DE3537588A1 - Schienenkontakteinrichtung in eisenbahnanlagen, besonders fuer achszaehleinrichtungen - Google Patents
Schienenkontakteinrichtung in eisenbahnanlagen, besonders fuer achszaehleinrichtungenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schienenkontaktein
richtung in Eisenbahnanlagen, besonders für Achszählein
richtungen, mit einem Lichtsender, auf dessen einem
Lichtempfänger zugeführtes Licht beim Passieren eines
Fahrzeugrad eingewirkt wird, derart, daß der Lichtemp
fänger aufgrund eines Bewertungsvorganges ein Meldekenn
zeichen auslöst.
Eine Schienenkontakteinrichtung der oben angegebenen Art
ist aus der DE-PS 7 03 782 bekannt. Derartige Einrichtun
gen stellen die Anwesenheit von Schienenfahrzeugen an
vorgegebenen Überwachungsstellen der Gleise fest, indem
durch das Vorbeilaufen der zu den Schienenfahrzeugen ge
hörenden Achsen an den betreffenden Stellen die Schie
nenkontakteinrichtungen durch Radteile beeinflußt wer
den. Die Beeinflussungen werden in einer Auswerteein
richtung in elektrische Kennzeichen umgewandelt und bei
spielsweise durch Zählvorgänge weiter verarbeitet. Ein
durch Schienenkontakteinrichtungen begrenzter Gleisab
schnitt kann auf seinen Frei- und Besetztzustand über
wacht werden, indem alle in diesen Gleisabschnitt ein
laufenden Achsen eingezählt und Achsen, die den Gleis
abschnitt wieder verlassen, ausgezählt werden. Beim
Zählergebnis Null gilt der betreffende Gleisabschnitt
als freigefahren.
Bei der bekannten Schienenkontakteinrichtung (Schienen
stromschließer, DE-PS 7 03 782) wird davon Gebrauch ge
macht, daß sich beim Befahren eines Gleises dessen
Schienen durchbiegen. Die Schienendurchbiegung wird da
bei in der Weise ausgewertet, daß eine Präzisionsmecha
nik so auf eine lichtelektrische Anordnung mit einem
Lichtsender und einem Lichtempfänger wirkt, daß in Ab
hängigkeit von der Durchbiegung ein elektrischer Strom
im Lichtempfänger moduliert wird. Eine diesbezügliche
Steuerung kann so erfolgen, daß die Schiene bei deren
Durchbiegung Blenden, Spiegel oder Prismen bewegt, die
auf einen den Lichtempfänger steuernden Lichtstrahl ein
wirken.
Nachteilig ist bei dieser bekannten Einrichtung, daß die
für den Modulationsvorgang erforderlichen mechanischen
Einrichtungen aufgrund von harten Stoßbelastungen vor
zeitig verschleißen, so daß der gewünschte Modulations
vorgang nicht mehr sichergestellt ist.
Eine andere Schienenkontakteinrichtung ist in der DE-PS
16 05 427 beschrieben; es handelt sich dabei um einen
elektronischen Impulsgeber. Derartige Schienenkontakt
einrichtungen bestehen vielfach aus einer auf der einen
Seite einer Eisenbahnschiene zwischen dem Schienenkopf
und dem Schienenfuß angeordneten Sendespule, die mit
Wechselstrom gespeist wird, und einer mit dieser zusam
menwirkenden Empfangsspule, die entweder auf der glei
chen Seite der Schiene oder aber jenseits des Schienen
fußes angeordnet ist. Wenn der Spurkranz eines Rades
eine derartige Spulenanordnung passiert, erhöht sich die
Kopplung zwischen der Sende- und der Empfangsspule der
art, daß sich die Empfangsspannung erhöht. Die Empfangs
spannung wird einer Auswerteeinrichtung zugeführt, wo
eine Bewertung der empfangenen Spannungen erfolgt. Die
so ermittelten Signale werden einem Stellwerk zugelei
tet, wo sie einen Achszähler steuern.
Derartige Einrichtungen haben sich seit vielen Jahren
bewährt. Sie erfordern allerdings einen hohen Aufwand
an Filterschaltungen, die erforderlich sind, um die
wechselfrequenten Nutzsignale von den unerwünschten,
zahlreichen Störsignalen unterscheiden zu können.
Probleme, die sich mit der fortschreitenden Elektrifi
zierung des Bahnbetriebes ergeben, sind beispielsweise
in der DE-PS 31 07 604 näher erläutert. Durch die bei
elektrischer Traktion über die Fahrschienen fließenden
Bahnströme bauen sich unerwünschte Magnetfelder auf,
welche auch die Empfangsspulen elektronischer Schienen
kontakteinrichtungen in unerwünschter Weise beeinflus
sen. Hieraus folgt, daß sicherzustellen ist, daß die
durch die in den Schienen fließenden Bahnströme hervor
gerufene Beeinflussung der Empfangskreise von elektro
nischen Schienenkontakten unbedeutend oder deutlich ver
schieden sein muß von derjenigen Beeinflussung, die
durch ein vorüberlaufendes Fahrzeugrad ausgelöst wird.
Abhilfe schaffen die bereits oben genannten zahlreichen
Filter; aber auch die Anordnung hochpermeabler, magne
tisch leitender Bleche, welche die durch den Bahnstrom
aufgebauten Störmagnetfelder von den Empfangsspulen der
Schienenkontakte fernhalten sollen, wird eine Verbesse
rung erwartet. Es ist leicht einzusehen, daß die Verwen
dung hochwertiger Filterschaltungen und die Anbringung
umfangreicher Abschirmbleche aus speziellem Material je
doch einen unerwünscht hohen Aufwand bedeuten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schienen
kontakteinrichtung der eingangs angegebenen Art so zu
verbessern, daß für den Modulationsvorgang keine mecha
nischen Einrichtungen mehr vorgesehen werden müssen, die
aufgrund harter Stoßbelastungen vorzeitig verschleißen.
Dabei kommt eine einfache Lichtschranke, die nach dem
Durchlichtverfahren arbeitet, nicht in Frage, da derar
tige Einrichtungen infolge von Schmutz oder Eis und
Schnee weniger betriebstüchtig sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Ver
wendung eines Laser-Senders, dessen Strahlung einem op
tischen Bündelteiler mit zwei Ausgängen zugeführt wird,
an dessen einen Ausgang mit einem Ende eine Sensor-Glas
faser angeschlossen ist, die zur mechanischen Beeinflus
sung beim Passieren eines Fahrzeugrades mit einer vorge
gebenen Länge an der Schiene befestigt ist, und deren
anderes Ende auf einen ersten Eingang eines optischen
Bündelkombinierers geführt ist, dessen zweiter Eingang
über eine durch die Schiene nicht beeinflußte Referenz-
Glasfaser an den zweiten Ausgang des optischen Bündel
teilers angeschlossen ist, und daß der Lichtempfänger
mit dem optischen Bündelkombinierer verbunden ist.
Eine derartige Schienenkontakteinrichtung hat den beson
deren Vorteil, daß sie durch elektromagnetische Felder,
unabhängig von deren Amplitude und Kurvenform, nicht ge
stört werden kann. Dabei ist der Aufwand am Gleis sehr
gering.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß im rauhen Ei
senbahnbetrieb doch mit sehr großen Temperaturunter
schieden gerechnet werden muß, sieht eine vorteilhafte
Weiterbildung der Erfindung vor, daß eine vorgegebene
Länge der Referenz-Glasfaser fest mit einem Stellglied
verbunden ist, das aufgrund eines temperaturabhängigen
Steuersignals seine Abmessungen verändert. Auf diese
Weise werden dem optischen Bündelkombinierer Lichtsigna
le zugeführt, deren Information im Ergebnis von der
Außentemperatur der Anlage unabhängig sind.
In bevorzugter Weise kann als Stellglied eine piezoelek
trische Anordnung vorgesehen werden. Diese hat den Vor
teil, daß sie nur einen sehr geringen Platzbedarf erfor
dert.
Die Grundlagen für das bei der Schienenkontakteinrich
tung angewandte Meßprinzip sind an und für sich bekannt
unter der Bezeichnung "Interferometrie". Das sind Meß
verfahren, die auf optischer Interferenz beruhen. Nach
den Professoren E. Mach und Z. Zehnder wird die Einrich
tung zur Realisierung derartiger Meßverfahren mit "Mach-
Zehnder-Anordnung" bezeichnet. In der Fachzeitschrift
"Funkschau" 12/1984, Seiten 45 bis 47 ist im Fachaufsatz
"Fühlen mit Licht" erläutert, wie ein Mach-Zehnder-Glas
faser-Sensor aufgebaut ist. Es ist dabei erläutert, daß
sich derartige Sensoren zum Nachweisen des statischen
Rauschens im ruhigen Meer verwenden lassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich
nung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.
Das Blockschaltbild zeigt eine Schienenkontakteinrich
tung, die nach dem bekannten Prinzip der Interferometrie
arbeitet. Das Licht eines Laser-Senders LS gelangt auf
einen optischen Bündelteiler OBT, der die Aufgabe hat,
das zugeführte Licht auf einen Sensor- und einen Refe
renzzweig zu verteilen. Zu dem Zweck ist an den opti
schen Bündelteiler OBT einerseits eine Sensor-Glasfaser
SG angeschlossen, die mit einer vorgegebenen Länge fest
mit einer Schiene S eines nicht weiter dargestellten
Gleises mechanisch verbunden ist. Aufgrund der Lagerung
der Schiene S auf Schwellen A 1 und A 2 erfolgt beim Pas
sieren eines Fahrzeugrades eine Schienendurchbiegung,
die bei der Sensor-Glasfaser SG einen reversiblen Streck
vorgang hervorruft.
Der an den optischen Bündelteiler OBT angeschlossene Re
ferenzzweig besteht aus einer Referenz-Glasfaser RG, die
fest mit einem Stellglied SD, vorzugsweise einer piezo
elektrischen Anordnung, verbunden ist. Aufgrund eines
temperaturabhängigen Steuersignals S (T) bewirkt das
Stellglied SD eine temperaturabhängige Längenveränderung
der Referenz-Glasfaser RG mit dem Ziel, daß temperatur
abhängige Fehlmessungen vermieden werden. Es sei beson
ders darauf hingewiesen, daß die Referenz-Glasfaser RG
so abseits der Schiene S angebracht ist, daß beim Pas
sieren von Fahrzeugrädern im Gegensatz zur Sensor-Glas
faser SG keine Beeinflussung der Referenz-Glasfaser RG
erfolgt. Sowohl die Sensor-Glasfaser SG als auch die
Referenz-Glasfaser RG sind mit einem optischen Bündel
kombinierer OBK verbunden. Dieser hat die Aufgbe, die
beiden zugeführten Lichtbündel in einem entsprechenden
Koppler wieder zu vereinigen. An den optischen Bündel
kombinierer OBK ist schließlich eine Auswerteeinrichtung
angeschlossen; sie hat die Aufgabe, die durch Überlage
rung der zusammengeführten Lichtbündel auftretenden In
terferenzmuster zu bewerten mit dem Ziel, daß an eine
Zentrale ZE Kennzeichen zum Fortschalten von Achszähl
einrichtungen ausgegeben werden. Derartige Kennzeichen
werden immer dann ausgelöst, wenn beim Passieren eines
Fahrzeugrades im Sensorzweig die Sensor-Glasfaser SG in
ihrer Länge kurzfristig verändert wird, wodurch das in
diesem Zweig flutende Licht einen etwas längeren Weg bis
zum optischen Bündelkombinierer zurücklegen muß als das
jenige Licht, welches über die Referenz-Glasfaser RG ge
leitet ist.
Claims (3)
1. Schienenkontakteinrichtung in Eisenbahnanlagen, be
sonders für Achszähleinrichtungen, mit einem Lichtsen
der, auf dessen einem Lichtempfänger zugeführtes Licht
beim Passieren eines Fahrzeugrades eingewirkt wird, der
art, daß der Lichtempfänger aufgrund eines Bewertungs
vorganges ein Meldekennzeichen auslöst, gekenn
zeichnet durch die Verwendung eines
Laser-Senders (LS), dessen Strahlung einem optischen
Bündelteiler (OBT) mit zwei Ausgängen zugeführt wird, an
dessen einen Ausgang mit einem Ende eine Sensor-Glas
faser (SG) angeschlossen ist, die zur mechanischen Be
einflussung beim Passieren eines Fahrzeugrades mit einer
vorgegebenen Länge an der Schiene (S) befestigt ist, und
deren anderes Ende auf einen ersten Eingang eines opti
schen Bündelkombinierers (OBK) geführt ist, dessen zwei
ter Eingang über eine durch die Schiene (S) nicht beein
flußte Referenz-Glasfaser (RG) an den zweiten Ausgang
des optischen Bündelteilers (OBT) angeschlossen ist, und
daß der Lichtempfänger (AG) mit dem optischen Bündelkom
binierer (OBK) verbunden ist.
2. Schienenkontakteinrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß eine vor
gegebene Länge der Referenz-Glasfaser (RG) fest mit ei
nem Stellglied (SD) verbunden ist, das aufgrund eines
temperaturabhängigen Steuersignals (S (T)) seine Abmes
sungen verändert.
3. Schienenkontakteinrichtung nach Anspruch 2, da
durch gekennzeichnet, daß als
Stellglied (SD) eine piezoelektrische Anordnung vor
gesehen ist.
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