DE2915463A1

DE2915463A1 - Inductive rail track sensor with interference suppression - has high permeability layer coating head and base flange of rail and detects axle passage of tracked vehicles

Info

Publication number: DE2915463A1
Application number: DE19792915463
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl Ing Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-04-17
Filing date: 1979-04-17
Publication date: 1980-10-23
Also published as: DE2915463B2; DE2915463C3; FI801216A

Abstract

An inductive track sensor is used to detect the passage of the axles of tracked vehicles at particular points along the line. the risk of the instrument producing a response at the wrong time is eliminated. It operates in conjunction with a timing circuit which will suppress short duration interference signals and produce a clear distinction between the effective and the interference signals. It is installed between the rail head and the rail base. The section of the track facing the instrument (E) is coated with a high permeability layer (SB). It covers the vertical sections of the head and the base flanges as well as parts of the horizontal sections.

Description

Anordnung bei induktiv beeinflußbaren GleisgerätenArrangement for track devices that can be influenced inductively

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung bei induktiv beeinflußbaren Gleisgeräten des Eisenbahnwesens, die im Bereich zwischen Schienenkopf und Schienenfuß neben den Fahrschienen eines Gleises angeordnet und auf Frequenzen im Bereich von einigen kHz abgestimmt sind.The invention relates to an arrangement in inductively influenceable Railway track equipment in the area between the top of the rail and the foot of the rail arranged next to the rails of a track and at frequencies in the range of are tuned to a few kHz.

Derartige Gleisgeräte dienen im Eisenbahnwesen beispielsweise als elektronische Impulsgeber, die das Vortiberlaufen von Fahrzeugachsen an bestimmten Stellen des Gleises anzeigen sollen. Diese Impulsgeber bestehen vielfach aus einer auf der einen Seite einer Eisenbahnschiene zwischen Schienenkopf und Schienenfuß angeordneten Sendespule und einer mit dieser zusammenwirkenden Empfangsspule, die entweder auf der gleichen Seite der Schiene oder Jenseits des Schienenfußes angeordnet ist (DE-PS 1 197 114). Das sich zwischen Sende- und Empfangs spule aufbauende Feld führt in Jedem Falle auch in den Bereich des Schienenkopfes der Fahrschiene und ist durch die Eisenmasse der vorUberlaufenden Fahrzeugräder beeinflußbar. Um einerseits einen möglichst großen Störabstand zu den über die Fahrschienen fließenden Triebströmen und deren Oberwellen zu haben und um andererseits mit möglichst kleinen Bauelementen in den Sende- und Empfangskreisen der Gleisgeräte auszukommen, sind die Gleisgeräte regelmäßig auf Frequenzen im Bereich von einigen kNz abgestimmt.Such track devices are used in the railway industry, for example electronic pulse generators that determine the vehicle axles spill over Should indicate positions of the track. These pulse generators often consist of one on one side of a railroad track between the rail head and rail foot arranged transmitting coil and a receiving coil cooperating with this, the arranged either on the same side of the rail or on the other side of the rail foot is (DE-PS 1 197 114). The field that builds up between the transmitting and receiving coils leads in In any case, also in the area of the rail head Rail and can be influenced by the iron mass of the vehicle wheels passing by. In order, on the one hand, to have the largest possible signal-to-noise ratio to those flowing over the rails To have drive currents and their harmonics and on the other hand with the smallest possible Components in the transmitting and receiving circuits of the track devices are the track devices are regularly tuned to frequencies in the range of a few kNz.

Neuerdings treten an elektrifizierten Bahnstrecken in den Schienen infolge von Fahrleitungsschaltungen Ströme auf, deren Frequenzen in der Größenordnung der Frequenzen liegen, auf die die elektronischen Impulsgeber abgestimmt sind. Infolge des Skineffektes fliessen diese Ströme nur im Oberflächenbereich der Fahrschienen; sie bauen dabei um besonders bevorzugte Partien in den Schienen hochfrequente Magnetfelder auf, die durch geeignete räumliche Anordnung der Empfangsspulen am Gleis nicht ausgeblendet werden können und deshalb auf die Empfangsspulen der induktiv beeinflußbaren Gleisgeräte einen nicht vernachlässigbaren Einfluß ausüben. Dies kann zu einem unzeitigen Ansprechen der Gleisgeräte führen.Recently, electrified railway lines have appeared on the rails as a result of catenary circuits, currents whose frequencies are in the order of magnitude the frequencies to which the electronic pulse generators are tuned. As a result Due to the skin effect, these currents only flow in the surface area of the running rails; they build high-frequency magnetic fields around particularly preferred parts of the rails on, which is not hidden by suitable spatial arrangement of the receiving coils on the track and therefore on the receiving coils of the track devices that can be inductively influenced exert a non-negligible influence. This can lead to an untimely response the track devices lead.

Zur Beeinflussung des sich zwischen Sende- und Empfangsspulen eines induktiv beeinflußbaren Gleisgerätes aufbauenden Wechselfeldes ist es bekannt, unter den Sende- und Empfangsspulen Abschirmbleche aus magnetisch nicht, aber elektrisch gut leitendem Material anzubringen (DE-PS 1 063 199). Dadurch wird der unterhalb der Schiene verlaufende Flußanteil des induktiven Wechselfeldes zwischen Sende- und Empfangs spule infolge Wirbelstrombildung wesentlich geschwächt und man erreichte dadurch eine Anhebung der Ansprechempfindlichkeit des Gleisgerätes beim Vorüberlaufen von Fahrzeugrädern. Ein solches Blech führt auch zum gewünschten Effekt, wenn es richtig ausgebildet wird.To influence the one between the transmitting and receiving coils It is known under The transmitting and receiving coils are made of shielding plates not magnetically, but electrically to attach good conductive material (DE-PS 1 063 199). This will make the one below the flux portion of the inductive alternating field running along the rail between the and receiving coil considerably weakened due to the formation of eddy currents and thereby an increase in the sensitivity of the track device was achieved when vehicle wheels run past. Such a sheet also leads to the desired one Effect when properly trained.

Für optimale Verhältnisse hängt seine Form vom Schienenprofil und davon ab, ob die Spulen im Schwellenfach oder über der Schwelle angebracht sind. Weiterhin hir;-dern über der Schwelle die Befestigungsteile für die Schiene die optimale Formgebung des Bleches.For optimal conditions, its shape depends on the rail profile and depends on whether the coils are placed in the threshold compartment or above the threshold. Furthermore, the fastening parts for the rail above the threshold optimal shaping of the sheet.

Ein wirksamer Schutz gegen Störbeeinflussung mit gleicher Frequenz wie die Nutzfrequenz von Gleisgeräten und anderen Geräten war bislang lediglich durch die sogenannte Digitale Störsignalunterdrückung" möglich, bei der die Dauer der auftretenden Beeinflussungen gemessen und mit einer vorgegebenen Mindestdauer verglichen wurde (DE-PS 2 319 164). Nur dann, wenn die Beeinflussungsdauer größer als ein vorgegebener Mindestwert war, wurde die Beeinflussung des Gleisgerätes ausgewertet; andernfalls wurde die Auswertung als offensichtliches Störsignal unterdrückt. Die neuerdings beobachteten Störbeeinflussungen von Gleisgeräten durch Fahrleitungsschaltungen weisen jedoch Zeitspannen auf, die im Bereich einer betriebsmäßig vorkommenden kurzen Gleisgerätebeeinflussung liegen; die digitale Störsignalunterdrückung als einzige Maßnahme zur Ausblendung von Störungen reicht damit nicht mehr aus.An effective protection against interference with the same frequency like the usable frequency of track devices and other devices was previously only by the so-called digital interference signal suppression "possible, in which the duration of the occurring influences measured and with a specified minimum duration was compared (DE-PS 2 319 164). Only if the duration of the influence is greater when a predetermined minimum value was, the influence of the track device was evaluated; otherwise the evaluation was suppressed as an obvious interference signal. the recently observed interference from track devices by contact line switching however, have time spans that are in the range of an operationally short one Track equipment influencing lie; digital interference signal suppression is the only one Measures to suppress interference are no longer sufficient.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung bei induktiv beeinflußbaren Gleisgeräten der vorgenannten Art anzugeben, die ein Ansprechen der Gleisgeräte zur Unzeit weitestgehend ausschließt und mindestens im Zusammenwirken mit einer Zeitschaltung zum Ausblenden von kurzzeitigen Störsignalen eine sichere Unterscheidung zwischen Nutz- und Stbrsignalen möglich macht.The object of the present invention is to provide an arrangement with inductive Influenceable track devices of the aforementioned type indicate that a response to the Excludes track equipment at the wrong time as far as possible and at least in cooperation with a timer for masking out brief interfering signals makes a reliable distinction between useful and steering signals possible.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß der dem Gleisgerät zugewandte Teil der Schiene im Bereich des Gleisgerätes mit einer hochpermeablen Schicht versehen ist, die von der Seite her an der Schiene anliegt und dabei die Schienenfußaußenkante und mindestens einen Teil der aus angrenzender Schienenfußoberseite und Schienensteg gebildeten Schienenoberfläche bedeckt.This object is achieved by the invention in that the dem Track device facing part of the rail in the area of the track device with a highly permeable Layer is provided, which rests against the rail from the side and thereby the Rail foot outer edge and at least part of the adjacent rail foot top and the rail surface formed by the rail web.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to one in the drawing Embodiment explained in more detail.

Die Zeichnung zeigt in Figur 1 den Feldlinienverlauf eines hochfrequenten Störfeldes um eine Fahrschiene und Figur 2 den Feldlinienverlauf dieses Störfeldes wie er sich durch Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt.The drawing shows in Figure 1 the field line course of a high frequency Interference field around a rail and Figure 2 shows the field lines of this interference field as it results from using the arrangement according to the invention.

Figur 1 zeigt schematisch im Schnitt eine Fahrschiene F wie sie in jeder Bahnanlage vorkommen kann. Links von der Fahrschiene F befindet sich eine Sendespule S einer nicht weiter dargestellten Sendeeinrichtung, rechts von der Fahrschiene eine Empfangs spule E einer ebenfalls nicht weiter dargestellten Empfangseinrichtung. Sende- und Empfangseinrichtung sind auf eine Frequenz von beispielsweise 10 kHz abgestimmt und so aufeinander ausgerichtet, daß dann, wenn sich ein Fahrzeugrad in ihrem Einflußbereich befindet, in der Empfangsspule E eine zur Auswertung als Radimpuls ausreichend hohe Spannung induziert wird. Auf die Darstellung des Feldlinienverlaufs zwischen Sende- und Empfangsspule ist in der Zeichnung verzichtet worden, weil er zur Verdeutlichung des der Erfindung zugrundeliegenden Problems und zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Problemlösung nicht erforderlich ist.Figure 1 shows schematically in section a running rail F as shown in can occur in any railway system. To the left of the rail F is one Transmission coil S of a transmission device, not shown, to the right of the running rail a receiving coil E of a receiving device also not shown. Transmitting and receiving devices are set to a frequency of 10 kHz, for example matched and aligned so that when a vehicle wheel is in their area of influence, in the receiving coil E one for evaluation as A sufficiently high voltage is induced in the wheel pulse. On the depiction the course of the field lines between the transmitting and receiving coils is omitted in the drawing because it was used to illustrate the problem on which the invention is based and is not required to explain the solution to the problem according to the invention.

Durch Fahrleitungsschaltungen fließen zu beliebigen Zeitpunkten in der Fahrschiene Ströme, deren Frequenzen im Bereich der Arbeitsfrequenz des Gleisgerätes liegen können. Infolge des Skineffektes dringen diese Ströme nicht in die Fahrschiene ein, sondern laufen an ihrer Oberfläche entlang, wobei sich eine Stromverteilung mit in der Zeichnung dunkel eingetragenen Maxima ergibt. Um diese Maxima bauen sich als Folge der im Gleis fließenden Ströme Störmagnetfelder SM auf wie sie in Figur 1 für die der Empfangs spule zugewandte Schienenseite angegeben sind. Diese Störmagnetfelder durchsetzen mindestens zum Teil auch die Empfangs spule E und induzieren in dieser Spannungen mit einer Frequenz, die der der Arbeitsfrequenz des Gleisgerätes entspricht. Unter ungünstigen Voraussetzungen kann es zum unzeitigen Ansprechen des Gleisgerätes und zum Zählen eines Radimpulses auch bei einer zuvor erfolgten zeitlichen Bewertung der Empfangs spannungen kommen. Dies führt in jedem Falle zu einer Betriebsstcrung, beispielsweise durch Vortäuschen einer Besetztmeldung bei tatsächlich freiem Gleis.Catenary circuits flow in at any point in time the running rail currents whose frequencies are in the range of the working frequency of the track device can lie. As a result of the skin effect, these currents do not penetrate the rail a, but run along its surface, creating a current distribution with maxima shown in dark in the drawing results. Build around these maxima as a result of the currents flowing in the track, disturbance magnetic fields SM as shown in FIG 1 are specified for the side of the rail facing the receiving coil. These interfering magnetic fields enforce at least some of the receiving coil E and induce in this Voltages with a frequency that corresponds to the working frequency of the track device. Under unfavorable conditions, the track device may respond prematurely and for counting a wheel impulse even with a previous time evaluation the reception voltages come. In any case, this leads to an operational disruption, for example, by simulating an occupancy message when the track is actually free.

Die nach der Erfindung vorgesehene Anordnung an der Fahrschiene vermeidet diesen Nachteil. Die erfindungsgemäße Anordnung ist in Figur 2 dargestellt. Sie besteht darin, daß die der Empfangsspule E zugewandte Seite der Schiene teilweise mit einer hochpermeablen Schicht SB versehen ist, die von der Seite her an der Schiene anliegt und dabei die Schienenfußaußenkante und mindestens einen Teil der angrenzenden Schienenfußoberseite bedeckt. Die hochpermeable Schicht kann beispielsweise als dünnwandiges Blech oder Folie ausgebildet und auf den Schienenfuß aufgeklebt sein.The arrangement provided according to the invention on the running rail avoids this disadvantage. The arrangement according to the invention is shown in FIG. she is that the receiving coil E facing side of the rail partially is provided with a highly permeable layer SB, which from the side on the rail and at the same time the outer edge of the rail foot and at least part of the adjacent Top of rail foot covered. The highly permeable layer can, for example, as thin-walled sheet metal or film be formed and glued to the rail foot.

Durch die gute Leitfähigkeit des Schirmbleches werden die durch die hochfrequenten Schienenströme aufgebauten Störmagnetfelder SM mindestens in dem Teilbereich, der die Empfangsspule E durchsetzt, in die Senkrechte abgelenkt, so daß in der Empfangs spule E keine oder doch nur eine sehr geringe Spannung induziert werden kann. Auf die Empfangs spule E wirkt damit nahezu ausschließlich nur noch das von der Sendespule S ausgehende Nutzfeld, das beim Vorüberlaufen eines Fahrzeugrades durch das Fahrzeugrad so abgelenkt wird, daß in der Empfangs spule E eine genügend hohe Spannung induziert wird.Due to the good conductivity of the shield plate, the high-frequency rail currents built up disturbance magnetic fields SM at least in the Partial area that penetrates the receiving coil E, deflected into the vertical, so that in the receiving coil E induced no or only a very low voltage can be. The receiving coil E thus only acts almost exclusively the useful field emanating from the transmitter coil S that occurs when a vehicle wheel passes by is deflected by the vehicle wheel that in the receiving coil E is a sufficient high voltage is induced.

Dadurch, daß die hochpermeable Schicht außerordentlich dünnwandig und nahe an der Fahrschiene angeordnet ist, bleibt der für die Führung der hochfrequenten Störströme infragekommende Schienenquerschnitt praktisch unverändert; die aufgebrachte Schicht führt also nicht zu einer Änderung der Stromverteilung in der Schiene.Because the highly permeable layer is extremely thin-walled and is located close to the running rail, that remains for the guidance of the high-frequency Interference currents in question rail cross-section practically unchanged; the angry So shift does not lead to a change in the power distribution in the rail.

Dickere Schichten würden zu einer merklichen Anderung der Stromverteilung im Schienenprofil und damit zu einer räumlichen Änderung der Störfelder führen; hierdurch wäre die durch die Erfindung erstrebte Feldablenkung des Störfeldes möglicherweise nicht mehr erreichbar.Thicker layers would lead to a noticeable change in the current distribution in the rail profile and thus lead to a spatial change in the interference fields; this would possibly result in the field deflection of the interference field aimed at by the invention no longer available.

Die Ausdehnung der hochpermeablen Schicht auf der Schienenoberseite ist abhängig von dem Jeweils verwendeten Schienenprofil. Je breiter der Schienenfuß im Verhältnis zum Schienenkopf ist, umso weiter ist die Schienenfußoberseite zum Schienensteg hin abzudecken; bei einigen sehr hohen Schienenprofilen ist es vorteilhaft, die hochpermeable Abdeckung über die gesamte Schienenfußoberseite und ggfl. einen angrenzenden Teil des Schienensteges zu führen, weil nur so eine ausreichende Feldablenkung im Bereich des Gleisgerätes erreichbar ist. Je schmaler der Schienenfuß ist, umso schmaler kann auch die Abdeckung der Schienenfußoberseite ausfallen. In Jedem Falle muß die Schienenfußaußenkante mit einem Schirmblech versehen sein, damit die gewünschte Abdrängung des Störmagnetfeldes in die Senkrechte erreicht wird. Die Länge des Schirmbleches in Längsrichtung der Schiene ist größer zu wählen als die Längsausdehnung des betreffenden Gleisgerätes, damit sichergestellt ist, daß im Bereich des Gleisgerätes das gesamte Störmagnetfeld auch tatsächlich erfaßt wird.The expansion of the highly permeable layer on the top of the rail depends on the rail profile used in each case. The wider the rail foot in the Relation to the rail head is, the wider is the top of the rail foot to be covered towards the rail web; with some very high rail profiles it is advantageous, the highly permeable cover over the entire rail foot top and possibly to lead an adjacent part of the rail web, because only then is a sufficient one Field deflection in the area of the track device is achievable. The narrower the rail foot is, the narrower the cover on the top of the rail foot can also be. In In any case, the outer edge of the rail foot must be provided with a shield plate so that the desired displacement of the interfering magnetic field into the vertical is achieved. The length of the shield plate in the longitudinal direction of the rail is to be selected greater than the length of the track device in question to ensure that In the area of the track device, the entire magnetic field is actually detected.

Claims

Claims 1. Arrangement for track devices that can be influenced inductively of the railway system, which in the area between the rail head and rail foot next arranged on the rails of a track and at frequencies in the range of a few kHz are tuned, that is, that the track device (E) facing part of the rail (F) in the area of the track device with a highly permeable Layer (SB) is provided, which rests against the rail from the side and thereby the outer edge of the rail foot and at least part of the adjacent upper side of the rail foot and the rail surface formed by the rail web.

2.- Arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the highly permeable layer is designed as a thin-walled sheet metal.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the highly permeable layer is glued to the rail foot.