DE3412152A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MONITORING THE PRESENCE OF RAIL VEHICLES WITHIN CERTAIN TRACK SECTIONS - Google Patents
CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MONITORING THE PRESENCE OF RAIL VEHICLES WITHIN CERTAIN TRACK SECTIONSInfo
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Abstract
Description
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Kaiser-Friedrich-Ring 70 ο / ^ ,λ 1 C O -DIi3L.-'NG. WOLFRAM WATZKEKaiser-Friedrich-Ring 70 ο / ^, λ 1 CO -DIi 3 L .- 'NG. WOLFRAM WATZKE
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Unser Zeichen: 25 158 Datum: 30. MärZ 1984Our reference: 25 158 Date: March 30, 1984
Scheldt & Bachmann GmbH,Breite Str.132, 4050 Mönchengladbach 2Scheldt & Bachmann GmbH, Breite Str. 132, 4050 Mönchengladbach 2
Verfahren zum Überwachen des Vorhandenseins von Schienenfahrzeugen innerhalb bestimmter GleisabschnitteMethod for monitoring the presence of rail vehicles within certain track sections
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Vorhandenseins von Schienenfahrzeugen innerhalb bestimmter Gleisabschnitte mittels zweier Induktionsschleifen,deren Induktivitätsveränderung jeweils mittels eines Oszillators erfaßt wird, dessen Schwingungen in Rechteckimpulse umgeformt und in einem Frequenzteiler hinsichtlich ihrer Frequenz verändert sowie einer Auswerteschaltung zugeführt werden, die in Adhängigkeit von der jeweiligen Induktivitätsveränderung eine Besetzt- oder Freimeldung abgibt und unter Beachtung beider Induktionsschleifen eine Bestimmung der Fahrtrichtung vornimmt. The invention relates to a method for monitoring the presence of rail vehicles within certain track sections by means of two induction loops, their inductivity change is detected by means of an oscillator, the oscillations of which are converted into square-wave pulses and changed in frequency in a frequency divider and fed to an evaluation circuit that is dependent on issues an occupied or vacant message from the respective change in inductance and taking both into account Induction loops determine the direction of travel.
Ein Verfahren der voranstehend beschriebenen Art ist aus der DE-OS 31 00 724 bekannt, wobei beide Oszillatoren über einen Umschalter auf eine gemeinsame Auswerteschaltung geschaltet sind. Die mit unterschiedlicher Frequenz arbeitenden Oszillatoren schwingen ständig, obwohl nur jeweils eine Oszillatorfrequenz ausgewertet wird.A method of the type described above is from DE-OS 31 00 724 known, both oscillators switched to a common evaluation circuit via a changeover switch are. The oscillators, which operate at different frequencies, vibrate continuously, although only one oscillator frequency each is evaluated.
Als Umschalter wird ein elektronischer Zähler verwendet, der seinen Umschaltimpuls jeweils von der gerade in der Auswertung befindlichen Oszillatorfrequenz erhält. Hierdurch ergibtAn electronic counter is used as a changeover switch located oscillator frequency receives. This results in
Telefon (0211) 57 21 31 · Telex: 85 88 429 pate d · Telegrammadresse: Rheinpatent · Postscheckkonto Köln (BLZ 370 100 50) 2276 IO - 503Telephone (0211) 57 21 31 Telex: 85 88 429 pate d Telegram address: Rheinpatent Postal check account Cologne (BLZ 370 100 50) 2276 IO - 503
sich der Nachteil, daß ein Umschaltvorgang unterbleibt, wenn der gerade in der Auswertung befindliche Oszillator ausfällt. Da der ausgefallene Oszillator mit der Auswerteschaltung verbunden bleibt, wird das gesamte System unwirksam.The disadvantage is that a switchover process does not take place if the oscillator currently being evaluated fails. Since the failed oscillator remains connected to the evaluation circuit, the entire system becomes ineffective.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Umschalter bei einer Veränderung der Oszillatorfrequenz, beispielsweise durch Umwelteinflüsse, in einem in gleicher Weise veränderten Zeitintervall schaltet, weil der Umschaltvorgang von der jeweiligen Oszillatorfrequenz abhängig ist. Somit ist eine Überwachung des Umschalters nicht möglich.Another disadvantage is that the changeover switch when the oscillator frequency changes, for example by Environmental influences, in a time interval changed in the same way switches because the switching process depends on the respective oscillator frequency. Thus there is a monitoring of the switch not possible.
Sofern die Induktionsschleifen der beiden Oszillatoren räumlich eng nebeneinander im Gleis installiert und durch Kurzschlußverbinder elektrisch voneinander getrennt sind, besteht bei den bekannten Verfahren schließlich der Nachteil, daß über die Eisenmassen der Schienenfahrzeuge als Schwebungen bezeichnete Kopplungen zwischen den beiden ständig schwingenden Oszillatoren auftreten können, wodurch der Unterschied zwischen den unterschiedlichen Oszillatorfrequenzen aufgehoben wird und eine eindeutige Zuordnung der einzelnen Frequenzen zu ihren jeweiligen Oszillatoren nicht mehr ausreichend möglich ist. Diese Zuordnung ist aber für eine Richtungsbestimmung der Schienenfahrzeuge zwingend erforderlich. Auch wenn durch einen Ausfall von frequenzbestimmenden Elementen die Frequenzen der Oszillatoren stark verändert werden, ist eine räumliche Zuordnung und damit eine Richtungsbestimmung in der Auswerteschaltung nicht mehr eindeutig möglich.Provided that the induction loops of the two oscillators are installed close to each other in the track and by short-circuit connectors are electrically separated from one another, there is finally the disadvantage in the known methods that Couplings between the two constantly oscillating via the iron masses of the rail vehicles, known as beats Oscillators can occur, thus canceling out the difference between the different oscillator frequencies and a clear assignment of the individual frequencies to their respective oscillators is no longer sufficient is possible. However, this assignment is absolutely necessary to determine the direction of the rail vehicles. Even if the frequencies of the oscillators are greatly changed due to the failure of frequency-determining elements a spatial assignment and thus a directional determination in the evaluation circuit is no longer clearly possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Überwachen des Vorhandenseins von Schienenfahrzeugen innerhalb bestimmter Gleisabschnitte der als bekannt vorausgesetzten Art zu schaffen, mit dem unter Vermeidung der voran-The invention is based on the object of a method for monitoring the presence of rail vehicles within to create certain track sections of the type assumed to be known, with the avoidance of the preceding
stehend beschriebenen Nachteile eine eindeutige Richtungsbestimmung und auch bei Ausfall eines Oszillatorkreises zumindest noch eine Erfassung der Schienenfahrzeuge möglich ist.Disadvantages described above a clear determination of the direction and even if an oscillator circuit fails, at least one detection of the rail vehicles is still possible.
Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei galvanisch voneinander getrennte Oszillatoren zur Erzeugung der Nutzsignale durch zwei ebenfalls galvanisch voneinander getrennte Taktgeber abwechselnd unwirksam geschaltet werden und sich die quarzstabilisierten Taktgeber über galvanisch getrennte Koppelglieder wechselseitig synchronisieren.The solution to this problem by the invention is characterized in that two are galvanically separated from each other Alternating oscillators for generating the useful signals through two also galvanically separated clock generators are switched ineffective and the quartz-stabilized clock generator reciprocally via galvanically separated coupling elements synchronize.
Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß durch die Verwendung jeweils einer eigenen Auswerteschaltung unterschiedliche Oszillatorfrequenzen nicht mehr erforderlich sind und daß eine gegenseitige Beeinflussung der Oszillatoren bei räumlich eng nebeneinander im Gleis installierten Induktionsschleifen dadurch vermieden wird, daß jeweils ein Oszillator durch seinen Taktgeber unwirksam geschaltet wird. Eine gegenseitige elektrische Beeinflussung der beiden Oszillatorkreise durch die Taktgeber wird dadurch verhindert, daß diese sich über galvanisch getrennte Koppelglieder gegenseitig synchronisieren. Die ordnungsgemäße Funktion der Taktgeber kann über die beiden Auswerteschaltungen dadurch überwacht werden, daß einerseits die ADstände zwischen den Impulsfolgen in jeder Auswerteschaltung und andererseits die Gegensinnigkeit zwischen den einzelnen Impulsfolgen beider Auswerteschaltungen in ADhängigkeit von der Frequenz der Taktgeber überwacht werden. Zwischen den in der Art von Datentelegrammen wirkenden Impulsfolgen auftretende Störimpulse werden als solche erkannt, weil die Frequenz der Taktgeber und damit die Impulsfolgeabstandszeiten pro System bekannt sind. Da beide Systeme absolut galvanisch voneinander getrennt sind, ergibt sich keinerlei ADhängigkeit der Systeme voneinander.The method according to the invention has the advantage that, through the use of a separate evaluation circuit in each case, different evaluation circuits are used Oscillator frequencies are no longer required and that the oscillators influence each other Induction loops installed spatially close to one another in the track are avoided in that one oscillator in each case is switched ineffective by its clock. A mutual electrical influence of the two oscillator circuits the clock generator prevents them from synchronizing with one another via galvanically separated coupling elements. The proper functioning of the clock can be monitored via the two evaluation circuits in that on the one hand the AD levels between the pulse trains in each evaluation circuit and on the other hand the contradiction between the individual pulse sequences of both evaluation circuits are monitored depending on the frequency of the clock generator. Interfering pulses occurring between the pulse trains acting in the manner of data telegrams are recognized as such, because the frequency of the clock generator and thus the pulse train spacing times per system are known. Since both systems absolutely are galvanically separated from each other, there is no AD-dependency of the systems on each other.
Bei Ausfall eines Systems läuft das andere selbständig weiter, so daß auch in diesem Fall von dem in Betrieb befindlichen System Datentelegramme in Form von zeitlich im ADstand aufeinanderfolgenden Impulsfolgen erzeugt werden, die für die Besetzt- oder Freimeldung des überwachten Gleisabschnittes ausgewertet werden können.If one system fails, the other continues to run independently, so that in this case too, the one that is in operation System data telegrams are generated in the form of pulse sequences that follow one another in time, which are used for the occupied or vacant reports of the monitored track section can be evaluated.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Koppelglieder mit konstantem Strom betrieben. Durch eine Überwachung des Stromflusses in der Auswerteschaltung durch einen Operationsverstärker kann auf diese Weise ebenfalls die Funktion der Taktgeber überwacht werden.According to a further feature of the invention, the coupling links operated with constant current. By monitoring the current flow in the evaluation circuit by an operational amplifier the function of the clock can also be monitored in this way.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Koppelglieder als Optokoppler ausgebildet und die Leuchtdiode an einem frei programmierbaren Ausgang des entsprechenden Frequenzteilers angeschlossen. Durch die Ausbildung der Koppelglieder als Optokoppler können handelsübliche Bauteile verwendet werden.In a preferred embodiment of the invention, the coupling elements and the light-emitting diode are designed as optocouplers connected to a freely programmable output of the corresponding frequency divider. Through the training of the coupling links Commercially available components can be used as optocouplers.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird jeder Fototransistor mit der Spannung des anderen Systems betrieben und dynamisch an den Reseteingang des entsprechenden Frequenzteilers angekoppelt. Hierdurch wird vermieden, daß bei einem Ausfall eines Taktgebers und einem unter Umständen anstehenden Dauerimpuls das ganze System unwirksam wird.According to a further feature of the invention, each phototransistor operated with the voltage of the other system and dynamically connected to the reset input of the corresponding frequency divider coupled. In this way it is avoided that in the event of a failure of a clock generator and a possibly pending Continuous impulse the whole system becomes ineffective.
Eine erfindungsgemäße Weiterbildung besteht darin, daß der frei wählbare Ausgang des Frequenzteilers den Oszillator sperrt und den Frequenzteiler des Nutzsignals dynamisch in eine definierte Stellung bringt. Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, jede Auswerteschaltung mit einem Mikrocomputer zu versehen, wodurch anstelle kostenaufwendiger Hardware ein Teil der Funktionen durch eine entsprechende ProgrammierungA further development according to the invention consists in that the freely selectable output of the frequency divider blocks the oscillator and dynamically brings the frequency divider of the useful signal into a defined position. Finally, with the invention proposed to provide each evaluation circuit with a microcomputer, which instead of expensive hardware Part of the functions through appropriate programming
des Mikrocomputers ersetzt wird.of the microcomputer is replaced.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.The drawing shows an exemplary embodiment of a circuit arrangement shown for performing the method according to the invention.
Die Darstellung zeigt zwei Oszillatoren la, Ib, die jeweils eine innerhalb eines Gleisabschnittes verlegte Induktionsschleife 2a, 2b umfassen. Jedem Oszillator la bzw. Ib ist ein Frequenzteiler 3a, 3b nachgeschaltet, der die in Rechteckimpulse umgeformten Schwingungen des Oszillators la bzw. Ib hinsichtlich ihrer Frequenz verändert und an einen Verstärker 4a bzw. 4b weitergibt, um die Impulsfolgen sicher über handelsübliche, adrige Kabel von der Oszillatorseite zur Auswerteschaltung übertragen zu können und unabhängig von den Koppelkapazitäten der Kabel zu sein. Mit Hilfe dieses Verstärkers 4a bzw. 4b werden die Impulsfolgen aus Rechteckimpulsen mittels einer zweiadrigen Leitung 5a, 5b an eine Auswerteschaltung 6a, 6b weitergegeben, die in einer beliebigen Entfernung zu den Induktionsschleifen 2a und 2b angeordnet ist. Jede Auswerteschaltung 6a bzw. 6b umfaßt eine Signalausgabe 7a, 7b, die als ein vom System galvanisch getrenntes Element, beispielsweise als Relaiskontakt oder als DIN-Schnittstelle für Datensysteme ausgebildet ist. Jeder Auswerteschaltung 6a bzw. 6b ist schließlich eine Spannungsquelle 8a bzw. 8b zugeordnet, die gleichzeitig über die zweiadrige Leitung 5a bzw. 5b unter Zuhilfenahme eines Konstantspannungsreglers 9a bzw. 9b den Oszillator la bzw. Ib, den Frequenzteiler 3a bzw. 3b und den Verstärker 4a bzw. 4b mit Spannung versorgt. In der zur Auswerteschaltung 6a bzw. 6b führenden Leitung 5a bzw. 5b ist jeweils ein Operationsverstärker 10a bzw. 10b angeordnet, der ebenfalls von der Spannungsquelle 8a bzw. 8b mit Spannung versorgt wird.The illustration shows two oscillators la, Ib, each an induction loop 2a, 2b laid within a track section. Each oscillator la or Ib is a frequency divider 3a, 3b is connected downstream, which converts the oscillations of the oscillator la and Ib changed with regard to their frequency and passed on to an amplifier 4a or 4b in order to safely transmit the pulse trains via commercially available, to be able to transmit wire cables from the oscillator side to the evaluation circuit and independently of the coupling capacities to be the cable. With the help of this amplifier 4a or 4b, the pulse trains are made of square pulses by means of a two-wire line 5a, 5b passed on to an evaluation circuit 6a, 6b at any distance from the induction loops 2a and 2b is arranged. Each evaluation circuit 6a and 6b comprises a signal output 7a, 7b, which as a from System galvanically separated element, for example designed as a relay contact or as a DIN interface for data systems is. Finally, each evaluation circuit 6a or 6b is assigned a voltage source 8a or 8b, which simultaneously has the two-wire line 5a or 5b with the aid of a constant voltage regulator 9a or 9b the oscillator la or Ib, the frequency divider 3a or 3b and the amplifier 4a or 4b are supplied with voltage. In the evaluation circuit 6a or 6b leading line 5a or 5b, an operational amplifier 10a or 10b is arranged, which is also from the voltage source 8a or 8b is supplied with voltage.
Über den Konstantspannungsregler 9a bzw. 9b wird zusätzlich ein Taktgeber 11a bzw. 11b mit konstanter Spannung versorgt. Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei jeweils urn einen Quarz. Diesem Taktgeber 11a bzw. 11b ist jeweils einThe constant voltage regulator 9a or 9b is also used a clock 11a or 11b is supplied with constant voltage. In the exemplary embodiment, this is in each case around a quartz. This clock 11a or 11b is each one
Frequenzteiler 12a bzw. 12b nachgeschaltet. Diese Frequenzteiler 12a und 12b sind über Koppelglieder 13a, 13b miteinander verbunden, die beim Ausführungsbeispiel jeweils durch eine Leuchtdiode und einen Fototransistor gebildet sind. An den Fototransistor ist der zugehörige Frequenzteiler 12a bzw. 12b über einen dynamischen Eingang angeschlossen. Durch die Koppelglieder 13a, 13b erfolgt somit eine Synchronisation bei gleichzeitiger galvanischer Trennung der Taktgeber 11a und 11b und somit beider Systeme.Frequency divider 12a or 12b connected downstream. These frequency dividers 12a and 12b are connected to one another via coupling elements 13a, 13b connected, which are each formed in the embodiment by a light emitting diode and a phototransistor. To the The associated frequency divider 12a or 12b is connected to the phototransistor via a dynamic input. Through the coupling links 13a, 13b, a synchronization takes place with simultaneous galvanic separation of the clock generators 11a and 11b and thus both systems.
Im Betriebszustand schwingen die Oszillatoren la bzw. Ib mit einer durch die Induktionsschleifen 2a bzw. 2b gebildeten Induktion und dem zugehörigen Kondensator entsprechenden Frequenz. Diese Schwingungen werden im Frequenzteiler 3a bzw. 3b in Rechteckimpulse umgewandelt und hinsichtlich ihrer Frequenz verändert. Durch die Frequenz der Taktgeber 11a und 11b, die sich wechselseitig synchronisieren, wird abwechselnd jeweils eine Leuchtdiode der Koppelglieder 13a und 13b in Durchlaßrichtung betrieben. Der dazugehörige Fototransistor schaltet die angelegte Spannung auf den zugehörigen Frequenzteiler 12a bzw. 12b. Der Ausgang Q des Frequenzteilers 12aIn the operating state, the oscillators la and Ib also vibrate an induction formed by the induction loops 2a or 2b and the frequency corresponding to the associated capacitor. These oscillations are converted into square-wave pulses in the frequency divider 3a or 3b and their frequency changes. The frequency of the clocks 11a and 11b, which are mutually synchronized, alternates one light-emitting diode of the coupling elements 13a and 13b is operated in the forward direction. The associated phototransistor switches the applied voltage to the associated frequency divider 12a or 12b. The output Q of the frequency divider 12a
bzw. 12b schaltet den Oszillator la bzw. Ib unwirksam und setzt den zugehörigen Frequenzteiler 3a bzw. 3b des Nutzsignals dynamisch in eine definierte Stellung.or 12b switches the oscillator la or Ib ineffective and dynamically sets the associated frequency divider 3a or 3b of the useful signal to a defined position.
Auf diese Weise bewirken die Taktgeber 11a und 11b über die Koppelglieder 13a bzw. 13b, daß jeweils nur ein Oszillatorkreis Impulsfolgen an die zugehörige Auswerteschaltung 6a bzw. 6b abgibt. Durch das Betreiben der Leuchtdioden mit konstantem Strom ist es möglich, in der Auswerteschaltung 6a bzw. 6b mittels des vorgeschalteten Operationsverstärkers 10a bzw. 10b die Funktionsfähigkeit der Taktgeber 11a und 11b zu überwachen .In this way, the clock generators 11a and 11b, via the coupling elements 13a and 13b, respectively, have only one oscillator circuit Emits pulse trains to the associated evaluation circuit 6a or 6b. By operating the light emitting diodes with constant It is possible to measure current in the evaluation circuit 6a or 6b by means of the upstream operational amplifier 10a or 10b to monitor the functionality of the clocks 11a and 11b.
Sobald ein Schienenfahrzeug mit seiner Eisenmasse eine imAs soon as a rail vehicle with its iron mass has an im
Gleis verlegte Induktionsschleife 2a bzw. 2b überfährt, ändert sich die Induktivität dieser Induktionsschleife la bzw. Ib und damit die Oszillatorfrequenz des zugehörigen Oszillators la bzw. Ib. Diese Änderung wird in der zugehörigen Auswerteschaltung 6a bzw. 6b festgestellt und als Besetztmeldung für den überwachten Gleisabschnitt gewertet.If the track-laid induction loop 2a or 2b passes over, the inductance of this induction loop la or Ib changes and thus the oscillator frequency of the associated oscillator la or Ib. This change is reflected in the associated evaluation circuit 6a or 6b detected and evaluated as an occupancy message for the monitored track section.
Durch den zeitlichen Vergleich der in den beiden Auswerteschaltungen 6a und 6b festgestellten Induktivitätsveränderungen wird weiterhin die Richtung des Schienenfahrzeugs im überwachten Gleisabschnitt erkannt. Diese Richtungserkennung dient dazu, dem Gleisabschnitt zugeordnete Signale oder Bahnübergangssicherungen ein- und auszuschalten.By comparing the time in the two evaluation circuits 6a and 6b, the direction of the rail vehicle continues to be monitored Track section recognized. This direction recognition is used to generate signals or level crossing safety devices assigned to the track section on and off.
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W/ j SW / y S
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