender der Uberwachungsgruppe II, die alle an einer Schranke
angebracht sind, sowie links unten die Empfänger 111 bis 116 der zweiten Überwachungsgruppe
und den Sender 1Sender der Überwachungsgruppe I, die an der anderen Schranke befestigt
sind. Durch ein gestrichelt angedeutetes Rechteck in der Mitte in Fig. 7 ist ein
Schaltschrank dargestellt, der u. a. die Unterträgergeneratoren für die beiden Sender
und den Taktgeber enthält.
-
Die Anzeige eines Hindernisses wird durch eine Pegelabsenkung von
mindestens 5dB bei einem oder mehreren Empfängern ausgelöst. Die von den einzelnen
Empfängern kommenden Signale werden in dem Schaltschrank in Nachverstärkern alle
auf die gleiche Spannung verstärkt. Den Verstärkern sind Schwellwertdetektoren mit
einstellbarer Schwelle nachgeschaltet, die bei Absinken des Pegels unter den eingestellten
Schwellwert ansprechen. Um zu vermeiden, daß durch die Taktung der beiden Uberwachungsgruppen
I und II ein Hindernis vorgetäuscht wird, werden die beiden Schwelldetektorgruppen
Jeweils zusammen mit den zugehörigen Überwachungsgruppen mit ein- und abgeschaltet.
Die Schwellwertdetektoren beider Empfängergruppen I und II sind ausgangsseitig in
Je einer Verknüpfungsschaltung VK1 und VK2 zusammengeschaltet, die im wesentlichen
aus einer logischen UND-Schaltung bestehen. Die Verknüpfungsschaltungen VK1 und
VK2 sind mit ihren Ausgängen in einer als logische ODER-Schaltung ausgebildeten
dritten Verknüpfungsschaltung VK3 zusammengeführt.
-
Wie erwähnt besteht für eine Freimeldung des Gefahrenraumes die Voraussetzung,
daß alle Schwellwertdetektoren einen Mindestpegel feststellen.
-
Eine in Fig. 7 rechts dargestellte Anzeigeeinheit wird getrennt vom
Schaltschrank im Sichtbereich eines Schrankenwärters oder Aufsichtsbeamten angeordnet.
Wird ein Hindernis gemeldet, so leuchtet eine rote Lampe auf, während sonst durch
eine weiße
Lampe angezeigt wird, daß der Gefahrenraum frei von
Hindernissen ist. Da jede Ursache, die zur Absenkung eines Pegels führt, eine Älarmanzeige
auslöst, werden auch Senderausfälle, Brüche von Zuleitungkabeln und Ausfälle der
Stromversorgung als "Hinderni8 gemeldet, d. h. die Anlage entscheidet stets nach
der sicheren Seite hin.
-
Die Anzeigelampen sind im Ruhezustand vorgeheizbt um ihre Lebensdauer
zu verlangern.
-
Der die abwechselnde Einschaltung der Überwachungsanzeigen I und II
bewirkende T'aktgenerator mit z. B. 25 Hz Taktfrequenz be-Flip-Flop-Schaltung.
-
steht im wgsentlichen aus einer/ Entsprechend ist auch der Generator
zur Erzeugung der Modulationsfrequenz aufgebaut.
-
Mözlichkeit In Fig. 8 ist eine wichtige / zur Verringerung der Störungen
durch Bodenreflexionen dargestellt. Bei starken Bodenreflexionen infolge Nässe oder
Schnees kann durch Interferenz des direkten Strahls mit einem reflektierten bei
geeigneter Phasendifferenz eine starke Pegel absenkung beim Empfänger herbeigeführt
werden, durch die ein Hindernis vorgetäuscht wird. Diese 8törung wird weitgehend
dadurch eliminiert, daß - wie in Fig. 8 gezeigt -jeder Sender in Je zwei aufeinanderfolgenden
Einschaltphasn
Jeweils eine andere Sende frequenz fi bzw. f2 verwendet,
wodurch die Reflexionstörungen herausgemittelt werden. Zur weiteren Reduzierung
des Einflusses von Bodenreflexionen sind und Empf anger die Äbstrahlungscharakteristiken
der Sender,, die in der Horizontalen eine Breite von etwa 400 haben, außerdem in
der Vertikaleii möglichst schmal ausgebildet.
-
Die Erfindung läßt sich natürlich nicht nur bei Bahnübergängen mit
zwei Schra:nken verwenden. Bei mehreren Schranken (z. B.
-
Doppelschranken), werden die Sender an den einzelnen Schranken und
die zugehörigen Empfänger auf den jeweils gegenüberliegenden Schranken beispielsweise
zyklisch der Reihe nach eingeschaltet.
-
Leerseite