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Gegenstand der Erfindung
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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.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls zugehörige Ausrüstungen zum Durchführen des
Verfahrens.
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Technologischer Hintergrund
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Derzeit
bestehen die vorgeschlagenen Vorrichtungen zur Erfassung des Vorhandenseins
oder Nicht-Vorhandenseins im Wesentlichen aus mechanischen Vorrichtungen,
wie Achsenzählern.
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Ziele der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine neue Konfiguration für elektrische
Ausstattungen vorzuschlagen, die nicht die Nachteile des Standes
der Technik aufweist.
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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.
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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.
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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.
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Die
vorliegende Erfindung strebt ebenfalls danach, das Übereinanderlegen
von Gleisstromkreisen zu ermöglichen.
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Kennzeichnende Hauptelemente
der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ein
letzter Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht aus einer
Vorrichtung zur Umsetzung der hier oben beschriebenen Verfahren.
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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.
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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.
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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.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 stellt
ein mit Elektrostößen mit
2 Tunern (gemäß einer
Konfiguration 2 + 2 Tuner) versehenes Gleis dar.
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Die 2 stellen
eine Ausführung
gemäß 1 und
ihre Funktionsweise dar, wobei:
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2a ein Gleis mit zwei Streckenblöcken darstellt,
die durch Elektrostöße mit zwei
Tunern voneinander getrennt sind,
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die 2b und 2c die
Gleisstromkreise entsprechend den beiden von einem Elektrostoß mit zwei
Tunern getrennten Streckenblöcken
darstellen,
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2d die Potentiale der Signale in den beiden
Gleisstromkreisen, und zwar unter Verwendung dieses Stoßes mit
zwei Tunern darstellt,
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2e die Shuntkurven für einen Stoß mit zwei Tunern darstellt.
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Die 3 stellen
eine Ausführungsform,
bei welcher ein Elektrostoß mit
3 Tunern eingesetzt wird, und ihre Funktionsweise dar, wobei:
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3a ein Gleis mit zwei Streckenblöcken darstellt,
die durch einen Elektrostoß mit
drei Tunern voneinander getrennt sind,
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die 3b und 3c die
Gleisstromkreise entsprechend den beiden von einem Elektrostoß mit drei Tunern
getrennten Streckenblöcken
darstellen,
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3d die Potentiale der Signale in den beiden
Gleisstromkreisen für
einen Elektrostoß mit drei
Tunern darstellt, und
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3e die Shuntkurven für einen Elektrostoß mit drei
Tunern darstellt.
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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.
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Die 6 und 7 stellen
zwei bevorzugte Ausführungsformen
eines Hochfrequenz-Elektrostoßes
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung dar.
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8 stellt
die Hauptelemente eines Hochfrequenz-Elektrostoßes mit 3 Tunern gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung dar.
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9 stellt
ein Beispiel für
3-Tuner-Stöße dar,
welche zwei Signale zugleich empfangen oder aussenden können.
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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.
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12 stellt
eine besondere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar, bei welcher eine Übereinanderlegung
eines Hochfrequenz-Gleisstromkreises in einem Niedrigfrequenz-Gleisstromkreis
vorgenommen wird.
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Detaillierte Beschreibung
mehrerer bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform schlägt die vorliegende
Erfindung vor, Niedrigfrequenz- und Hochfrequenzgleisstromkreise übereinander
zu legen.
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Gemäß der in
den 10 und 11 dargestellten
Ausführungsform
wird eine Konfiguration mit vier Niedrigfrequenz-Hochfrequenz-Tunern
beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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In 11 ist
der Sperrkreis HF (101, 102) gut positioniert.
Eine Überlappung
der Shuntkurven ist sichergestellt, sogar in der unvorteilhaftesten
Situation (Kurven 105).
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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.
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Vorzugsweise
ist der HF-Sperrkreis näher
an der Kapazität
des BF-Kreises als an den Kurzschluss des BF-Kreises angeordnet.
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Erfindungsgemäß kann ein
HF-Stoß mit
drei Tunern ebenfalls über
einen Stoß mit
zwei Niedrigfrequenz- oder Hochfrequenz-Tunern gelegt werden.
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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.