DE2718459C2

DE2718459C2 -

Info

Publication number: DE2718459C2
Application number: DE19772718459
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr.-Ing. 7913 Senden De Weber; Ingolf Dipl.-Ing. 7904 Erbach De Walz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1977-04-26
Filing date: 1977-04-26
Publication date: 1988-12-01
Also published as: DE2718459A1

Description

Die Erfindung betrifft einen automatischen Näherungsdetektor für Räder schienengebundener Fahrzeuge gemäß Oberbegriff des Patent anspruchs 1.

Detektoren dieser Art werden beispielsweise als Zugdetektoren für Rottenwarnanlagen bzw. für die Weichen- und Signalstellung sowie als sogenannte Achszähler bzw. bei Gleisfreimeldeanlagen einge setzt.

Ein Näherungsdetektor der eingangs beschriebenen Art ist bereits aus dem Datenblatt "Näherungsinitiatoren und Endschalter" der Firma Turck aus dem Jahr 1976 bekannt. Der bekannte Näherungs detektor weist jedoch noch den Nachteil auf, daß sich seine Betriebsbedingungen mit der Umgebung und mit Änderungen der Umgebungseinflüsse - wie z. B. Temperatur - ändern können. Der Oszillator des Detektors weist eine feste Rückkopplung auf derge stalt, daß der Oszillator im Ruhezustand schwingt, bei Einbringen eines zu detektierenden Metallkörpers in das Streufeld dagegen - infolge der damit verbundenen Dämpfung - nicht mehr schwingungs fähig ist. Aus diesem Verhalten resultiert ein weiterer Nachteil insofern, als wegen erforderlicher Einschwingzeiten eine einwand freie Detektion nicht immer möglich und ein Einsatz als Achs zähler beispielsweise kaum in Frage kommen dürfte. Der Detektor läßt außerdem keine selbsttätige Überprüfung auf einwandfreie Funktionsfähigkeit zu, was beispielsweise bei Personensicherungs anlagen von größter Bedeutung ist.

Aus der DE-OS 15 30 410 ist ein weiterer automatischer Näherungs detektor für Räder schienengebundener Fahrzeuge bekannt, der einen dauernd schwingenden und in seiner Oszillatorfrequenz beeinflußbaren Generator enthält, an dessen Ausgang eine durch die Radeinwirkung erzeugte frequenzmodulierte Wechselspannung anliegt, die in einer örtlich entfernten Auswertestelle nach üblicher Amplitudenbegrenzung gleichzeitig von mindestens zwei Umwandlervorrichtungen verarbeitet wird, von denen die eine Umwandlervorrichtung die Frequenzänderung der übertragenden Wechselspannung in eine nahezu lineare Amplitudenänderung um wandelt, und die andere Vorrichtung eine derartig nichtlineare Kennlinie aufweist, bei der die Frequenzabweichung von einer der übertragenden Wechselspannung zugeordneten Normalfrequenz nach größeren und kleineren Frequenzwerten gleichsinnige Amplituden änderungen gegenüber dem der Normalfrequenz zugeordneten Amplitudenwert ergeben. Hierbei können die von den Generatoren erzeugten Wechselspannungen direkt entsprechend der augen blicklichen Lagen der einwirkenden Räder frequenzmoduliert werden.

Um mit einem solchen Detektor/Auswerte-System nicht nur fest stellen zu können, daß ein Fahrzeug die Wirkzone eines solchen Detektors durchfahren hat, sondern um zusätzlich die Fahrt richtung des Fahrzeuges feststellen zu können, wurde in der DE-PS 15 30 458 vorgeschlagen, in an sich bekannter Weise zwei solcher Näherungsdetektoren zu verwenden, die in einem bestimmten Abstand nebeneinander am Gleis angeordnet sind, und die an den Ausgängen der Generatoren der beiden Detektoren in Abhängigkeit von den Radeinwirkungen erzeugten unterschiedlichen Frequenzen einer gemeinsamen Auswertestelle zuzuführen.

Aus der DE-AS 16 05 427 ist ein ähnlich arbeitender automatischer Näherungsdetektor für Räder schienengebundener Fahrzeuge bekannt, der ebenfalls einen dauernd schwingenden und in seiner Oszillatorfrequenz beeinflußbaren Wechselspannungsgenerator ent hält, an dessen Ausgang eine durch die Radeinwirkung erzeugte frequenzmodulierte Wechselspannung anliegt und dem ein Filter nachgeschaltet ist, das für die bei Radeinwirkung erzeugte Frequenz des Generators einen Sperrbereich aufweist, so daß der Detektor für die Zeiträume, in denen die Räder eines Fahrzeugs seine Wirkzone durchführen, kein Signal abgibt.

Ein weiterer ähnlich arbeitender automatischer Näherungs detektor, der ebenfalls unter Radeinwirkung eines Fahrzeugs die Frequenz seines Ausgangssignals ändert, ist schließlich aus der DE-OS 26 08 395 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Näherungsdetektor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem Umgebungsein flüsse selbsttätig kompensiert werden, so daß stets dieselben Betriebsbedingungen gegeben sind und ein Abgleich von Hand nicht erforderlich ist, bei dem darüber hinaus die Schwingungsbedingung k · V = 1 für den Oszillator, wobei k der Rückkopplungsfaktor und V der Verstärkungsgrad des Oszillators sind, immer - d. h. ins besondere auch beim Ansprechen des Detektors - eingehalten wird und bei dem schließlich auf eine automatische Kontrolle der Funktionsfähigkeit durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vor teilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Eine vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß zur Ermittlung der Fahrtrichtung und/oder Geschwindigkeit und/oder Geschwindigkeitsänderung mindestens zwei derartige Anordnungen in geeignetem Abstand voneinander längs einer Schiene angebracht sind. Informationen dieser Art sind beispielsweise bei sich einer Baustelle nähernden Zügen von Bedeutung.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Näherungsdetektors,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Näherungsdetektors,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Näherungsdetektors.

Fig. 1 zeigt blockschaltbildmäßig einen Näherungsdetektor mit einem Oszillator 1 mit ein Streufeld erzeugender Schwing kreisspule 1′. Der mit einer Frequenz von z. B. 100 kHz schwingende Oszillator 1 ist ausgangsseitig über ein stetig einstellbares Dämpfungsglied 2 ¹ auf seinen Eingang rückge koppelt. Ein Regler mit sehr großer Zeitkonstante von z. B. mehreren Sekunden bestehend aus einem Komparator 3¹, in dem die Amplitude der Oszillatorspannung oder einer aus ihr ab geleiteten Spannung mit einer ersten Bezugsspannung (am Ein gang B ₁ des Komparators 3 ¹) verglichen wird, sowie einem Zeitglied 4 (z. B. einem RC-Glied) steuert das einstellbare Dämpfungsglied 2 ¹ kontinuierlich in der Weise, daß statische und zeitlich nur sehr langsam veränderliche Umgebungsein flüsse automatisch ausgeregelt werden dergestalt, daß gegen über solchen Einflüssen stets die Schwingungsbedingung für den Oszillator eingehalten und langfristig eine konstante mittlere Amplitude der Oszillatorspannung erzielt wird. Ein solcher Näherungsdetektor braucht daher nach seiner Montage am Schienenfuß nicht mehr von Hand abgeglichen zu werden, was insbesondere bei Geräten mit häufigem Wechsel des Ein satzortes, z. B. Anordnungen für den Rottenschutz, von großem Vorteil ist.

Beim Eindringen eines Radspurkranzes in das Streufeld der im Bereich des Schienenkopfes angeordneten Schwingkreisspule 1′ wird die Amplitude der Oszillatorspannung infolge der dann wirksam werdenden zusätzlichen Wirbelstromdämpfung stark verringert. Der Regler mit sehr großer Zeitkonstante vermag dieser Amplitudenänderung nicht zu folgen, da sie für ihn zu schnell ist. In diesem Fall wird die Schwingbedingung für den Oszillator mittels eines dem einstellbaren Dämpfungsglied 2 ¹ parallel geschalteten weiteren Dämpfungsgliedes 2 ² aufrecht erhalten. Das weitere Dämpfungsglied 2 ² besteht aus einer Serienschaltung aus einem Widerstand und einem Schalter, der im Ruhezustand geschlossen ist. Der Schalter wird von einem Regler 3 ² in Gestalt eines Komparators mit äußerst kurzer Zeitkonstante in der Weise gesteuert, daß er, sobald die Amplitude der Oszillatorspannung eine an einem Eingang B ₂ des Reglers anliegende zweite Bezugsspannung unterschreitet, die kleiner ist als die erwähnte erste Bezugsspannung, in raschem Wechsel entsprechend dem jeweiligen Betrag dieser Unterschreitung geöffnet und geschlossen wird dergestalt, daß die Amplitude der Oszillatorspannung durch die hieraus resul tierende Erhöhung des Rückkoppelwiderstandes auf dem der zwei ten Bezugsspannung entsprechenden Wert festgehalten wird, so lange die Ursache für das Unterschreiten der zweiten Bezugs spannung wirksam ist. Beim Verlassen des Streufeldes durch den Radspurkranz gibt der Regler 3 ², sobald die Amplitude der Oszillatorspannung wieder die zweite Bezugsspannung über steigt, an den Schalter des Dämpfungsgliedes 2² keine diesen öffnenden Impulse mehr ab, d. h. der Schalter bleibt ge schlossen und die Amplitude der Oszillatorschaltung steigt wieder rasch auf den der ersten Bezugsspannung entsprechen den Wert. Da der Regler 3² jeweils nur dann anspricht und Steuersignale an den Schalter des Dämpfungsgliedes 2 ² abgibt, wenn sich in besagtem Streufeld ein Radspurkranz befindet, läßt sich seinem - an einem Ausgang A abnehmbaren - Ausgangs signal die gewünschte Information entnehmen.

Zur automatischen Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Näherungsdetektors sind dem Oszillator 1 über einen Eingang E ₁ bzw. E ₂ Prüfimpulse zuführbar, die jeweils auf eines der Dämpfungsglieder im Oszillator steuernd einwirken und deren Amplitude und Pulsdauer so bemessen sind, daß der langsame Regler 3 ¹ mit samt dem Dämpfungsglied 2 ¹ bzw. der schnelle Regler 3 ² mit seinem Dämpfungsglied 2² auf einwandfreie Funktion überprüf bar sind. Bei dem langsamen Regler muß beispielsweise kon trolliert werden, ob er nicht etwa infolge einer unerwünsch ten Verkürzung seiner Zeitkonstante die von dem Radspurkranz eines sehr langsam vorbeirollenden Rades erzeugte Amplituden änderung ausgeregelt.

Der in Fig. 1 dargestellte Teil des Näherungsdetektors wird - wie erwähnt - an der Schiene befestigt. Prüfimpulsgenera toren und Auswerteschaltung sind einige Meter von diesem Teil abgesetzt in einem separaten Gehäuse untergebracht, das mit dem an der Schiene angebrachten Teil über ein Kabel ver bunden ist. Die Übertragung der Detektorinformation zu dem Ort, an dem sie benötigt wird, erfolgt drahtlos oder per Kabel. Bei einer Rottenwarnanlage wird der zu sichernde Schienenabschnitt im einfachsten Fall von beiden Seiten her mit je einem Näherungsdetektor abgesichert. Wird einer der Detektoren von einem Zug passiert, so löst dieser Detektor auf Höhe der arbeitenden Rotte ein akustisches und/oder optisches Warnsignal aus. Bei Verwendung von je zwei in ge eignetem Abstand hintereinander angeordneten Näherungsdetek toren auf beiden Enden des zu sichernden Schienenabschnitts läßt sich zusätzlich die Fahrtrichtung und die Geschwindig keit des Zuges ermitteln und zur Anzeige bringen.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen gemäß Fig. 1 lediglich dadurch, daß hier das einstellbare Dämpfungsglied 2 ¹ und das weitere Dämpfungs glied 2 ² nicht parallel, sondern in Reihe geschaltet sind. Dementsprechend sind der Widerstand und der Schalter des wei teren Dämpfungsgliedes 2 ² hier parallel geschaltet, wobei der Schalter im Ruhezustand des Reglers 3 ² geschlossen ist.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das aus demjenigen gemäß Fig. 1 durch Hinzufügen eines weiteren Reglers 3 ³ hervorgeht, wobei die Bezugsspannung B ₃ dieses Reglers 3 ³ zwischen dem Be trag der ersten und der zweiten Bezugsspannung gewählt ist und der Regler bereits bei Unterschreiten eines der Bezugsspannung B ₃ entsprechenden Schwellwerts durch die Amplitude der Oszilla torspannung an seinem Ausgang A ein Steuersignal abgibt, dem die Detektionsinformation entnehmbar ist.

Grundsätzlich ist es von Vorteil, wenn das Ansteuer signal des Reglers mit sehr kurzer Zeitkonstante für das weitere Dämpfungsglied bezüglich der ersten und zweiten Prüf impulse entgegengesetzte Polarität aufweist. Dadurch wird verhindert, daß im Falle eines Defekts, bei dem die Prüfim pulse auf den Ausgang des Detektors gelangen, von einer Prüf-Auswerteschaltung trotz eines solchen Defektes eine fehlerfreie Funktionsfähigkeit der Anordnung festgestellt wird.

Claims

1. Automatischer Näherungsdetektor für Räder schienengebundener Fahrzeuge

- unter Verwendung eines Oszillators mit einer ein Streufeld er zeugenden Schwingkreis-Spule,
- wobei ein in dem Streufeld befindlicher Metallkörper - vorzugs weise der Spurkranz eines besagter Räder - eine Verminderung zur Amplitude der Oszillatorspannung bewirkt,

dadurch gekennzeichnet,

- - daß der Rückkoppelkreis des Oszillators (1) zur selbst tätigen Aufrechterhaltung der Schwingbedingung für den Oszillator außer einem ersten Dämpfungsglied (2 ¹), das von einem ersten Regler (3 ¹, 4) mit sehr großer Zeitkonstante in der Weise einstellbar ist, daß sich nach Maßgabe einer ersten Bezugsspannung unabhängig von den jeweiligen zeitlich nicht oder nur sehr langsam veränderlichen Einflüssen lang fristig eine konstante mittlere Amplitude der Oszillator spannung einstellt, ein zweites Dämpfungsglied (2 ²) enthält,
- - daß das zweite Dämpfungsglied (2 ²), sofern die Amplitude der Oszillatorspannung einen vorgebbaren Schwellwert unter schreitet, der einer in bezug auf die erste Bezugsspannung kleineren zweiten Bezugsspannung entspricht, von einem zweiten Regler (3 ²) mit sehr kurzer Zeitkonstante nach Maßgabe der Unterschreitung des Schwellwerts angesteuert wird,
- - daß die Ansteuerung dergestalt erfolgt, daß die Amplitude der Oszillatorspannung auf dem Schwellwert festgehalten wird, solange die Ursache der Schwellwertunterschreitung anhält.,
- - daß die Detektionsinformation dem Ansteuersignal des zweiten Reglers (3 ²) für das zweite Dämpfungsglied (2 ²) entnehmbar ist,
- - daß der Oszillator (1) ein drittes, durch erste bzw. zweite Prüfimpulse einstellbares Dämpfungsglied enthält,
- - daß die Amplitude und die Dauer der ersten bzw. zweiten Prüfimpulse so bemessen sind, daß der erste Regler (3 ¹, 4) in Verbindung mit dem ersten Dämpfungsglied (2 ¹) bzw. der zweite Regler (3 ²) in Verbindung mit dem zweiten Dämpfungs glied (2 ²) auf einwandfreie Funktionsfähigkeit überprüfbar sind (Fig. 1 oder 2).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansteuersignal des zweiten Reglers (3 ²) für das zweite Dämpfungs glied (2 ²) bezüglich der ersten und zweiten Prüfimpulse entgegen gesetzte Polarität aufweist (Fig. 1 und 2).

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß eine dritte Bezugsspannung (B ₃) vorgesehen ist, die zwischen dem Betrag der ersten und dem Betrag der zweiten Bezugsspannung dimensioniert ist,
- daß von einem dritten Regler (3 ³) bereits bei Unterschreiten eines der dritten Bezugsspannung entsprechenden Schwell wertes durch die Amplitude der Oszillatorspannung ein Steuersignal abgegeben wird (Fig. 3).

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das von dem zweiten Regler (3 ²) bzw. dem dritten Regler (3 ³) abgegebene Steuersignal in bezug auf die Anzahl passierender Räder ausgewertet wird (Fig. 1, 2 oder 3).

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ihre Anwendung zur Ermittlung der Fahrtrichtung und/oder der Geschwindigkeit und/oder von Geschwindigkeitsänderungen, wobei mindestens zwei derartige Anordnungen in geeignetem Abstand voneinander längs einer Schiene angebracht sind.