-
Magnetische,Gleiskontakteinrichtung zur Achszählung in Eisenbahnanlagen
Die bekannten Systeme magnetischer Gleiskontakteinrichtungen, wie sie beispielsweise
zum Zählen von Fahrzeugachsen verwendet werden, bestehen im wesentlichen aus mehreren
elektro- oder permanentmagnetischen Kreisen mit einem oder mehreren Luftspalten.
Einer der Luftspalte, durch den beispielsweise der Spurkranz eines zu zählenden
Rades hindurchtreten kann, wird beim Raddurchlauf in seiner magnetischen Leitfähigkeit
geändert, wodurch der betreffende magnetische Kreis eine Flußänderung erfährt. Diese
ruft beispielsweise eine Verstimmung von magnetischen Brücken- oder Kompensationsschaltungen,
Induktivitätsstöße oder Induktivitätsänderungen in wechselstromdurchflossenen Spulen
'hervor, wodurch direkt oder indirekt Signal- oder Steuerstromkreise beeinflußt
werden. Die praktischen Ausführungen von Achszähleinrichtungen nach diesen Grundsätzen
sind in den meisten Fällen mit betrieblichen Unzulänglichkeiten behaftet, die im
wesentlichen auf zu geringe Empfindlichkeit zurückgehen, welche entweder überhaupt
oder bei Unter- oder Überschreitung bestimmter Geschwindigkeitsgrenzen auftritt.
Ist aber ein solches Achszählsystem nicht bei allen vorkommenden Geschwindigkeiten
in gleicher Weise empfindlich genug, so ist die einwandfreie und sichere Zählung
nicht mehr gewährleistet.
-
Die Empfindlichkeit einer magnetischen Gleiskontakteinrichtung wird
(abgesehen von den Eigenschaften der nachfolgenden Schaltelemente) von folgenden
Größen bestimmt: z. der absoluten Luftspaltänderung des steuernden magnetischen
Kreises,
2. dem magnetischen Widerstand des Radspurkranzes und der
Schiene, 3. den magnetischen Eigenschaften der einzelnen Teile der Gleiskontakteinrichtung.
-
Zu z : Die Werte der Luftspaltänderung sind durch das Lichtraumprofil
weitgehend festgelegt; zu 2: der magnetische Widerstand von Schiene und Rad ist
dann am kleinsten, wenn diese Teile nur von einem magnetischen Gleichfluß durchsetzt
werden; zu 3 : eine Gleiskontakteinrichtung wird empfindlich, wenn in ihr Teile
verwendet werden, deren magnetischer Widerstand (also die Permeabilität) flußabhängig
ist; die Empfindlichkeit dieser Teile wird um so größer, je größer die Änderungen
der Permeabilität in Abhängigkeit von Änderungen des Flusses werden.
-
Erfindungsgemäß werden die beschriebenen Nachteile dadurch vermieden,
daß zwei permanente Magnete in einem einzigen luftspaltlosen magnetischen Kreis
derart angeordnet sind, daß ein relativ großer -Streufluß auftritt, dessen Veränderung
(wie sie beim Durchlauf eines Radspurkranzes erfolgt) ein dazu geeignetes Schaltorgan
magnetisch beeinflußt. Die beiden Magnete sind mit ihren gleichnamigen Polen im
Kreis gegeneinandergeschaltet, so daß sich im Ruhezustand die Wirkungen beider Magnete
innerhalb des Kreises zum größten Teil aufheben, während sich nach außen hin ein
erheblicher Streufluß ausbildet. Tritt der Spurkranz eines Rades in das Feld der
Streukraftlinien ein, so verlaufen die Streukraftlinien zum Teil durch die Eisenmasse
des Spurkranzes und rufen im magnetischen Kreis eine Flußverlagerung hervor, die
das Schaltorgan, das beispielsweise innerhalb des magnetischen Kreises liegt, entsprechend
beeinflußt. Da der magnetische Kreis in sich geschlossen ist, tritt in ihm bei einer
Flußverlagerung zusätzlich eine merkliche Permeabilitätsänderung auf, wodurch die
Empfindlichkeit der Anordnung wesentlich gesteigert wird.
-
Fig. r zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung. Der
magnetische Kreis wird gebildet aus der Schiene r, den Magneten 2 und 6, dem Schaltorgan
q. und den Verbindungsteilen 3, 5 und 7.
-
Ein Streufluß bildet sich vor allem, ausgehend vom Magneten 2, über
den Kopf der Schiene r, den lichten Raum an der Innenseite der Schiene (der für
den Durchlauf der Spurkränze 8 freigehalten ist) und das Verbindungsstück 3 (teilweise
auch über das Schaltorgan q.) aus. Im Ruhezustand besteht im Schaltorgan q. ein
Fluß, der von beiden Magneten hervorgerufen wird und im Schaltorgan einen bestimmten
Zustand erzeugt. Befindet sich innerhalb der Einrichtung der Spurkranz eines Rades,
so wird durch die Änderung des Streukraftlinienverlaufs die Wirkung des Magneten
2 auf das Schaltorgan geschwächt, während die Wirkung des Magneten 6 verstärkt wird;
dadurch wird im Schaltorgan q. ein anderer Betriebszustand hervorgerufen.
-
Da die Flußverlagerungen im wesentlichen im oberen Teil der Einrichtung
erfolgen, können die Verbindungsstücke 5 und 7 aus Weicheisen bestehen, während
das Verbindungsstück 3 zweckmäßig aus geschichtetem Eisen aufgebaut wird.
-
Als Schaltorgan wird beispielsweise ein Vakuum-Magnetschalter verwendet,
der durch die Flußänderung innerhalb des Schaltorgans in die eine oder andere Endlage
gesteuert wird und durch Schließen oder Öffnen seiner Kontakte gewisse Stromkreise
einer Anzeige- oder Auswerteinrichtung betätigt.
-
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann auch ein Schaltorgan
nach Fig. 2 verwendet werden, das auf einem geschlossenen Eisenkern C zwei Spulen
A und B trägt, die von einem Wechselstrom ausreichend hoher Frequenz
durchflossen sind. Die Spulen A und B sind so geschaltet, daß Änderungen
der Magnetisierung infolge von Flußverlagerungen im magnetischen .Kreis voll in
Änderungen der Amplitude des speisenden Wechselstroms umgesetzt werden, dagegen
Induktionsstromstöße (wie sie bei Beginn und Ende eines Raddurchlaufes auftreten)
im Wechselstromkreis nicht zur Wirkung kommen. Dadurch wird erreicht, daß bei jeder
betrieblichen Beeinflussung des Systems gleich hohe und trapezförmige bzw. annähernd
rechteckige Amplitudenanordnungen erzeugt werden.
-
Die Frequenz des speisenden Wechselstroms muß so hoch liegen, daß
bei einer bestimmten geforderten Höchstgeschwindigkeit eines zu zählenden Rades
der Spurkranz dieses Rades sich mindestens während mehrerer Perioden des Wechselstroms
im Wirkungsbereich der Gleiskontaktanordnung befindet. Der Eisenkern C besteht aus
einem solchen magnetischen Material, daß man durch entsprechende Einstellung des
Arbeitspunktes mit Hilfe der Größe des magnetischen Flusses bei Flußänderung die
größtmögliche Induktivitätsänderung im Wechselstromkreis erreicht. Diese Induktivitätsänderung
kann dann beispielsweise in einer angeschlossenen Anzeige- oder Auswerteinrichtung
bestimmte Wirkungen auslösen.
-
Die Anordnung der Magnete :2 und 6 und des Schaltorgans q. und ihre
Lage zur Schiene muß so getroffen werden, daß das magnetische Feld, welches bei
elektrischem Bahnbetrieb vom Triebrückstrom in der Schiene erzeugt wird, keine Wirkung
auf die Gleiskontakteinrichtung ausübt.