DE2906841C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsvor­ richtung mit einer Lichtleitfaser der im Oberbegriff des An­ spruchs 1 bezeichneten Art.

Aus der GB-PS 14 97 995 ist eine derartige Überwachungsvorrichtung bekannt. Dort ist entlang einer zu überwachen­ den Grenze eine Lichtleitfaser ausgelegt, bei der eine Lichtquelle auf ein Faser­ ende einwirkt und ein Lichtempfänger an das andere Faserende an­ gekoppelt ist. Wenn jemand auf die Lichtleitfaser tritt, dann ergeben sich Störungen des Übertragungsverhaltens, die im Emp­ fänger meßbar sind. Es hat sich ergeben, daß die Empfindlichkeit solcher Überwachungsvorrichtungen den Anforderungen noch nicht entspricht.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Empfindlichkeit der eingangs genannten Überwachungs­ vorrichtung zu erhöhen. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 definierte Vorrichtung gelöst. Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Aus­ führungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche ver­ wiesen.

Nachfolgend wird die Erfindung mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Überwachungsvor­ richtung für einen Schienenstrang.

Fig. 2 zeigt genauer eine Lichtimpulsquelle und einen Lichtempfänger aus der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 3 zeigt im Schnitt eine erfindungsgemäße Licht­ leitfaser aus der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 4 zeigt ein typisches Meßsignal der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 5 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Über­ wachungsvorrichtung für den Straßenverkehr.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Schienenstrangs 1 mit zwei Schienen 2 und 3 und mit Schwellen 4 und 5, die auf einem Schotterbett ruhen. Ein Schienenfahrzeug 6 soll in seiner Bewegung auf dem Schienenstrang überwacht werden. Hierzu dient eine Überwachungsvorrichtung, die aus einer Lichtleitfaser 7 und einem Sende-Empfänger 8 besteht. Die Lichtleitfaser 7 ver­ läuft im Schotterbett unter den Schwellen 4 und 5 und ist ein­ seitig an den Sender-Empfänger 8 angeschlossen, der in Fig. 2 im Detail dargestellt ist und sich beispielsweise in einem Bahn­ hof befindet. Dieser Sender-Empfänger 8 besitzt einen Laser­ emitter 9, z. B. einen Injektionslaser, der von einem Impuls­ generator 10 gespeist wird. Der vom Laseremitter 9 ausgehende Lichtstrahl 11 gelangt über eine halbdurchlässige und unter 45° zur Strahlachse geneigte Reflexionsplatte 13 an das Ende 12 der Lichtleitfaser 7. Ein lichtelektrischer Empfänger 14, beispiels­ weise eine Siliziumdiode, empfängt das Licht, das von der Faser 7 kommend an der Platte 13 abgelenkt wird. Die von der Diode 14 gelieferten elektrischen Impulse werden in einem Oszillographen 15 sichtbar gemacht, der mit der Impulsfrequenz des Impulsgene­ rators 10 getriggert wird.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch den durch die Pfeile A und B begrenzten Bereich der Lichtleitfaser, in dem sich das Schienenfahrzeug augenblicklich befindet. Man erkennt, daß die Lichtleitfaser 7 von einer Hülle 16 aus Kunststoff umgeben ist, deren Innenfläche im Schnitt sinusförmige Uneben­ heiten aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgender­ maßen:

Das Gewicht des Fahrzeugs bewirkt eine leichte Kom­ pression des Schotterbetts, und zwar insbesondere unter der Schwelle 4, die das Gewicht des Fahrzeugs 6 im wesentlichen trägt. Diese Kompression des Schotterbetts bewirkt eine elastische Kompression in radialer Richtung der Faser 7 im Längsbereich 17, der sich direkt unter der Schwelle befindet. So werden beispiels­ weise sinusförmige Unebenheiten einer Periodenlänge von 2 mm verwendet und ein solches Kunststoffmaterial, das vorübergehende Verformungen der Faser senkrecht zu ihrer Achse in der Größen­ ordnung von 100 bis 200 Mikron bewirkt. Das Kunststoffmaterial muß hierzu hinreichend hart sein, um derartige Verformungen zu übertragen, und außerdem hinreichend elastisch, um hierbei nicht zu brechen. Die Lichtleitfaser selbst ist von üblicher Bauart für die optische Nachrichtenübertragung und besteht beispielsweise aus Kieselerde, die in Dampfform niedergeschlagen ist.

Zur Messung des Übertragungsverhaltens der Faser sendet der Laseremitter 9 in die Faser eine Folge niedriger Frequenz von Lichtimpulsen. Diese Lichtimpulse werden nicht vollständig von der Faser übertragen; jeder Punkt der Faser reflektiert einen geringen Teil der Energie und zwar in Abhängigkeit vom Dämpfungs­ koeffizienten der Faser. Fig. 4 zeigt einen typischen Meßimpuls, wie er auf dem Oszillographen 15 als Folge der Aussendung eines Laserimpulses erscheint. In diesem Diagramm ist waagrecht die die Zeit und senkrecht die Lichtenergie des Reflexionsimpulses aufgetragen. Man sieht, daß das Meßsignal nach dem Anstieg ex­ ponentiell mit der Zeit absinkt und daß diese Exponentialkurve eine Unstetigkeit 18 besitzt, die von der örtlichen Verformung des Bereichs 17 der Faser stammt.

Der zeitliche Abstand OT zwischen dem Beginn eines Sendeimpulses und dem Auftreten der Unstetigkeit ist dem Abstand zwischen dem Ende der Faser 7 und dem Ort des Fahrzeugs propor­ tional.

Fig. 5 zeigt eine andere Anwendungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung, und zwar zur Überwachung des Straßenverkehrs, d. h. zur Feststellung, ob ein Fahrzeug 19 eine bestimmte Grenze auf einer Straße 20 überfährt.

In diesem Fall liegt die Lichtleitfaser quer zur Straße und besitzt eine Hülle, die der im vorhergehenden Fall gleicht. Die Lichtleitfaser ist vorzugsweise leicht in der Straßendecke versenkt, sie kann jedoch auch auf der Oberfläche befestigt sein. An einem Meßort 23 befindet sich wie im vorhergehenden Fall ein Sender-Empfänger der in Fig. 2 gezeigten Art.

Ein besonderer Vorzug der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ihre Unauffälligkeit, da die Faser entweder unsichtbar in die Straßendecke eingelassen ist oder aber, falls sie auf der Straßenoberfläche befestigt ist, wegen des geringen Durchmessers und des durchscheinenden Plastikmaterials, aus dem die Hülle vorzugsweise besteht, von Kraftfahrern nicht wahrgenommen werden kann.

Auch im militärischen Bereich läßt sich die erfindungs­ gemäße Vorrichtung zur Kontrolle von Bewegungen auf einer Straße verwenden, wobei der Sender-Empfänger in geeigneter Form getarnt wird.

Wegen der Empfindlichkeit dieser Vorrichtung kann sie auch zur Meldung von Dieben oder Spionen verwendet werden, die in einen Sperrbereich eindringen. Doch können mit dieser Vor­ richtung auch Bewegungen von Flugzeugen auf einem Flugplatz, von Waggons auf einem Rangierbahnhof oder von Kabinen einer Drahtseilbahn verfolgt werden.

Claims (6)

1. Überwachungsvorrichtung mit einer Lichtleitfaser, die ent­ lang einer zu überwachenden Grenze oder Strecke ausgelegt ist und auf eine örtliche radiale Faserkompression durch Verände­ rung ihres Übertragungsverhaltens reagiert, wobei dieses Ver­ halten mit Hilfe einer Lichtimpulsquelle und eines Lichtemp­ fängers ermittelt wird, die an die Faser angekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht­ leitfaser (7) von einer Hülle (16) umgeben ist, deren der Faser zugewandte Innenflächen uneben ausgebildet sind, so daß die Faserkompression nur über die vorspringenden Bereiche dieser Innenfläche erfolgt, und daß die Lichtimpulsquelle und der Lichtempfänger an ein und dasselbe Faserende angekoppelt sind.

2. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einer zu überwachenden Eisenbahnstrecke die Lichtleitfaser (7) unter den Schwellen (4) verlegt ist.

3. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtleitfaser (7) innerhalb des Schotter­ betts verlegt ist.

4. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung des Straßenverkehrs eine Lichtleitfaser (21) quer zur Achse der Straße (20) verlegt ist.

5. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleit­ faser (21) in den Straßenunterbau eingebettet ist.

6. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die der Faser zugewandten Innenflächen der Hülle (16) im Längsschnitt sinusförmige Wellenlinien aufweisen.