DE4327674C2 - Einrichtung zum Erfassen vorzugsweise schnellaufender Eisenbahnräder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Einrichtung ist z. B. aus Signal + Draht 68(1976)6, Seiten 116 bis 141 bekannt; sie kann sowohl zur Achszählung als auch zur Geschwindigkeitsüberwachung verwendet sein.

Achzähleinrichtungen, unabhängig von der verwendeten Tech­ nik, arbeiten nach dem Prinzip, daß ein durch Raderfas­ sungspunkte begrenzter Gleisabschnitt nur dann freigemeldet wird, wenn die Zahl der in den Abschnitt eingefahrenen Achsen gleich der Zahl der aus dem Abschnitt ausgefahrenen Achsen ist. Um dies feststellen zu können, muß sowohl die Zahl als auch die Durchgangsrichtung der Achsen an allen den freizumeldenden Gleisabschnitt begrenzenden Raderfas­ sungspunkten bestimmt werden. Hierzu werden nach unter­ schiedlichen physikalischen Prinzipien arbeitende Radde­ tektoren verwendet, von denen für jeden Raderfassungspunkt mindestens zwei in einem gewissen Abstand voneinander entlang der Schienen angeordnet sind. Diese Raddetektoren geben beim Vorüberlaufen eines jeden Fahrzeugrades zwei sich zeitlich überlappende Radimpulse an eine Auswerteein­ richtung ab, welche die jeweils zusammengehörigen Radim­ pulse umsetzt in fahrrichtungsabhängige Achszählimpulse. Diese Auswerteeinrichtung kann in unterschiedlicher Technik ausgeführt sein; in jüngerer Zeit werden hierfür Mikrocom­ puter verwendet. Ähnlich verhält es sich bei der Geschwin­ digkeitsüberwachung, nur wird hier aus dem zeitlichen Ver­ satz der paarweise zusammengehörigen Radimpulse eine Aussage über die Fahrgeschwindigkeit eines vorüberlaufenden Fahrzeugrades gewonnen.

In Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Technik sowohl der Raddetektoren als auch der Auswerteeinrichtung lassen sich Fahrzeugräder bis zu einer bestimmten maximalen Fahr­ geschwindigkeit zuverlässig erkennen und bewerten. Die Grenze einer eindeutigen Erkennbarkeit von Radachsen ist abhängig von dem zeitlichen Versatz der Radsignale an den Raddetektoren bei maximaler Fahrgeschwindigkeit eines Fahr­ zeugs und der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Radsignale in der Auswerteeinrichtung. Die bekannte Achszähleinrich­ tung nach Signal + Draht ist vorgesehen für eine zulässige Zuggeschwindigkeit von maximal 250 km/h. Rechnergesteuerte Achszählsysteme können ggf. auch schnellerlaufende Fahr­ zeugachsen noch zuverlässig erfassen. Aber auch hier gibt es Grenzgeschwindigkeiten, oberhalb denen ein in einer bestimmten Hardware ausgeführter Rechner die Radsignale nicht mehr online verarbeiten kann. Bei den heute zum Teil verlangten Fahrgeschwindigkeiten von 350 km/h beträgt die Überlappungzeit der Radimpulse eines Zählpunktes mit defi­ niertem Schaltverhalten und definiertem Abstand zwischen den Raddetektoren etwa 0,6 bis 0,9 ms. Bei diesen schnellen Radimpulsfolgen und einer Taktfrequenz von < 3 MHz der für die Achszählung eingesetzten relativ langsamen Mikrocom­ puter ist eine zuverlässige Online-Verarbeitung nicht mehr gegeben, insbesondere dann nicht, wenn auch noch software­ mäßig zeitaufwendige Plausibilitätsprüfungen an den einge­ gangenen Radinformationen durchgeführt werden sollen.

Man behilft sich bisher in der Weise, daß die Radsignale in einer der eigentlichen Auswerteeinrichtung vorgeschalteten Hardware vorverarbeitet, gespeichert und vom Prozessor der Auswerteeinrichtung periodisch abgerufen werden. Eine derartige Anpassung sich häufig ändernder Daten an eine langsamere Auswerteeinrichtung ist aus der EP 0 054 490 A1 bekannt. Dazu ist ein transienter Speicher vorgesehen, der die von einer Datenquelle stammenden Daten gegenüber einem bezüglich der Datenquelle langsameren Datenempfänger zwischenspeichert. Diese Vorverarbeitung kann in der Nähe der Raddetektoren oder in der Nähe der Auswerteeinrichtung vorgenommen werden (DE 34 31 171 C2). Auf jeden Fall ergibt sich durch diese Vorverarbeitung ein recht hoher Hardwareaufwand, da sie für jeden Raderfassungspunkt getrennt vorhanden sein muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, die es gestattet, schnelle Radimpulsfolgen mit einer relativ langsamen Bewer­ tungseinrichtung zu verarbeiten, ohne daß es hierzu für jeden Raddetektor einer gesonderten Vorverarbeitung in einer aufwendigen Hardware bedarf.

Die Erfindung löst diese Aufgaben durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Durch die Verwendung meh­ rerer Eingabezwischenspeicher und die besondere Art ihrer Ansteuerung wird sichergestellt, daß innerhalb der Allein­ beeinflussungszeit eines Raddetektorpaares mindestens ein­ mal alle Radsignale abgefragt und zwischengespeichert werden. Die gespeicherten Radsignale werden dann interrupt­ gesteuert in den bewertenden Mikrocomputer übernommen, wenn dieser in den Eingabezwischenspeichern von seinem augen­ blicklichen Kenntnisstand abweichende Radsignale erkennt; die Periodendauer der Interruptsignale ist deutlich länger als die kritische Alleinbeeinflussungszeit der Radsignale. Die Bewertung der Radsignale geschieht unter Verwendung von Zeitangaben, die den Zeitpunkt der Übernahme der Radsignale in den oder die Zwischenspeicher angeben.

Für die Bestimmung der Zeitpunkte, zu denen Ereignismel­ dungen tatsächlich eintreffen, ist gemäß Anspruch 2 eine relative Zeiterfassung vorgesehen; dies macht es möglich, für die Zeitbestimmung mit einem wenig aufwendigen Zähler auszukommen.

Anspruch 3 sieht eine besonders vorteilhafte Betriebsweise des Zählers nach Anspruch 2 vor, die es gestattet, die hier besonders interessierenden zeitlichen Abstandswerte direkt aus den im Eingabespeicher hinterlegten Zeitwerten abzulesen.

Anspruch 4 benennt eine besonders vorteilhafte Form der Aktivierung zweier Eingabezwischenspeicher unter Verwendung eines Interruptbausteines für den bewertenden Mikro­ computer.

Nach der Lehre des Anspruches 5 soll die Kapazität des Ein­ gabespeichers des bewertenden Mikrocomputers so groß sein, daß auch bei Eingabehäufung von Radsignalen noch eine zu­ verlässige Verarbeitung gewährleistet ist; dies stellt sicher, daß bei der Verarbeitung von Radsignalen außerhalb der eigentlichen Beeinflussungszeiten keine Radsignale für die Verarbeitung verloren gehen.

Durch die Aufschaltung der Radsignale mehrerer Beeinflus­ sungspunkte auf die Eingabezwischenspeicher gemäß Anspruch 6 wird der insgesamt erforderliche Aufwand für die weitere Verarbeitung der erfaßten Ereignismeldungen außerordentlich gering gehalten.

Die gemeinsame Abfrage aller in einem Eingabezwischenspei­ cher abgelegten Ereignismeldungen zu diskreten Zeiten gemäß Anspruch 7 macht es möglich, die Ereignismeldungen in co­ dierter Form in den Eingabespeicher zu übernehmen und bei der Verarbeitung aus den codiert hinterlegten Daten jeder­ zeit auf den zugehörigen Raddetektor zu schließen.

Aus Zuverlässigkeits- und/oder Sicherheitsgründen kann es gemäß Anspruch 8 von Vorteil sein, die Verarbeitung der Radsignale mehrkanalig durchzuführen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung der rfindungsgemäßen Einrichtung und in

Fig. 2 ein detailliertes Diagramm zur Erläuterung ihrer Wirkungsweise.

Fig. 1 zeigt einen Mikrocomputer MC, der dazu vorgesehen ist, die Radsignale von Raddetektoren RD1 bis RD8 in fahr­ richtungsabhängige Zählimpulse umzusetzen und diese nicht dargestellten Zählern für die Frei- und Besetztmeldung von Gleisabschnitten zuzuführen. Jeweils zwei der Raddetektoren bilden einen Raderfassungspunkt z. B. am Anfang bzw. Ende eines Gleisabschnittes.

Die jeweils zusammengehörigen Raddetektoren reagieren auf das Vorüberlaufen eines Fahrzeugrades zeitlich versetzt, wobei jedenfalls bei der Achszählung zunächst nur der eine allein, dann beide gemeinsam und schließlich nur der andere allein beansprucht werden. Die bei schnellaufenden Eisen­ bahnrädern nur kurzzeitig vorhandenen Radsignale müssen so in einen Eingabespeicher ES eines bewertenden Mikrocompu­ ters MC eingelesen werden, daß dort die vorgenannte Betäti­ gungsfolge der Raddetektoren zuverlässig erkennbar ist. Dies ist Voraussetzung dafür, daß der Mikrocomputer fahr­ richtungsabhängige Zählimpulse bilden kann. Das Problem ist das, daß der verwendete Mikrocomputer nicht in der Lage ist, extrem schnell aufeinanderfolgende Radsignale zu verarbeiten. Aus diesem Grunde werden die Radsignale zunächst zeitsynchron zwischengespeichert und dann zusammen mit Zeitangaben über ihr Auftreten an den Eingabespeicher des Mikrocomputers übergeben.

Die Raddetektoren RD1 bis RD8 sind einzeln oder paarweise über Signalleitungen beliebiger Länge oder über ein Bus­ system mit den Eingängen zweier Eingabezwischenspeicher EZS1 und EZS2 verbunden. Diese Eingabezwischenspeicher werden im Wechsel aktiviert und übernehmen dabei die ihnen eingangsseitig jeweils angebotenen Radsignale. Bei einem angenommenen Versatz der jeweils zusammengehörigen Radde­ tektoren, einem bestimmten Ansprechverhalten der Raddetek­ toren und einer angenommenen höchsten Fahrgeschwindigkeit von z. B. 350 km/h ergibt sich als kürzeste zu erfassende Allein-Beeinflussungszeit der Raddetektoren ein Wert von etwa 0,6 ms. Um sicherzustellen, daß solche Allein-Beein­ flussungszeiten zuverlässig erkannt und bewertet werden können, ist es erforderlich, die anliegenden Radsignale in kürzeren Zeitabständen als 0,6 ms abzufragen. Im angenom­ menen Beispiel werden die Radsignale deshalb im Rhythmus von 0,5 ms abgetastet, wobei sie in der einen Abtastperiode in einen ersten Zwischenspeicher und in der anderen Abtast­ periode in einen zweiten Zwischenspeicher eingelesen werden. Hierzu werden die beiden Eingabezwischenspeicher durch Aktivierungssignale AS beaufschlagt, die von einem Timer T generiert werden. Dieser Timer teilt der Taktfre­ quenz der Mikrocomputer-Taktsignale CLK auf eine Frequenz von 1 kHz herab; der Eingabezwischenspeicher EZS1 reagiert auf die negative, der Eingabezwischenspeicher EZS2 auf die positive Flanke der Aktivierungssignale; die Speicher werden damit jeweils nach 0,5 ms wechselweise aktiviert.

Die in den Eingabezwischenspeichern weitgehend zeitsynchron zwischengespeicherten Radsignale müssen nun in den Einga­ bespeicher ES des Mikrocomputers übernommen werden. Dies geschieht ebenfalls unter Steuerung des Timers T, der dem Interrupteingang des Mikrocomputers Interruptsignale INT mit einer gegenüber der Abtastfrequenz (1/0,5 ms = 2 kHz) der Eingabezwischenspeicher langsameren Folgefrequenz von 1 kHz zuführt. Der Mikrocomputer ist annahmegemäß zur Verarbeitung von Interruptsignalen dieser Folgefrequenz eingerichtet. Er prüft bei jedem Interruptsignal, ob es erforderlich ist, Daten aus den beiden Eingabezwischenspeichern in seinen Eingabespeicher zu übernehmen. Diese Übernahme ist nur erforderlich, wenn in mindestens einem der Zwischenspeicher Daten, d. h. Radsignale, abgespeichert sind, die sich unterscheiden von den im Eingabespeicher für die betreffenden Raddetektoren abgespeicherten Radsignalen. Zu diesem Prüfvorgang unterbricht der Mikrocomputer auf das Eintreffen eines jeden Interruptsignals seine Achszählverarbeitung vorübergehend und führt eine Interruptroutine aus. Während dieser Interruptroutine vergleicht der Mikrocomputer zunächst die im Eingabezwischenspeicher EZS1 anliegenden Daten mit den in seinem Eingabespeicher für die zugehörigen Raddetektoren gespeicherten Daten. Liegt Übereinstimmung vor, so sind zum gegenwärtigen Zeitpunkt keine aktuellen Daten aus dem Eingabezwischenspeicher EZS1 in den Mikro­ computer zu übernehmen. Der Mikrocomputer überprüft dann den Datenbestand des Eingabezwischenspeichers EZS2. Stellt er auch dabei Übereinstimmung zwischen den im Zwischenspei­ cher und den im Eingabespeicher gespeicherten Daten fest, so ist die Interruptroutine beendet und die Achszählverar­ beitung wird an der unterbrochenen Stelle fortgesetzt. Hat sich mindestens eines der Radsignale in einem der beiden Eingabezwischenspeicher gegenüber dem im Eingabespeicher des Mikrocomputers jeweils gespeicherten Zustand geändert, so veranlaßt der Mikrocomputer die Übernahme der geänderten Daten aus dem betreffenden Zwischenspeicher in den Eingabe­ speicher und zwar jeweils in Verbindung mit einem Kennzei­ chen, das dem Mikrocomputer anzeigt, aus welchem Eingabe­ zwischenspeicher das betreffende Radsignal stammt. Damit ist ihm auch bekannt, zu welchem Zeitpunkt (ansteigende/ab­ fallende Flanke der Aktivierungssignale) dieses Radsignal in den betreffenden Zwischenspeicher übernommen wurde und er kann die übernommenen Radsignale in ihrer zeitlichen Folge bewerten.

Zum Abfragen der Inhalte der Eingabezwischenspeicher EZS1 und EZS2 sowie ggf. zur Übernahme der Daten in den Eingabe­ speicher des Mikrocomputers werden die beiden Eingabezwi­ schenspeicher vom Mikrocomputer mit Steuersignalen IOR versorgt sowie adressiert. Letzteres geschieht über einen Adreßbus AB und einen Adreßdecoder ADR-DEC, der die ein­ zelnen Adressen ADR1 bzw. ADR2 an die beiden Eingabezwi­ schenspeicher anlegt.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient der Timer T nicht nur für die Bereitstellung der Interruptsignale INT für den Mikrocomputer, sondern gleichzeitig auch zur Gene­ rierung der Aktivierungssignale AS für die beiden Eingabe­ zwischenspeicher. Durch diese Mehrfachausnutzung des Timers gelingt es, den Aufwand für die Achzähleinrichtung insge­ samt sehr niedrig zu halten, insbesondere auch deshalb, weil keinerlei Synchronisationsprobleme hinsichtlich der Zwischenspeicherung und des Verarbeitungsablaufes im bewer­ tenden Mikrocomputer auftreten. Die Verarbeitung der in den Eingabespeicher des Mikrocomputers übernommenen Radsignale im Mikrocomputer geschieht außerhalb der Interruptroutinen für die Übernahme von Daten in den Eingabespeicher des Mikrocomputers. Für die Verarbeitung größerer Datenmengen, wie sie kurzzeitig auftreten können, wenn die Raddetektoren RD1 bis RD8 in schneller Folge ansprechen, muß der Eingabe­ speicher ES des Mikrocomputers eine gewisse Tiefe aufwei­ sen, die ausreicht, um die Daten, die nicht sofort vom Mikrocomputer verarbeitet werden können, eine gewisse Zeit zu speichern. Das Speichervolumen dieses Speichers läßt sich rechnerisch oder empirisch ermitteln.

Nachfolgend sind anhand der Fig. 2A und 2B die zeitlichen Zusammenhänge beim Einlesen von Radsignalen in die beiden Zwischenspeicher und beim Einlesen der zwischenge­ speicherten Radsignale in den Eingabespeicher des Mikrocom­ puters näher erläutert. Fig. 2a zeigt dabei den Einlese­ vorgang für die Radsignale und Fig. 2b die nachträgliche Bestimmung der Einlesezeitpunkte der Radsignale in die Eingabezwischenspeicher.

Im oberen Teil der Fig. 2A sind u. a. die Radsignale zweier Raddetektoren eines Raderfassungspunktes BP1 dargestellt, wie sie sich beim Betätigen der Detektoren durch ein extrem schnellaufendes Fahrzeugrad ergeben. Die einander entsprechenden Radflanken der beiden Radsignale weisen annahmegemäß einen zeitlichen Abstand von etwa 0,6 ms auf. Die Radsignale sind in der Darstellung mit einem zeitlichen Raster von 0,5 ms hinterlegt. Diese 0,5 ms entsprechen dem zeitlichen Abstand der Aktivierungssignale AS der in Fig. 2 nicht dargestellten Eingabezwischenspeicher. Wie bereits anhand der Fig. 1 erläutert, werden die Radsignale jeweils von beiden Zwischenspeichern getrennt erfaßt, wobei der eine Zwischenspeicher einen hier besonders interessierenden Flankenwechsel innerhalb einer Zeitspanne von maximal 0,5 ms seit Flankenwechsel und der andere diesen 0,5 ms später erkennt und abspeichert.

Die Eingabezwischenspeicher sind so ausgelegt, daß sie in unterschiedlichen Speicherbereichen die Befahrungsereignis­ se der Raddetektoren mehrerer Beeinflussungspunkte abspei­ chern können. Im vorliegenden Beispiel wird davon ausgegan­ gen, daß die Zwischenspeicher die Befahrungsereignisse der Raddetektoren von fünf Beeinflussungspunkten BP1 . . . BP5 aufnehmen können.

Unterhalb der zu bewertenden Radsignale sind in Fig. 2A die Speicherinhalte einer Steuer- und Diagnosebaugruppe des bewertenden Mikrocomputers dargestellt. Diese Speicherin­ halte zeigen die jeweils in den beiden Eingabezwischenspei­ chern EZS1/EZS2 zu den einzelnen Zeitpunkten vorhandenen Daten. Oberhalb der beiden Speicherblöcke ist durch einen Pfeil und eine Ziffer gekennzeichnet, zu welchem Zeitpunkt und aus welchem Eingabezwischenspeicher ein Datum in das betreffende Speicherfeld übernommen wurde; die Speicher­ blöcke sind dem einen bzw. anderen Raddetektor RD1, RD2 der einzelnen Raderfassungspunkte, die Speicherzeilen den verschiedenen Raderfassungspunkten BP1 bis BP5 zugeordnet, die vom Mikrocomputer überwacht werden. Die Speicherfelder sind so beschaffen, daß sie analog den verwendeten Eingabezwischenspeichern die Befahrungsereignisse von jeweils fünf Raddetektoren sowie weitere hier nicht interessierende Daten aufnehmen können. Bei den in den beiden Speicherblöcken dargestellten Daten handelt es sich quasi um Momentaufnahmen zum Zeitpunkt des 14. Aktivierungssignals. Tatsächlich werden die Speicherinhalte nicht nur zeilenweise über die Ereignismeldungen der Raddetektoren, sondern auch spaltenweise aktualisiert, indem die abgespeicherten Daten in der Darstellungsrichtung von rechts nach links schrittweise aus den Speicherfeldern herausgeschoben werden, so daß die Speicherfelder von ihrem Inhalt her nur jeweils eine bestimmte Zeitspanne des aktuellen Geschehens widerspiegeln.

Im dargestellten Beispiel ist zu erkennen, daß hinsichtlich des ersten Raderfassungspunktes BP1 der erste Zwischenspeicher EZS1 mit dem zweiten Aktivierungssignal den Beginn einer Beeinflussung des ersten Raddetektors RD1 und mit dem dreizehnten Aktivierungssignal das Ende der Beeinflussung festgestellt hat. Bezüglich des zweiten Raddetektors RD2 dieses Beeinflussungspunktes BP1 hat der zweite Zwischenspeicher EZS2 mit dem vierten Aktivierungssignal den Beginn der Beeinflussung und mit dem vierzehnten Aktivierungssignal das Ende der Beeinflussung detektiert. Für die Raddetektoren der zweiten und der übrigen Beeinflussungspunkte BP2-BP5 soll in dem beobachteten Zeitraum keine Beeinflussung erkannt worden sein; für die nachfolgende Betrachtung wird davon ausgegangen, daß die entsprechenden Speicherplätze der Steuer- und Diagnosebaugruppe jeweils mit einem bit der Wertigkeit 1 belegt sind.

Unterhalb der beiden Speicherblöcke der Steuer- und Diagno­ sebaugruppe ist der Interrupttakt INT für die Radsignal­ verarbeitung des Mikrocomputers dargestellt. Die Taktfre­ quenz ist annahmegemäß halb so groß wie die Taktfrequenz der Aktivierungssignale AS zum Einlesen von Ereignismeldun­ gen in die beiden Eingabezwischenspeicher. Jeweils mit der Vorderflanke eines solchen Interruptsignals veranlaßt der Mikrocomputer einen in der Zeichnung nicht verdeutlichten Vergleich zwischen den zur Übernahme aus der Steuer- und Diagnosebaugruppe anliegenden Befahrungsereignissen sämt­ licher von ihm überwachter Raddetektoren und den bereits in seinem Eingabespeicher für die einzelnen Raddetektoren hin­ terlegten Ereignismeldungen. Nur dann, wenn Abweichungen zwischen den aktuellen, in den Zwischenspeichern abgelegten Daten und dem in seinem Eingabespeicher abgelegten Datenbe­ stand vorliegt, besteht die Notwendigkeit, diesen Datenbe­ stand zu aktualisieren und hierzu eine bestimmte Interrupt­ routine durchzuführen. Andernfalls springt der Mikrocompu­ ter bis zum folgenden Interrupt in das durch den Interrupt unterbrochene Programm zurück und setzt die Verarbeitung der gespeicherten Informationen fort. Im vorliegenden Fall erkennt der Mikrocomputer zum Zeitpunkt 3, daß die ihm angebotene Ereignismeldung für den ersten Raddetektor RD1 des ersten Beeinflussungspunktes BP1 verschieden ist von dem für diesen Raddetektor RD1 im Eingabespeicher vorhandenen Meldezustand und er leitet die Interruptroutine ein; entsprechendes gilt bezüglich des Zeitpunktes 14, zu dem der Mikrocomputer erkennt, daß eine erneute Aktualisierung des Eingabespeicher-Datenbestandes erforderlich ist.

Solche Datenänderungen können sich selbstverständlich nicht nur auf einen Raddetektor des ersten Raderfassungspunktes sondern auch auf einen Raddetektor anderer vom zugehörigen Eingabezwischenspeicher überwachter Raderfassungspunkte beziehen; in diesem Falle wäre die jeweilige Datenänderung in einem anderen Speicherbereich der Eingabezwischenspei­ cher bzw. eines Speicherblockes der Steuer- und Diagnose­ baugruppe aufgetreten. Um diese Änderungen zu erfassen, fragt der Mikrocomputer mit jedem Interrupt die Speicher­ plätze aller von ihm überwachten Raddetektoren ab und liest sie - sofern Datenänderungen aufgetreten sind - in den am unteren Ende der Fig. 2A dargestellten Eingabespeicher ES ein. Dies geschieht z. B. durch hexadezimale Kodierung der aus der Steuer- und Diagnosebaugruppe zum jeweiligen Interruptzeitpunkt ausgelesenen Datenfolge. Diese Datenfol­ ge wird an einer vorgegebenen Stelle mit einer sog. Kanalkennung versehen, die besagt, daß es sich bei den jeweils übernommenen Ereignismeldungen um die Ereignismeldungen der ersten oder der zweiten Raddetektoren der überwachten Rad­ erfassungspunkte handelt. Im vorliegenden Fall ist dem jeweils ersten Raddetektor eines jeden Beeinflussungspunk­ tes als Kanalkennung eine Null und dem jeweils zweiten Raddetektor eine Eins zugeordnet.

In entsprechender Weise wie bei dem ersten Raddetektor eines jeden Raderfassungspunktes verfährt der Mikrocomputer auch mit den Ereignismeldungen der zweiten Raddetektoren dieser Beeinflussungspunkte. Bei der angenommenen sehr kurzen Impulsfolgezeit zwischen dem ersten und dem zweiten vom gleichen Rad an den aufeinanderfolgenden Raddetektoren des ersten Beeinflussungspunktes ausgelösten Ereignismel­ dungen ergibt sich, daß der Mikrocomputer zum Zeitpunkt 4 und zum Zeitpunkt 14 jeweils ein weiteres in seinem Einga­ bespeicher zu aktualisierendes Datum feststellt und darauf­ hin die vorgegebene Interruptroutine zur Übernahme dieser aktuellen Daten ausführt.

Diese Interruptroutine beinhaltet neben der Übernahme der eigentlichen Ereignismeldungen und ihrer Kennzeichnung als zu dem einen oder anderen Raddetektor eines Raderfassungs­ punktes gehörend auch das Festhalten des Zeitpunktes zu dem sich das betreffende Radsignal geändert hat. Dieser Zeit­ punkt ist aber nicht unbedingt der Zeitpunkt, an dem die Interruptroutine durchgeführt wird, sondern er kann durch­ aus bereits in der Vergangenheit liegen. Dies ist bei den Befahrungsereignissen des betrachteten ersten Raddetektors der Fall. Dort war die jeweilige Ereignismeldung über den ersten Zwischenspeicher bereits 0,5 ms vor dem folgenden Interruptsignal erkannt worden im Gegensatz zum zweiten Raddetektor, bei dem das Erkennen eines Befahrungsereignisses mit dem Interruptsignal quasi zusammenfiel. Um die Befahrungsereignisse in ihrer zeitlichen Abfolge hinrei­ chend genau bestimmen und verarbeiten zu können, müssen die Zeitpunkte, an denen die Zwischenspeicher jeweils das Vor­ liegen einer Radsignaländerung erkannten, für die weitere Verarbeitung der Befahrungsereignisse im Mikrocomputer festgehalten werden. Dies geschieht nach der vorliegenden Erfindung dadurch, daß zusammen mit den eigentlichen Befahrungsereignismeldungen jeweils bestimmte Zeitangaben im Eingabespeicher hinterlegt werden. Diese Zeitangaben sind vorzugsweise relative Zeitangaben und beziehen sich auf den zeitlichen Abstand zwischen dem jeweils detektier­ ten Befahrungsereignis und dem zeitlich gesehen davorlie­ genden Befahrungsereignis und zwar nicht mehr getrennt nach den beiden Raddetektoren eines jeden Zählpunktes sondern in der tatsächlichen zeitlichen Abfolge der Detektorbetäti­ gungen. Die Beschreibung des jeweils in Frage kommenden Zeitabstandes zwischen aufeinanderfolgenden Befahrungser­ eignissen der beiden Raddetektoren eines Beeinflussungs­ punktes geschieht unter Verwendung eines Zeitzählers mit einem vorher bestimmten Zählvolumen, z. B. einem Zählvolu­ men von 256 Zählstellungen. Dieser Zeitzähler, der entweder für jeden Raderfassungspunkt getrennt oder für alle durch einen Mikrocomputer behandelte Raderfassungspunkte ge­ meinsam vorgesehen ist, wird durch jedes Interruptsignal um zwei Zählschritte vorwärtsgeschaltet und zwar deshalb, um ihn bedarfsweise um einen Schritt zurückstellen zu können, wenn ein Eingabezwischenspeicher ein Befahrungsereignis um 0,5 ms früher erkennt als das Interruptsignal auftritt, über das das aktuelle Befahrungsereignis in den Eingabespeicher übernommen wird.

Auf welche Weise die den einzelnen Befahrungsereignissen beizugebenden Zeitwerte im Zeitzähler bestimmt werden, wird nachstehend anhand der Fig. 2B näher erläutert; die dort gebildeten Zeitwerte werden neben den zugehörigen Ereignis­ meldungen in den Eingabespeicher der Fig. 2A eingeschrie­ ben.

Es ist angenommen, daß der Zeitzähler allen vom Mikrocompu­ ter überwachten Beeinflussungspunkten gemeinsam zugeordnet ist und durch die Interruptsignale um jeweils zwei Zähl­ schritte in seine maximale Zählstellung fortgeschaltet ist, weil über längere Zeit zuvor keine Radsignale zu aktuali­ sieren waren. Die vorgegebene maximale Zählstellung ist wegen der vorgesehenen Fortschaltung des Zähler um jeweils zwei Zählschritte annahmegemäß die Zählstellung 254. In dieser Zählstellung befindet sich der Zeitzähler zum Zeit­ punkt 1. Diese Zählstellung wird binär ausgedrückt durch die Bitfolge 11111110. Sie entspricht der hexadezimalen Darstellung FE. Zum Zeitpunkt 1 liest der Mikrocomputer auf das dann wirksame Interruptsignal den Zeitzähler aus und versucht, ihn um zwei Zählschritte entsprechend dem gewähl­ ten Zeitraster fortzuschalten. Dies ist nicht möglich, weil der Zeitzähler annahmegemäß seine maximale Zählstellung bereits erreicht hat. Der Mikrocomputer lädt daraufhin den Zeitzähler wieder mit dem der maximalen Zählstellung ent­ sprechenden Wert FE. Zum Zeitpunkt 3 liest der Mikrocompu­ ter mit dem folgenden Interruptsignal den Zeitzähler wieder aus, versucht ihn fortzuschalten und lädt ihn schließlich mit dem ursprünglichen Inhalt. Durch Vergleich der ihm von den Eingabezwischenspeichern über die Steuer- und Diagnose­ baugruppe übermittelten aktuellen Radsignale mit dem in seinem Eingabespeicher noch hinterlegten Zustandsbild er­ kennt der Mikrocomputer die Notwendigkeit, seinen Eingabe­ speicher zu aktualisieren. Er weiß, daß die Änderung im ersten Eingabezwischenspeicher detektiert worden ist, und er weiß daher auch, daß dieser Eingabezwischenspeicher die Änderung bereits vor 0,5 ms detektiert hatte. Aus diesem Grunde vermindert der Mikrocomputer per Programm das aus dem Zeitzähler entnommene Datum um einen Zählschritt (= 0,5 ms) und führt dieses veränderte Datum als Zeitwert dem Eingabespeicher zu; dort wird es wie auch das Zustands­ byte der Ereignismeldungen hexadezimal als Wert FD abge­ speichert.

Der Mikrocomputer erkennt auch, daß ihm mit dem gleichen Interruptsignal aus dem anderen Speicherblock der Steuer- und Diagnosebaugruppe ein weiteres Zustandsbyte für weitere Befahrungsereignisse angeboten wird. Die Veränderung stammt aus dem zweiten Eingabezwischenspeicher, ist also zeit­ gleich mit dem Interruptsignal. Der Mikrocomputer könnte nun den aus dem Zeitzähler auslesbaren Zählwert FE für die abfallende Flanke des vom zweiten Raddetektor erkannten Radsignals abspeichern und den zeitlichen Abstand der beiden Raddetektorflanken durch Differenzbildung bestimmen. Dies würde jedoch eine gesonderte Rechenoperation verlangen. Um diese Rechenoperation zu vermeiden, veranlaßt der Mikrocomputer mit dem Erkennen und Abspeichern derjenigen Radsignalflanken, denen gegenüber der zeitliche Abstand einer möglicherweise dicht folgenden Flanke eines anderen Radsignals zu bestimmen ist, die Rückstellung des Zeitzählers in die Grundstellung. Sofern - wie hier angenommen - zum Beobachtungszeitpunkt auch vom anderen Detektor bereits eine aktuelle Ereignismeldung vorliegt, veranlaßt der Mikrocomputer das Erhöhen des aus dem Zeitzählers dann entnehmbaren Zählwertes 00 für die Zeitfestschreibung dieser Ereignismeldung um einen Zählschritt; mit der zuvor durchgeführten Synchronisation des Zeitzählers auf die erste detektierte Radsignalflanke des betrachteten Signalflankenpaares ergibt sich der zeitliche Abstand der folgenden Radsignalflanke direkt aus dem für diese Flanke im Eingabespeicher abgespeicherten Zeitwert zu 1 × 0,5 ms.

Das nächste Interruptsignal erscheint zum Zeitpunkt 5. Es führt zum Fortschalten des Zeitzählers um zwei Zählschritte in die Schaltstellung 00000010 entsprechend 2 × 0,5 ms Zeitversatz. Entsprechendes ergibt sich zu den Zeitpunkten 7, 9, 11 und 13, wobei der Zeitzähler jeweils um zwei Schritte fortgeschaltet wird. Zum Zeitpunkt 13 erkennt der Mikrocomputer wieder die Notwendigkeit, die in seinem Ein­ gabespeicher abgespeicherten Ereignismeldungen zu aktuali­ sieren. Er übernimmt dabei zunächst das neue Ereignisbyte des ersten Raddetektors in hexadezimaler Form als 7F und bestimmt dann den zugehörigen Zeitwert. Ausgehend von der vorhandenen Zählstellung 00001010 = 0A des Zeitzählers subtrahiert der Mikrocomputer einen Zählschritt (der Zwischenspeicher hatte das Ereignis bereits vor 0,5 ms detektiert) und trägt das Ergebnis 09 bei dem zugehörigen Befahrungsereignis im Eingabespeicher ein. Er weiß nun, daß die Rückflanke des ersten Radimpulses neun Einheiten gleich 4,5 ms nach dem Auftreten der Radsignal-Vorderflanke am zweiten Raddetektor aufgetreten ist.

Der Mikrocomputer erkennt aus den Kanalkennungen der ihm übermittelten Zustandsbytes, daß er ein erstes Radsignal vollständig in seinen Eingabespeicher eingelesen hat und er veranlaßt daraufhin die Rückstellung des Zeitzählers in seine Grundstellung 00. Er erkennt ferner das Vorliegen eines zweiten Zustandsbytes, das ihm über den zweiten Eingabezwischenspeicher angeboten wird. Die dortige Zustandsmeldung liegt 0,5 ms hinter der ihm mit dem gleichen Interruptsignal zugeführten Zustandsmeldung des ersten Eingabezwischenspeichers. Er addiert daher den Wert 1 zur augenblicklichen Zählstellung des Zeitzählers und speichert den so gefundenen Wert 01 bei der zugehörigen Ereignismeldung im Eingabespeicher ein.

Bei den einzelnen Ereignismeldungen sind dann jeweils die Zeitwerte hinterlegt, die den zeitlichen Abstand zum je­ weils vorangegangenen eingespeicherten Ereigniswert dar­ stellen.

Das Zurückstellen des Zeitzählers mit dem Vorliegen des vollständigen Radsignals des Raddetektors RD1 ist nicht zwingend notwendig. Es wäre auch wie bei den beiden abfallenden Radsignalflanken zu Beginn des Beobachtungszeitraumes möglich, den Zeitzähler nach dem Fortschalten unverändert zu lassen. In diesem Falle aber wäre es notwendig, den zeitlichen Versatz der beiden ansteigenden Radsignalflanken durch einen Substraktionsvorgang zu bestimmen. Bei Rückstellung des Zeitzählers mit der ansteigenden Flanke des ersten Raddetektorsignals ergibt sich der gesuchte Zeitwert für den zeitlichen Abstand der ansteigenden Radsignalflanken direkt aus dem abgespeicherten Zeitwert. Nur das ist der Grund für das Verändern der abgefragten Zählwerte um einen Zählschritt beim Detektieren der Ereignismeldung, die zeitlich nach der die Rückstellung des Zeitzählers veranlassenden Ereignismeldung liegt.

Neben der geschilderten Art der zeitlichen Kennzeichnung der einzelnen Ereignismeldungen sind auch andere Zeitwert­ bestimmungen möglich, insbesondere solche, die den zeit­ lichen Abstand der einzelnen Flanken von dem jeweils ersten Befahrungsereignis eines Fahrzeugrades an einem Raderfas­ sungspunkt bezeichnen. Auch ist es denkbar, den einzelnen Ereignismeldungen absolute Zeitwerte aus einem dafür vor­ gesehenen Zeitgeber zuzuordnen. Wichtig ist in jedem Falle, daß der Mikrocomputer in der Lage ist, aufgrund der für die Ereignismeldungen festgehaltenen Zeitpunkte oder Zeitspannen eine hinreichend genaue Aussage über den gegen­ seitigen Versatz der zu bewertenden Radsignale zu machen.

Für das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel war angenommen worden, daß innerhalb des Betrachtungszeitraumes nur die Raddetektoren des Raderfassungspunktes BP1 aktiviert werden. In der Praxis werden die Raddetektoren mehrerer Raderfassungspunkte zeitlich ineinander verschachtelt aktiviert werden. In diesem Falle können für die Raderfassungspunkte gesonderte Zeitzähler vorgesehen sein oder aber es ist nur ein gemeinsamer Zeitzähler vorhanden, über den der zeitliche Versatz der Ereignismeldungen gegeneinander detektiert wird, unabhängig davon, von welchen Raddetektor bzw. Raderfassungspunkt sie stammen.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht beschränkt auf die Verwendung von zwei schnellen Eingabezwischenspeichern zum zeitunkritischen Einlesen von Radsignalen. Vielmehr ist es möglich, anstelle von zwei Eingabezwischenspeichern drei oder noch mehr Zwischenspeicher vorzusehen, die zyklisch ansteuerbar sind, wobei die Umschaltzeiten von einem auf einen anderen Eingabezwischenspeicher kleiner sind als die kürzeste Alleinbeeinflussungszeit der zu detektierenden Radsignale; die Periodendauer der Interruptsignale ist dann entsprechend drei- oder viermal so lang wie die Umschalt­ folgezeiten der Eingabezwischenspeicher und es müssen entsprechend mehr Zwischenspeicher abgefragt werden. In diesem Falle sind die aus einem Zeitzähler zu entnehmenden Zeitwerte im Eingabespeicher gegebenenfalls um bis zu zwei oder noch mehr Zählschritte zu vermindern.

Anstelle eines einzigen Mikrocomputers, wie im dargestell­ ten Ausführungsbeispiel, können die Radsignale auch von mehreren Mikrocomputern eines sicheren Mikrocomputersystems übernommen und verarbeitet werden, wobei sich diese Mikro­ computer laufend oder ereignisgesteuert vergleichen zum möglichst frühzeitigen Erkennen von Verarbeitungsstörungen in der Bewertung der Radsignal.

Wie eingangs der Beschreibung ausgeführt, ist die erfin­ dungsgemäße Einrichtung nicht nur sinnvoll bei Achszählan­ lagen zu verwenden, sondern mit Vorteil auch für die Be­ stimmung der Geschwindigkeit von an einer Meßstrecke mit zwei Raddetektoren vorbeilaufenden Fahrzeugrädern zu ver­ wenden. Auch hier tritt das gleiche Problem auf, nämlich rasch aufeinanderfolgende Radimpulse mit einer möglicher­ weise langsamen Bewertungseinrichtung zeitlich zu bewerten. Auch ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Einrichtung an voneinander beabstandeten Raddetektorpaaren sowohl fahrrichtungsabhängige Zählimpulse für die Achszählung auszulösen, als auch gleichzeitig eine Information über die Geschwindigkeit der vorüberlaufenden Fahrzeugräder zu gewinnen.

Claims (8)

1. Einrichtung zum Erfassen vorzugsweise schnellaufender Eisenbahnräder an Raderfassungspunkten (BP1 . . .) mit je zwei in Fahrrichtung beabstandet angeordneten Raddetektoren (RD1­ -RD8) zum Auslösen von Radsignalen beim Vorüberlaufen eines Eisenbahnrades und mittels mindestens eines Mikrocomputers (MC), welcher die ihm von den Raddetektoren der einzelnen Achszählpunkte übermittelten Radsignale in ihrer zeitlichen Folge bewertet, dadurch gekennzeichnet,
daß die Radsignale eines oder mehrerer Raderfassungspunkte (BP1, . . .) den Eingängen von n Eingabezwischenspeichern (EZS1, EZS2) zugeführt werden, die im Wechsel aktivierbar sind, wobei die Periodendauer (0,5 ms) von die Eingabezwischenspeicher (EZS1, EZS2) beaufschlagenden Aktivierungssignalen (AS) kleiner ist als der minimale Zeitversatz (0,6 ms) der Radsignale bei maximaler Fahrgeschwindigkeit,
daß der mindestens eine Mikrocomputer (MC), gesteuert über Interruptsignale (INT) mit der 1/n-ten Frequenz der Akti­ vierungssignale (AS), seine Radsignalverarbeitung mit dem Eintreffen jedes Interruptsignals vorübergehend unterbricht und die Eingabezwischenspeicher (EZS1, EZS2) nacheinander daraufhin untersucht, ob ihre Inhalte gegenüber den in seinem Eingabespeicher (ES) vor Beginn des Interrupts gespeicherten Befahrungsereignissen verschieden sind, wobei der Mikrocomputer (MC) die Eingabezwischenspeicher (EZS1, EZS2) in der Reihenfolge nacheinander abfragt, in der diese aufeinanderfolgend aktiviert werden, und daß der Mikrocomputer (MC) zutreffendenfalls eine oder mehrere aktuelle Ereignismeldungen zusammen mit einem Kennzeichen für den Zeitpunkt der Übernahme einer Ereignismeldung in einen der Eingabezwischenspeicher (EZS1 oder EZS2) in seinen Eingabespeicher (ES) übernimmt und dann seine Verarbeitung fortsetzt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Zeitzähler vorgesehen ist, dessen jeweilige Zähl­ stellung die seit der letzten Veränderung des Datenbestandes des Eingabespeichers (EZS1, EZS2) vergangene Zeitspanne anzeigt,
daß dieser Zähler aus seiner augenblicklichen Zählstellung heraus durch jedes Aktivierungssignal um n Zählschritte bis in eine maximale Zählstellung fortschaltbar ist, die der um n Zählschritte verminderten Zählkapazität von FF Zählstellungen des Zeitzählers entspricht,
daß der mindestens eine Mikrocomputer (MC) beim Erkennen eines jeden Befahrungsereignisses den augenblicklichen Zählerstand des Zeitzählers abfragt und aus der Kenntnis heraus, welcher Eingabezwischenspeicher (EZS1 oder EZS2) dieses Befahrungsereignis registriert hat, das Zählergebnis entweder direkt oder jeweils um mindestens einen Zählschritt vermindert zusammen mit der zugehörigen Befahrungsereignismeldung im Eingabespeicher (ES) ablegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mikrocomputer (MC) den Zeitzähler jeweils mit dem Erkennen und Abspeichern derjenigen Ereignismeldung, zu der der zeitliche Abstand einer folgenden Ereignismeldung zu bestimmen ist, in seine Grundstellung steuert und
daß er für den Fall, daß zu diesem Zeitpunkt aus einem anderen Eingabezwischenspeicher (EZS1 oder EZS2) ebenfalls eine aktuelle Ereignismeldung zur Übernahme ansteht, dieser Ereignismeldung den hexadezimalen Zeitwert 01 zuordnet.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein vom Verarbeitungstakt des mindestens einen Mikrocomputers (MC) steuerbarer Timer (T) vorgesehen ist, der die Interruptsignale (INT) durch Herunterteilen des Verarbeitungstaktes (CLK) des Mikrocomputers bildet und diese als Steuersignale (AS) den Eingabezwischenspeichern zuführt, die mit ihrer positiven Flanke den einen (EZS2) und mit ihrer negativen Flanke den anderen (EZS1) der bei­ den Eingabezwischenspeicher aktivieren.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Eingabespeichers (EZS1, EZS2) des mindestens einen Mikrocomputers (MC) groß genug bemessen ist für die Abspeicherung von Eingaben wie sie bei kurzzeitiger Eingabehäufung infolge der Registrierung mehrerer, dicht aufeinanderfolgender Fahrzeugräder und dadurch verminderter Radsignalverarbeitung entstehen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabezwischenspeicher (EZS1, EZS2) sowie der Eingabespeicher (ES) zur gleichzeitigen Aufnahme der Raddetektor-Radsignale mehrerer Raderfassungspunkte (BP1, . . .) eingerichtet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuer- und Diagnosebaugruppe vorgesehen ist, welche die Eingabezwischenspeicher im Takt der Umschaltsi­ gnale über alle von diesen für die einzelnen Abfragezeit­ punkte gespeicherten Befahrungsereignisse der zugehörigen Raderfassungspunkte (BP1, . . .) wechselweise ausliest und die dabei ermittelten Daten jeweils zusammen mit einer Kennung für den Raddetektor (RD1, RD8) eines Raddetektorpaares, von dem sie stammen, beim Feststellen eines Befahrungsereignisses an den Eingabespeicher (ES) übermittelt.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Mikrocomputer zur getrennten Übernahme von Radsignalen und zur getrennten Radsignalverarbeitung mit laufendem oder ereignisgesteuertem Vergleich der Verarbeitungsschritte oder Verarbeitungsergebnisse vorgesehen sind.