DE60206765T2 - Verfahren zur erfassung der belegung einer eisenbahnstrecke durch ein fahrzeug und einrichtung dafür - Google Patents

Verfahren zur erfassung der belegung einer eisenbahnstrecke durch ein fahrzeug und einrichtung dafür Download PDF

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Michel Rousseau
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/08Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for controlling traffic in one direction only
    • B61L23/14Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for controlling traffic in one direction only automatically operated
    • B61L23/16Track circuits specially adapted for section blocking
    • B61L23/166Track circuits specially adapted for section blocking using alternating current

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Description

  • Gegenstand der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung des Vorhandenseins oder genauer des Nicht-Vorhandenseins eines Fahrzeugs, das auf einem Eisenbahngleis mit zwei Schienen fährt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls zugehörige Ausrüstungen zum Durchführen des Verfahrens.
  • Technologischer Hintergrund
  • Die Gleise des Eisenbahnnetzes, für welche die Zugerfassung derzeit durch einen Gleisstromkreis sichergestellt wird, sind entweder mit Isolierstößen oder Elektrostößen ausgestattet, die in beiden Fällen in regelmäßigen Abständen entlang der Gleisabschnitte (ebenfalls als „Streckenblöcke" bezeichnet) angeordnet sind, wie in der Schrift GB 2 213 972 A beschrieben.
  • Die Elektrostöße weisen im Vergleich zu den Isolierstößen den Vorteil auf, ein Gleis galvanisch ohne Einschnitt, d.h. durchgehend aufrechtzuerhalten, wobei gleichzeitig die Energieübertragung in einem Gleisabschnitt begrenzt wird. Dies ermöglicht, die Kosten des Verlegens, der Wartung und der Überwachung der Gleise erheblich zu reduzieren, wobei erhöhte Geschwindigkeiten möglich sind. Dies ist von besonders großem Interesse bei der Ausstattung von Gleisen für Hochgeschwindigkeitszüge.
  • In elektrischer Hinsicht, setzt sich der „Stoß" aus zwei aufeinander folgenden „Sperrkreisen" zusammen, welche durch einen Gleisabschnitt voneinander getrennt sind. Ein Elektrostoß besteht somit aus zwei Schienen mit einer bestimmten Länge, die elektrisch jeweils durch einen Drosselwiderstand und einen ersten und zweiten Tuner, die im Englischen ebenfalls als „Tuning Unit" (TU) bezeichnet werden, dargestellt sind, was ermöglicht, eine Einstellung auf die Frequenz des Gleisstromkreises vorzunehmen.
  • Gewöhnlich bewirkt ein erster Tuner den Kurzschluss bei einer ersten gegebenen Frequenz, während der zweite Tuner die Einstellung des Elektrostoßes und die Schaltung auf diese gleiche Frequenz sicherstellt. Auf der zweiten Frequenz sind diese Funktionen umgekehrt für die beiden Gleisstromkreise, die jeder Stoß trennt.
  • Die Funktionen des Elektrostoßes sind vielfach:
    • – Verhinderung des Ausbreitens des Signals eines Gleisstromkreises zu dem benachbarten Gleisstromkreis. Dies wird von dem äußeren Tuner übernommen, welcher gegenüber der Frequenz des Gleisstromkreises eine ausreichend geringe Impedanz aufweist;
    • – Aufweisen am Ende des Gleisstromkreises einer für die benutzte Frequenz ausreichenden Impedanz mit Hilfe einer parallel zu dem inneren Tuner liegenden Einstellung und einer Impedanz, die für den Gleisabschnitt des Elektrostoßes ausreichend ist;
    • – Herstellung der Schaltung zwischen dem Sende- oder Empfangskreis und dem Gleis. Diese Funktion wird von den Tunern sichergestellt.
  • Es ist bekannt, diese Art von Gleisstromkreis mit Elektrostößen zur Erfassung des Vorhandenseins oder genauer des Nichtvorhandenseins eines Zuges in dem betreffenden Gleisabschnitt einzusetzen. In der Tat wird beim Vorbeifahren einer Achse des Zuges ein Kurzschluss zwischen den beiden Schienen über diese Achse ausgelöst. Dies ermöglicht das Vorhandensein des Zuges nach der Entwicklung der Spannung zu erfassen, die von dem mit derselben Frequenz verbundenen Empfänger empfangen wird.
  • Es ist üblich gemäß dem Stand der Technik, Elektrostöße wie zuvor beschrieben für große Gleisabschnitte, d.h. zwischen 100 Metern und 2 Kilometern, einzusetzen, wohingegen der Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Tunern (TU) gewöhnlich zwischen 15 und 30 Metern innerhalb eines gleichen „Sperrkreises" beträgt.
  • Üblicherweise werden solche Verfahren bei Teilstücken auf freier Strecke durchgeführt, wo die verwendeten Frequenzen aufgrund dessen von der Art Niedrigfrequenz, d.h. unterhalb von 5 kHz, sind.
  • Das Problem der Erfassung des Vorhandenseins eines Zuges oder genauer seines Nicht-Vorhandenseins ist umso kritischer in den Bereichen mit hoher Weichenkonzentration, wie in den Bahnhöfen, wo die Abstände zwischen zwei aufeinander folgenden Weichen drastisch abnehmen.
  • In diesem Fall ist es besonders wichtig, mit Genauigkeit, und zwar im wahren Sinn des Begriffs Eisenbahnsicherheit, das Vorhandensein oder eher das Nicht-Vorhandensein eines Zuges auf einem adäquaten Gleisabschnitt bestimmen zu können.
  • Derzeit bestehen die vorgeschlagenen Vorrichtungen zur Erfassung des Vorhandenseins oder Nicht-Vorhandenseins im Wesentlichen aus mechanischen Vorrichtungen, wie Achsenzählern.
  • Ziele der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine neue Konfiguration für elektrische Ausstattungen vorzuschlagen, die nicht die Nachteile des Standes der Technik aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Lösung vorzuschlagen, welche erlaubt die eingesetzten Abstände für die Anordnung von Elektrostößen zu verkleinern und aufgrund dessen die Unsicherheit bezüglich der Position des Belegtseins oder des Freiseins des Abschnitts in dem Elektrostoß zu verringern.
  • Die vorliegende Erfindung strebt ganz besonders danach, eine Lösung vorzuschlagen, die in dem Bereich von Bahnhöfen eingesetzt werden kann, wo die Abstände zwischen Weichen (und folglich die für die Anordnung der Elektrostöße verfügbaren Längen) geringer sind als auf freier Strecke, und wo die Erfassung des Vorhandenseins eines Zuges mit größerer Genauigkeit durchgeführt werden muss.
  • Die vorliegende Erfindung strebt ebenfalls danach, eine Lösung vorzuschlagen, die ermöglicht, gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehene Stöße mit Ausstattungen, wie sie vom Stand der Technik vorgeschlagen werden, zu verbinden, um den gesamten Gleisabschnitt unter Vermeidung der Anordnung von Isolierstößen überwachen zu können.
  • Die vorliegende Erfindung strebt ebenfalls danach, das Übereinanderlegen von Gleisstromkreisen zu ermöglichen.
  • Kennzeichnende Hauptelemente der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung des Vorhandenseins oder des Nicht-Vorhandenseins eines Fahrzeugs, wie eines Zuges, das auf einem eisenbahnartigen Gleis fährt mit zwei Schienen, das sich in Form einer Reihe von als Streckenblöcke bezeichneten Gleisstromkreisen darstellt, die durch Elektrostöße voneinander getrennt sind, wobei jeder Stoß eine Trennung zwischen einem ersten Gleisstromkreis, der auf einer ersten Frequenz arbeitet, und einem zweiten Gleisstromkreis, der auf einer zweiten Frequenz arbeitet, bildet.
  • Erfindungsgemäß ist zumindest eine der Frequenzen höher als 5 kHz, vorzugsweise als 10 kHz und noch bevorzugter als 20 kHz. Vorzugsweise sind die beiden Nutzfrequenzen höher als 5, 10 oder auch 20 kHz.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform ist zumindest einer der beiden Elektrostöße ein Stoß mit drei Tunern, der zwischen den Schienen angeordnet ist, wobei ein erster Tuner die Rolle eines Kurzschlusses für die erste Frequenz spielt und für die zweite Frequenz durchlässig ist, wobei ein zweiter Tuner die Rolle eines Kurzschlusses für die zweite Frequenz spielt und für die erste Frequenz durchlässig ist, und wobei der mittlere Tuner die Rolle einer Kapazität für jede der beiden Frequenzen spielt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zumindest einer der beiden Elektrostöße ein Stoß mit vier Tunern, der zwischen den Schienen angeordnet ist, mit:
    • – einem ersten Tuner und einem zweiten Tuner, die einen Sperrkreis für die erste Frequenz bilden, wobei die Frequenz niedriger als 5 kHz ist, wobei der erste Tuner die Rolle eines Kurzschlusses und der zweite Tuner die Rolle einer Kapazität spielt, wobei die Tuner in einer vorgegebenen Reihenfolge angeordnet sind,
    • – einem dritten Tuner und einem vierten Tuner, die einen Sperrkreis für die zweite Frequenz bilden, wobei die Frequenz höher als 5 kHz ist, wobei der dritte Tuner die Rolle einer Kapazität und der vierte Tuner die Rolle eines Kurzschlusses spielt, wobei der dritte und der vierte Tuner zwischen dem ersten und dem zweiten Tuner und in umgekehrter Reihenfolge zu derjenigen des ersten und zweiten Tuners angeordnet sind.
  • Gemäß einem weiteren Ziel der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, Gleisstromkreise mit Niedrigfrequenz und Gleisstromkreise mit Hochfrequenz übereinander zu legen, wobei die hier oben beschriebenen Verfahren eingesetzt werden.
  • Ein letzter Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht aus einer Vorrichtung zur Umsetzung der hier oben beschriebenen Verfahren.
  • Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel umfasst eine solche Vorrichtung:
    • – einen zentralen Tuner mit zwei parallelen Strängen, wobei der erste Strang ein RLC-Glied und einen ersten Schaltkreis aufweist, wobei der zweite Strang einen zweiten Schaltkreis aufweist,
    • – einen Tuner mit einem RLC-Glied, wobei dieser Tuner die Rolle eines Kurzschlusses für eine der beiden Frequenzen spielt und für die zweite Frequenz durchlässig ist,
    • – einen Tuner mit einem RLC-Glied, wobei dieser Tuner die Rolle eines Kurzschlusses für die zweite der beiden Frequenzen spielt und durchlässig für die erste Frequenz ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst eine solche Vorrichtung:
    • – einen ersten Tuner und einen zweiten Tuner, die einen Sperrkreis für die erste Frequenz bilden, wobei die Frequenz niedriger als 5 kHz ist, wobei der erste Tuner die Rolle des Kurzschlusses spielt, und wobei der zweite Tuner die Rolle der Kapazität spielt, wobei die Tuner in einer vorgegebenen Reihenfolge angeordnet sind,
    • – einen dritten und einen vierten Tuner, die einen Sperrkreis für die zweite Frequenz bilden, wobei die Frequenz höher als 5 kHz ist, wobei der dritte Tuner die Rolle einer Kapazität und der vierte Tuner die Rolle eines Kurzschlusses spielt, wobei der dritte und der vierte Tuner zwischen dem ersten und dem zweiten Tuner und in umgekehrter Reihenfolge zu derjenigen des ersten und zweiten Tuners angeordnet sind.
  • Schließlich zielt die vorliegende Erfindung ebenfalls darauf ab, die Erfassung des Vorhandenseins oder des Nicht-Vorhandenseins eines Eisenbahnfahrzeugs bei Gleiskonfigurationen mit einer großen Anzahl von Weichen, wie in Bahnhöfen, zu ermöglichen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 stellt ein mit Elektrostößen mit 2 Tunern (gemäß einer Konfiguration 2 + 2 Tuner) versehenes Gleis dar.
  • Die 2 stellen eine Ausführung gemäß 1 und ihre Funktionsweise dar, wobei:
  • 2a ein Gleis mit zwei Streckenblöcken darstellt, die durch Elektrostöße mit zwei Tunern voneinander getrennt sind,
  • die 2b und 2c die Gleisstromkreise entsprechend den beiden von einem Elektrostoß mit zwei Tunern getrennten Streckenblöcken darstellen,
  • 2d die Potentiale der Signale in den beiden Gleisstromkreisen, und zwar unter Verwendung dieses Stoßes mit zwei Tunern darstellt,
  • 2e die Shuntkurven für einen Stoß mit zwei Tunern darstellt.
  • Die 3 stellen eine Ausführungsform, bei welcher ein Elektrostoß mit 3 Tunern eingesetzt wird, und ihre Funktionsweise dar, wobei:
  • 3a ein Gleis mit zwei Streckenblöcken darstellt, die durch einen Elektrostoß mit drei Tunern voneinander getrennt sind,
  • die 3b und 3c die Gleisstromkreise entsprechend den beiden von einem Elektrostoß mit drei Tunern getrennten Streckenblöcken darstellen,
  • 3d die Potentiale der Signale in den beiden Gleisstromkreisen für einen Elektrostoß mit drei Tunern darstellt, und
  • 3e die Shuntkurven für einen Elektrostoß mit drei Tunern darstellt.
  • Die 4 und 5 stellen schematisch die Shuntkurven (entsprechend den 2e und 3e) für Elektrostöße mit jeweils zwei Tunern und drei Tunern dar, welche Niedrigfrequenzen (BF-BF) verwenden.
  • Die 6 und 7 stellen zwei bevorzugte Ausführungsformen eines Hochfrequenz-Elektrostoßes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar.
  • 8 stellt die Hauptelemente eines Hochfrequenz-Elektrostoßes mit 3 Tunern gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar.
  • 9 stellt ein Beispiel für 3-Tuner-Stöße dar, welche zwei Signale zugleich empfangen oder aussenden können.
  • Die 10 und 11 stellen zwei Ausführungsformen für eine Konfiguration mit 4 Tunern dar, bei welchen einerseits ein Niedrigfrequenzstoß und andererseits ein Hochfrequenzstoß verwendet werden.
  • 12 stellt eine besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei welcher eine Übereinanderlegung eines Hochfrequenz-Gleisstromkreises in einem Niedrigfrequenz-Gleisstromkreis vorgenommen wird.
  • Detaillierte Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
  • Zum besseren Verständnis der gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Lösungen wird hiernach eine detaillierte Einsatzanalyse für Elektrostöße mit jeweils zwei Tunern und drei Tunern vorgenommen.
  • Klassisch umfasst ein Elektrostoß (als RX/TX-Elektrostoß bezeichnet), wie in 1 dargestellt, zwei Tuner, die zwischen zwei Schienen 1 und 2 angeordnet sind, und die jeweils als TU.RX („Tuning Unit – Receiver") und Tu.TX („Tuning Unit – Transmitter") bezeichnet sind, und die die beiden Schienen verbinden, und die mit einem Abstand zwischen 15 und 30 m voneinander angeordnet sind. Der Abstand zwischen den beiden Stößen 3 und 4 kann zwischen einigen hundert Metern und einem oder sogar zwei Kilometern variieren. Dieser Stoß teilt somit das Gleis in zwei Bereiche 5, 6 auf, die als „Streckenblöcke" bezeichnet werden, mit einem Überlappungsbereich 7 entsprechend dem Abstand zwischen den beiden Tunern. Das Erfassen des Vorhandenseins eines Zuges wird mit Hilfe von elektrischen Signalen durchgeführt, welche in den Stromkreisen entsprechend den Streckenblöcken auf typischen Frequenzen für jeden Streckenblöcke vorhanden sind, was eine elektrische Trennung zweier aneinander angrenzender Stromkreise erlaubt.
  • In dem Fall der 1 umfasst der Tuner 10 des Stoßes 3 RLC-Glieder, die diesen Tuner äquivalent zu einem Abstimmkondensator auf eine erste Frequenz F1 machen. Zugleich ist dieser Tuner 10 mit einem Sender (nicht dargestellt) verbunden, der im Wesentlichen äquivalent zu einer Spannungsquelle für Wechselstrom ist, welche in Reihe mit der Kapazität angeordnet ist, und welche ein Signal auf einer Frequenz F1 aussendet. In gleicher Weise ist der Tuner 11 des Stoßes 4 äquivalent zu einem Abstimmkondensator auf die Frequenz F1 und dieser Tuner 11 ist mit einem Empfänger (nicht dargestellt) verbunden, der im Wesentlichen äquivalent zu einem selektiven Wechselspannungsmesser ist, welcher parallel auf dem Tuner 11 angeordnet ist, und welcher in der Lage ist, eine Potentialdifferenz auf der Frequenz F1 zu erfassen. Der Tuner 12 des Stoßes 4 umfasst RLC-Glieder, welche den Tuner äquivalent zu einem Kurzschluss für die Frequenz F1 machen. So kann das Signal auf der Frequenz F1 nicht von dem Stromkreis des Streckenblockes 5 zu dem benachbarten Stromkreis des Streckenblockes 6 gelangen.
  • Der Tuner 12 wiederum verhält sich wie ein Abstimmkondensator auf eine zweite Frequenz F2 und dieser Tuner ist mit einem Sender auf dieser Frequenz F2 verbunden, der ein Signal in den Stromkreis des Streckenblockes 6 aussendet. Ebenso ist der Tuner 11 des Stoßes 4 äquivalent zu einem Kurzschluss für die Frequenz F2. Die jeweiligen Kurzschlüsse für die Frequenz F1 und die Frequenz F2 stellen so die wirksame Trennung der beiden Stromkreise der benachbarten Streckenblöcke 5 und 6 sicher.
  • Die Erfassung eines Zuges auf dem Streckenblock 5 beruht beispielsweise darauf, dass die Achse dieses Zuges für sich einen Kurzschluss zwischen den Schienen bildet. In Wirklichkeit weist die Achse eine geringe Impedanz auf, welche an einen Kurzschluss angepasst werden kann, und welche einen Stromabfall in dem mit dem Tuner 11 verbundenen Empfänger auslöst, was ihn deaktiviert. Diese Deaktivierung entspricht somit der Erfassung eines Zuges zwischen den Tunern 10 und 11.
  • Die 2a, 2b und 2c zeigen die äquivalenten Stromkreise für einen Elektrostoß mit zwei Tunern. 2d zeigt die Spannungskurven der beiden nahe liegenden Signale 15 und 16 in dem Elektrostoß.
  • 2e stellt die „Shunt"-Kurven für den Stoß, wie er in 2a dargestellt ist, dar. Diese Kurven liefern den Widerstand, der als maximale Impedanz gilt, welche die Deaktivierung eines Empfängers (erfasster Spannungsabfall) bewirkt und somit die Erfassung eines Zuges ermöglicht. Dieser Wert hängt von der Position entlang des Gleises ab und in jeder Position muss dieser Wert höher als der Wirkwiderstand der Achse sein, der durch den Wert 17 dargestellt ist. Solange sich dieser Wert unterhalb der Shuntkurven befindet, wird der Zug ohne Probleme erfasst.
  • Es besteht allerdings eine Unsicherheit was den Wert dieser Impedanz anbetrifft, der von den Umständen (Umgebungsfeuchtigkeit, Zustand des Bettungsmaterials, etc.) abhängt. Es sind somit die Kurven 19 und 19' definiert, welche den optimalen Umständen entsprechen, d.h. bei einer minimalen Isolierung des Bettungsmaterials und einer minimalen Übertragungsspannung, und die Kurven 18 und 18', welche den schlechtesten Umständen entsprechen, d.h. bei einer maximalen Isolierung des Bettungsmaterials und einer maximalen Übertragungsspannung.
  • Die Position dieser Kurven ist besonders wichtig, um die Erfassung des Zuges sicherzustellen, wenn er den Überlappungsbereich 7 eines Elektrostoßes passiert. Da die Nebenwiderstände in diesem Bereich sehr schnell abnehmen, kommt es zu einem Moment, in dem der Widerstand der Achse größer wird als diese Kurven. Zu diesem Zeitpunkt wird der Zug nicht mehr erfasst.
  • Nehmen wir an, dass sich ein Zug auf der Horizontalachse von links nach rechts bewegt. Unter Berücksichtigung der Definition der Kurven 18, 18' und 19, 19' lässt sich beobachten, dass der Zug (genauer seine erste Nebenwiderstandsachse) von dem Stromkreis 6 (Frequenz F2) spätestens an Punkt 20 erfasst wird. Ebenso wird der Zug (genauer seine letzte Nebenwiderstandsachse) frühestens an Punkt 21 nicht mehr von dem Stromkreis 5 (Frequenz F1) erfasst. Es ist klar, dass zur Sicherstellung der Erfassung zu jedem Zeitpunkt entweder durch den Stromkreis 5 oder den Stromkreis 6 der Punkt 20 auf der Horizontalachse vor dem Punkt 21 liegen muss.
  • Die gleiche detaillierte Analyse kann für eine andere Ausführungsform vorgenommen werden, bei welcher ein Elektrostoß mit drei Tunern eingesetzt wird, wie in 3a dargestellt. Selbstverständlich bildet dieser Stoß die Trennung zwischen zwei benachbarten Gleisstromkreisen 5 und 6, die als Streckenblöcke bezeichnet werden, und bei welchen die verwendeten Signale auf den Frequenzen F1 und F2 liegen.
  • Der zentrale Tuner 25, bezeichnet als TX.RX („Transmitter and Receiver") dient als Kapazität für die beiden Frequenzen F1 und F2. Der Tuner 26 (auf der linken Seite) dient als Kurzschluss für die Frequenz F2 und weist eine erhöhte Impedanz für die Frequenz 1 auf. Der Tuner 26 bildet somit einen offenen Stromkreis für F1; man spricht auch davon, dass er für die Frequenz F1 „durchlässig" ist. Ebenso dient der Tuner 27 (auf der rechten Seite) als Kurzschluss für die Frequenz F1 und dieser Tuner 27 ist durchlässig für die Frequenz F2. Der zentrale Tuner 25 ist zugleich mit einem Sender auf der Frequenz F2 und einem Empfänger auf der Frequenz F1 verbunden. Dies beinhaltet, dass in einem benachbarten Stoß diese Funktionen umgekehrt werden und es einen Sender auf der Frequenz F1 und einen Empfänger auf der Frequenz F2 gibt.
  • Die 3b und 3c stellen die äquivalenten Stromkreise dar, wodurch die wirksame Trennung der beiden Stromkreise deutlich wird. 3d stellt die Spannungen in den beiden Stromkreisen dar.
  • Der Hauptvorteil eines Stoßes mit drei Tunern lässt sich am besten durch eine Analyse der in 3e dargestellten Shuntkurven erfassen. Der Punkt, ab welchem die Kurven ihren Abfall zu dem Nullwiderstand auf der Höhe des Kurzschlusses hin beginnen, ist nunmehr in der Mitte des Stoßes angeordnet, d.h. dort, wo sich die Spannungsquelle befindet. Dies bedeutet, dass der Überlappungsbereich der beiden am wenigsten günstigen Shuntkurven 28 und 29 für einen gleichen Widerstand der Achse (Linie 17) größer wird. Der minimale Überlappungsbereich ist zwischen den Punkten 30 und 31 angeordnet. Bei einem Vergleich der 2e und 3e ist zu beobachten, dass der Überlappungsbereich für die Version mit drei Tunern größer ist. Dies führt tatsächlich zu einer besseren Erfassung in dem Elektrostoß, was erlaubt, seine minimale Länge zu verkleinern und so die maximale Länge des Gleisstromkreises zu vergrößern.
  • Gemäß dem Stand der Technik wird vorgeschlagen, Elektrostöße für freie Streckenstromkreise mit Nutzfrequenzen zu verwenden, die zwischen 1,5 und 4 kHz liegen. Sie werden als Niedrigfrequenzen bezeichnet, da sie relativ große Abstände zwischen den aufeinander folgenden Tunern erfordern, um eine ausreichende Stoßimpedanz herzustellen. In den 4 und 5 ist schematisch das Verhalten der Shuntkurven für Konfigurationen gemäß dem Stand der Technik eines Elektrostoßes mit jeweils zwei Tunern und drei Tunern unter Verwendung von Niedrigfrequenzen dargestellt.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zur Erfassung von Zügen Hochfrequenzsignale einzusetzen, d.h. Signale, welche eine höhere Frequenz als 5 kHz und vorzugsweise höher als 10 kHz und noch bevorzugter höher als 20 kHz aufweisen.
  • Dies erlaubt, die Tuner einander anzunähern (und so die Länge des Elektrostoßes zu verringern), was besonders vorteilhaft in den Bereichen mit hohen Weichenkonzentrationen, wie in Bahnhöfen, wird.
  • Gemäß einer in 6 dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Tuner nicht mehr an unterschiedlichen Stellen angeordnet, wie diejenigen, die in 3 dargestellt sind, sondern sie befinden sich in einer gemeinsamen Tuningeinheit 35, die als „TU.HF" („Tuning unit – High Frequency") bezeichnet ist, und die über Kabel 36 mit den drei adäquaten Positionen entlang des Gleises verbunden ist. Zusätzliche Kabel 37 verbinden die Einheit 35 mit dem Sender und dem Empfänger.
  • Die vorliegende Erfindung sieht eine Version vor, wo der Abstand zwischen dem zentralen Tuner und den beiden äußeren Tunern in der Größenordnung von drei Metern liegt, d.h. dass die Länge des kompletten Stoßes ungefähr sechs Meter beträgt. Ein solcher Stoß ist vor allem in Weichenbereichen nützlich, wo eine größere Genauigkeit bei der Messung der Position erforderlich ist und aufgrund dessen der für die Anordnung des Elektrostoßes verfügbare Raum geringer ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die gemeinsame Einheit neben dem Gleis angeordnet, wie in 7 dargestellt. Die äquivalenten Stromkreise und die Shuntkurven sind genau analog zu den in 3 dargestellten Stromkreisen und Kurven, obwohl der Abstand zwischen den Außenanschlussklemmen des Stoßes verringert ist.
  • 8 zeigt die Komponenten der Tuningeinheit TU.HF für eine zwischen den Schienen installierte Version. Die beiden Funktionen der Tuningeinheit 35, nämlich die Funktion des Aussendens und die Funktion des Empfangens, sind so innerhalb einer gleichen Einheit zusammengefasst. Zwei Schaltungen sind mit dieser Einheit beidseits der Sende-/Empfangsanschlüsse verbunden. Jede dieser Schaltungen kann als ein Kurzschluss oder mit einer höheren Impedanz gemäß der betreffenden Frequenz funktionieren.
  • Der Widerstand und der Drosselwiderstand der Schienen sind durch die Elemente 40 und 41 dargestellt. Der zentrale Tuner des Stoßes weist zwei parallele Stränge auf, wobei der erste Strang ein RLC-Glied 42 und einen Schaltkreis 43 aufweist, der mit dem Sender 44 verbunden ist, wobei der zweite Strang einen Schaltkreis 45 aufweist, der mit dem Empfänger 46 verbunden ist. Die beiden äußeren Tuner umfassen jeweils ein RLC-Glied, jeweils 47 und 48. Ein Widerstand 49 befindet sich zwischen der Tuningeinheit und dem Sender 44. Dies ist eine Vorsichtsmaßnahme, um das Auftreten von stationären Wellen in dem Kabel zu vermeiden.
  • Das Verhalten des Hochfrequenz-Elektrostoßes für den ersten Gleisstromkreis (Frequenz F1) kann wie folgt zusammengefasst werden:
    • – das RLC-Glied 42 ist derart konzipiert, dass die Tuningeinheit äquivalent zu einer Kapazität ist, die das Einstellen auf die Impedanz erlaubt, die von dem Halbstoß auf der rechten Seite des Gleises für eine Frequenz F1 gebildet ist,
    • – das RLC-Glied 48 der Tuningeinheit (rechte Seite) wirkt somit als ein Kurzschluss für die Frequenz F1,
    • – das RLC-Glied 47 der Tuningeinheit (linke Seite) ist äquivalent zu einer hohen Impedanz, welche es durchlässig für diese Frequenz F1 macht,
    • – auf der Frequenz F1 ist der Stoß HF somit äquivalent zu einem klassischen RX-Stoß.
  • Das Verhalten des Hochfrequenz-Elektrostoßes für den zweiten Gleisstromkreis kann wie folgt zusammengefasst werden:
    • – das RLC-Glied 42 ist derart konzipiert, dass die Tuningeinheit äquivalent zu einer Kapazität ist, die das Einstellen auf die Impedanz erlaubt, die von dem Halbstoß auf der linken Seite des Gleises für eine Frequenz F2 gebildet ist,
    • – das RLC-Glied 47 der Tuningeinheit (linke Seite) wirkt somit als ein Kurzschluss für die Frequenz F2,
    • – das RLC-Glied 48 der Tuningeinheit (rechte Seite) ist äquivalent zu einer hohen Impedanz, welche es durchlässig für diese Frequenz F2 macht,
    • – auf der Frequenz F2 ist der Stoß HF somit äquivalent zu einem klassischen TX-Stoß.
  • Die Erfindung zielt ebenfalls auf ähnliche Vorrichtungen wie die Version der 9 ab, welche zwei Signale zugleich empfangen oder welche zwei Signale zugleich aussenden (Tx/Tx-Stöße, Rx/Rx-Stöße). Dies ist beispielsweise der Fall für die in 11 dargestellten Stöße 50 und 51. Die Tuningeinheit des Stoßes 50 ist mit zwei Empfängern 52 verbunden und die Tuningeinheit des Stoßes 51 ist mit zwei Sendern 53 verbunden. Die Funktion der Schaltkreise 43 und 45 wird natürlich an diese verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stoßes angepasst.
  • Beispielsweise benötigte ein Empfänger/Empfänger-Stoß (wie der in 9 dargestellte Stoß 50) zwei identische Schaltkreise anstelle von zwei verschiedenen Schaltkreisen 43 und 45, wie in 10 dargestellt, welche den zentralen Tuner mit zwei Empfängern verbinden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform schlägt die vorliegende Erfindung vor, Niedrigfrequenz- und Hochfrequenzgleisstromkreise übereinander zu legen.
  • Gemäß der in den 10 und 11 dargestellten Ausführungsform wird eine Konfiguration mit vier Niedrigfrequenz-Hochfrequenz-Tunern beschrieben.
  • Der gezeigte Stoß ist ein Stoß mit vier Tunern 100 bis 103. Die Tu100 und 103 bilden einen Sperrkreis für den rechten Gleisstromkreis, der auf der Frequenz F1 arbeitet. F1 ist eine „Niedrig"-Frequenz, d.h. unterhalb von 5 kHz. Aus diesem Grund sind die Tuner 100 und 103 durch einen erheblichen Abstand, beispielsweise 30 m, voneinander getrennt.
  • Die Tuner 101 und 102 bilden einen Sperrkreis für den linken Gleisstromkreis, welcher auf der Frequenz F5 arbeitet. F5 ist eine „Hoch"-Frequenz: sie beträgt zumindest 5 kHz und ist vorzugsweise höher als 20 kHz. Die Tuner sind daher mit einem geringen Abstand, beispielsweise 3 m, angeordnet.
  • Wichtig ist die Positionierung des „Hochfrequenz"-Sperrkreises (Tuner 101 und 102) gegenüber dem „Niedrigfrequenz"-Sperrkreis (Tuner 100 und 104). Das Beispiel der 10 zeigt eine unangemessene Positionierung, wie die Shuntkurven 105 und 106 zeigen. In der schlechtesten Situation (Kurven 105), entsteht ein Mangel an Überlappung der Kurven, was zu einer Unsicherheitszone 107 für die Lokalisierung führt.
  • In 11 ist der Sperrkreis HF (101, 102) gut positioniert. Eine Überlappung der Shuntkurven ist sichergestellt, sogar in der unvorteilhaftesten Situation (Kurven 105).
  • Nach allgemeiner Regel besteht der soeben beschriebene Stoß mit vier Tunern aus:
    • – einem Niedrigfrequenz-Sperrkreis (BF) mit zwei Tunern: einem Kurzschluss und einer Kapazität, die in einer vorbestimmten Reihenfolge angeordnet sind,
    • – einem Hochfrequenz-Sperrkreis (HF), der über den BF-Sperrkreis gelegt ist, d.h. zwischen den Tunern des BF-Kreises, wobei der HF-Sperrkreis ebenfalls zwei Tuner aufweist; einen Kurzschluss und eine Kapazität, die in der umgekehrten Reihenfolge angeordnet sind wie diejenige des BF-Kreises.
  • Vorzugsweise ist der HF-Sperrkreis näher an der Kapazität des BF-Kreises als an den Kurzschluss des BF-Kreises angeordnet.
  • Erfindungsgemäß kann ein HF-Stoß mit drei Tunern ebenfalls über einen Stoß mit zwei Niedrigfrequenz- oder Hochfrequenz-Tunern gelegt werden.
  • 12 zeigt eine andere HF-BF-Kombination. Ein HF-Gleisstromkreis 110 ist über einen BF-Gleisstromkreis 120 gelegt. Der HF-Kreis befindet sich zwischen zwei HF-Eleketrostößen 111 und 112, die jeweils einen ersten Tuner 113 aufweisen, der eine Kapazität für die Frequenz F5 des HF-Kreises ist, und einen zweiten Tuner 114, der ein Kurzschluss für F5 ist. Der Hf-Kreis 110 ermöglicht eine zusätzliche Überwachung des Gleisbereiches, welcher dem Kreis entspricht, beispielsweise um das Sicherheitsniveau in einem Weichenbereich zu erhöhen.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Erfassung des Vorhandenseins oder des Nicht-Vorhandenseins eines Fahrzeugs, wie eines Zuges, das auf einem eisenbahnartigen Gleis fährt mit zwei Schienen, das sich in Form einer Reihe von als Streckenblöcke bezeichneten Gleisstromkreisen darstellt, die durch Elektrostöße voneinander getrennt sind, wobei jeder Stoß eine Trennung zwischen einem ersten Gleisstromkreis, der auf einer ersten Frequenz arbeitet, und einem zweiten Gleisstromkreis, der auf einer zweiten Frequenz arbeitet, bildet, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Frequenzen höher als 10 kHz ist, und dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Elektrostöße ein Stoß mit drei Tunern ist, der zwischen den Schienen angeordnet ist, wobei ein erster Tuner die Rolle eines Kurzschlusses für die erste Frequenz spielt und für die zweite Frequenz durchlässig ist, wobei ein zweiter Tuner die Rolle eines Kurzschlusses für die zweite Frequenz spielt und für die erste Frequenz durchlässig ist, und wobei der mittlere Tuner die Rolle einer Kapazität für jede der beiden Frequenzen spielt.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Nutzfrequenzen eine höhere Frequenz als 20 kHz ist.
  3. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Nutzfrequenzen höhere Frequenzen als 10 kHz und vorzugsweise als 20 kHz sind.
  4. Verfahren zur Erfassung des Vorhandenseins oder des Nicht-Vorhandenseins eines Fahrzeugs, wie eines Zuges, das auf einem eisenbahnartigen Gleis fährt mit zwei Schienen, das sich in Form einer Reihe von als Streckenblöcke bezeichneten Gleisstromkreisen darstellt, die durch Elektrostöße voneinander getrennt sind, wobei jeder Stoß eine Trennung zwischen einem ersten Gleisstromkreis, der auf einer ersten Frequenz arbeitet, und einem zweiten Gleisstromkreis, der auf einer zweiten Frequenz arbeitet, bildet, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Elektrostöße ein Stoß mit vier Tunern ist, welcher zwischen den Schienen angeordnet ist, mit: – einem ersten Tuner (100) und einem zweiten Tuner (103), die einen Sperrkreis für die erste Frequenz bilden, wobei die Frequenz niedriger als 5 kHz ist, wobei der erste Tuner (100) die Rolle eines Kurzschlusses und der zweite Tuner (103) die Rolle einer Kapazität spielt, wobei die Tuner in einer vorgegebenen Reihenfolge angeordnet sind, – einem dritten Tuner (101) und einem vierten Tuner (102), die einen Sperrkreis für die zweite Frequenz bilden, wobei die Frequenz höher als 5 kHz ist, wobei der dritte Tuner (101) die Rolle einer Kapazität und der vierte Tuner (102) die Rolle eines Kurzschlusses spielt, wobei der dritte und der vierte Tuner (101, 102) zwischen dem ersten (100) und dem zweiten (103) Tuner und in umgekehrter Reihenfolge zu derjenigen des ersten und zweiten Tuners (100, 103) angeordnet sind.
  5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, mit: – einem zentralen Tuner mit zwei parallelen Strängen, wobei der erste Strang ein RLC-Glied (42) und einen ersten Schaltkreis (43) aufweist, wobei der zweite Strang einen zweiten Schaltkreis (45) aufweist, – einem Tuner (47) mit einem RLC-Glied, wobei dieser Tuner die Rolle eines Kurzschlusses für eine der beiden Frequenzen spielt und für die zweite Frequenz durchlässig ist, – einem Tuner (48) mit einem RLC-Glied, wobei dieser Tuner die Rolle eines Kurzschlusses für die zweite der beiden Frequenzen spielt und durchlässig für die erste Frequenz ist.
  6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 4, mit: – einem ersten Tuner (100) und einen zweiten Tuner (103), die einen Sperrkreis für die erste Frequenz bilden, wobei die Frequenz niedriger als 5 kHz ist, wobei der erste Tuner (100) die Rolle des Kurzschlusses spielt, und wobei der zweite Tuner (103) die Rolle der Kapazität spielt, wobei die Tuner in einer vorgegebenen Reihenfolge angeordnet sind, – einem dritten Tuner (101) und einem vierten Tuner (102), die einen Sperrkreis für die zweite Frequenz bilden, wobei die Frequenz höher als 5 kHz ist, wobei der dritte Tuner (101) die Rolle einer Kapazität und der vierte Tuner (102) die Rolle eines Kurzschlusses spielt, wobei der dritte und der vierte Tuner zwischen dem ersten (100) und dem zweiten (103) Tuner und in umgekehrter Reihenfolge zu derjenigen des ersten und zweiten Tuners (100, 103) angeordnet sind.
  7. Einsatz des Verfahrens gemäß irgendeinem der vorherigen Ansprüche zur Erfassung des Vorhandenseins oder des Nicht-Vorhandenseins eines eisenbahnartigen Fahrzeuges bei Gleiskonfigurationen mit einer großen Anzahl an Gleisen, wie in Bahnhöfen.
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