EP0340660A2 - Einrichtung an Gleiswegen zur Erzeugung von Anwesenheitskriterien von schienengebundenen Rädern - Google Patents

Einrichtung an Gleiswegen zur Erzeugung von Anwesenheitskriterien von schienengebundenen Rädern Download PDF

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EP0340660A2
EP0340660A2 EP89107752A EP89107752A EP0340660A2 EP 0340660 A2 EP0340660 A2 EP 0340660A2 EP 89107752 A EP89107752 A EP 89107752A EP 89107752 A EP89107752 A EP 89107752A EP 0340660 A2 EP0340660 A2 EP 0340660A2
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EP
European Patent Office
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receiver coils
rail
transmitter coil
wheel
axis
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EP89107752A
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French (fr)
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EP0340660A3 (en
EP0340660B1 (de
Inventor
Josef Frauscher
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FRAUSCHER JOSEF HYDRAULIK
Original Assignee
FRAUSCHER JOSEF HYDRAULIK
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Publication of EP0340660A3 publication Critical patent/EP0340660A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or train
    • B61L1/16—Devices for counting axles; Devices for counting vehicles
    • B61L1/163—Detection devices
    • B61L1/165—Electrical

Definitions

  • the invention relates to a device on track paths for generating presence criteria for railbound wheels, consisting of a coil system which can preferably be mounted on the inside of the track with an AC-powered transmitter coil, via which voltages can be induced in two assigned receiver coils and whose induction field is via a wheel located in the monitoring area. in particular the shape of the wheel rim of which can be changed so that the voltages induced in the receiver coils change compared to the idle state.
  • a device for actuating relays or axle counting devices is known in which the transmitter and receiver coils are attached to a T-shaped iron core, these transmitter coils on the vertical bar of the core and the two secondary coils on the two horizontal core beams sit and are connected against each other.
  • One horizontal core beam encloses an air gap with the rail, the other horizontal core beam that points away from the rail includes an air gap with a preferably adjustable piece of soft iron, and the soft iron piece, the T-core and the rail are through a soft iron foot magnetically connected.
  • the air gap between the piece of soft iron and the associated horizontal core beam is set so that, in the idle state, the voltages induced in the mutually connected windings cancel each other, whereas when a wheel rim passes between the other T-beam and the rail, the balance is disturbed and an induction current flows, which can be used for relay actuation.
  • a vehicle-operated device for generating presence criteria is known, which is not necessarily operated by wheels and therefore does not have to be arranged in the immediate vicinity of the rail.
  • two systems are again arranged one behind the other in the direction of movement.
  • DE-OS 1 516 589 discloses a device with two transmitting coils through which current flows in opposite directions, the magnetic flux of which flows through one or two receiving coils which are located on a magnetic core common to the transmitting coils.
  • the two opposing magnetic fluxes rise in this arrangement in the idle state, so that no voltage is induced in the receiving coil (s) until the flow balance is disturbed by the presence of a metal object.
  • the device according to the invention differs from the known devices in that the transmitter coil designed as a bar coil is accommodated with the receiver coils in a common housing and the receiver coils are free of ferromagnetic connections with the transmitter coil while maintaining distances from the ends and the axis thereof opposite to the latter Axis are preferably arranged approximately at a right angle and directed against the passage area of the wheel or wheel rim and their induction voltages can be fed to separate inputs of a monitoring circuit.
  • the design according to the invention achieves a directional sensitivity of the entire coil system, the voltages induced in the receiver coils always being greater than zero and being the same size if the device is properly arranged on the rail.
  • the flooding of the Receiver coils change with the presence or the entry of objects with a damping effect into the effective range of the receiver coils, objects present or entering both above and below the receiver coils influencing the induced voltage.
  • the side closer to the transmitter coil is assumed to be the underside of the receiver coils. If there is a damping or damping object underneath the receiver coils, the induction field is deflected as a result of the asymmetrical arrangement of the receiver coils relative to the transmitter coil so that the magnetic induction in the receiver coils and thus the induction voltage increases.
  • a damping object above the receiver coils deflects the magnetic field in the sense that the magnetic induction in the receiver coils and thus the induction voltage is reduced.
  • some of the field lines of the transmitter coil intersect the receiver coils at a certain angle, as a result of which a voltage is induced in the receiver coils.
  • Damping objects change the field density and the angle at which the field lines intersect the receiver coils.
  • the term "effective range" is used below. This effective range is to be understood as the distance of a damping object with a defined minimum size from the transmitter coil that results in a change in the output signal that is greater than signal changes that can occur due to interference, for example due to temperature.
  • the effective range depends on the size of the coils, the quality of the receiver coils and the geometric position of the receiver coils with respect to the transmitter coil.
  • the axes of the receiver coils and the axis of the transmitter coil are preferably in a common plane.
  • the device is advantageous on the rail with parallel to the axis of the transmitting coil and extending from this with the receiver coils mounted on the one hand past the rail head directed towards the passage area of the wheel rim and on the other hand running through the rail foot.
  • the rail foot acts as a damping object below the receiver coils.
  • the damping via the rail foot is also a measure of the correct arrangement of the device according to the invention on the rail. If the device is mounted with receiver coils arranged above the transmitter coil and arranged in the manner described above, the induction voltage of the receiver coils reaches its maximum value in the idle state. If the device is attached closer to the rail, the rail head acts as a damping object in the effective range of the receiver coils and also reduces the induction voltage in the idle state. The passage of a wheel rim through the effective area leads to a characteristic change in the induction voltage.
  • the voltages induced in the two receiver coils or the analog output signals of the device obtained from them are not linked to one another, but rather are fed to separate inputs of a preferably external monitoring circuit and, if necessary, converted there into digital signals during processing.
  • the variables subsequently referred to as output signals not only contain information about the instantaneous value of the induction voltages, but also allow a mutual comparison. Such a possibility of comparing the mutually independent output signals is of essential importance in order to increase the signal safety with regard to component and transmission errors. It is also possible to use the signals to monitor and adjust the correct installation of the device on the rail.
  • a change in the angle around the vertical central axis means that the rail foot only has a partial damping effect on the underside of the receiver coil which is further away from the rail web. Different output signals therefore occur at the two coils.
  • the two receiver coils receive different distances from the rail base, which in turn leads to different output signals.
  • a rotation of the device about the horizontal, parallel to the rail longitudinal axis causes, when the receiver coils are inclined to the rail head, that the rail head enters the effective area above the receiver coils and the rail foot exits the effective area below the receiver coils. This leads to a reduction in the output signals compared to the size that occurs with correct positioning. If the receiver coils are inclined away from the rail head, the rail web enters the effective area below the receiver coils and, because of its larger area and the reduced distance from the coils, causes a greater damping of the underside of the coil, so that the signals increase compared to the normal position.
  • evaluating the signals separately different evaluations can be carried out in the monitoring circuit by comparing the signals with one another or with stored levels. For example, if there is signal equality in the area of a predetermined response level, a signal characterizing the wheel passage through the center of the device can be generated.
  • the housing is mounted on a sample rail that has the same profile as the track rails at the intended place of use.
  • the transmitter coil is excited and the housing is aligned until the induction voltages on the two receiver coils reach a predetermined height range and are equal to one another.
  • a fastening device serving for the final assembly at the place of use is set or manufactured with brackets matching the rail and housing.
  • a device according to the invention is attached to the rails 1 to 3.
  • a transmitter coil S and two receiver coils E1 and E2 are mounted in a common mounting housing, not shown.
  • the coils S, E1 and E2 form a coil system with the longitudinal axis LS of the transmitter coil parallel to the rail 1 to 3 is brought, the central axes A1 and A2 of the receiver coils being arranged perpendicular to the axis LS and intersecting this axis outside the coil S.
  • the coils E1, E2 are arranged at a distance d from the axis LS and at a distance a from the top of the rail head 1.
  • the coil S has a length e.
  • the distance between the axes A1, A2 was designated c.
  • the vertical central axis of the coil system was designated HS.
  • the axes HS, A1, A2 lie at a distance b from the central axis M of the rails 1 to 3.
  • An oscillator O connected to a supply voltage Uv feeds the transmitter coil S with alternating current, so that an alternating magnetic field with the typical field line profile is around the coil S.
  • Rod coil is created.
  • Some of the field lines L intersect the receiver coils at a defined angle, so that induction voltages occur in the receiver coils E1, E2, which are converted into output signals U1, U2 in assigned demodulators D1, D2.
  • the coils S, E1, E2 are firmly anchored in the common housing (not shown) and are free from one another of ferromagnetic connections.
  • the coil axes A1, A2 are directed at the rail foot 3, which is therefore located as a damping metal surface in the effective area under the receiver coils E1, E2.
  • the axes A1, A2 run past the rail head 1 in the exemplary embodiment and are arranged correctly and are directed against the possible passage area of the wheel rim 5. As long as there is no wheel 4 in the effective range, the largest possible output signals U1, U2 occur in the arrangement shown. If a wheel 4 with its wheel flange 5 enters the effective area above the receiver coils E1, E2, it causes a reduction in the output signals U1, U2 as a damping metal object.
  • FIG. 3 shows the course of the output signals U1, U2 at correct arrangement of the device on the rail illustrated during the passage of a wheel 4 with flange 5.
  • the path W is understood to mean the path covered by the center of the axis, with a movement from left to right being assumed with reference to FIG. 1.
  • the coil axes A1 and A2 were equated with the center lines of these coils. As long as there is no wheel flange in the effective range of the coils E1, E2, their output signals U1, U2 reach the maximum value Uo. An incoming wheel enters the effective area above the receiving coil E1 with its flange at point F1.
  • the output signal U1 decreases until the center of the axis is above the coil center, that is to A1, and then increases again from the minimum occurring here to the exit area F2 of the flange 5 from the effective area of the coil E1.
  • the entry point of the wheel rim into the effective area was designated as F3 and the exit point as F4.
  • the signal U2 reaches its minimum when the axis center passes through A2.
  • the signal trains U1, U2 are shifted from each other by the distance c.
  • the axis of the wheel is at the intersection F5 of the two signals U1, U2 exactly in the middle above the receiver coils E1 and E2 and thus on the axis HS.
  • the signal intersection F5 can be detected in an external evaluation circuit, so that an exact location of the wheel center is possible, for example, for exact speed measurements or for hot runner location.
  • the analog output signals U1 and U2 can be processed into digital signals or switching information via an external evaluation circuit.
  • comparator circuits can be provided which carry out both a relative comparison of the output signals U1 and U2 and an absolute comparison of U1 and U2 with one or more internal signal levels.
  • Such a comparison level is indicated by Up in FIG. 3.
  • the comparison level Up can also be used if it is desired to determine whether the receiver coils E1 and E2 are correctly installed, assuming that, when correctly installed, Uo must be greater than Up. Further comparison levels and the relative comparison of the output signals U1 and U2 lead to information about the type and size of an incorrect mounting of the device according to the invention on the rail, about cable errors, etc.
  • the signals according to the invention can also be used to determine the wheel diameter. It was found that the signals U1 and U2 change in their course depending on the wheel diameter, so that clear statements about this wheel diameter can be obtained by appropriate evaluation of the signals.
  • One way of determining the wheel diameter is to record the peak value of the minima of the signals U1 and U2 as well as Uo and the signal value at the intersection F5 of the signals U1 and U2.
  • the ratio of the signal difference Uo - peak value to the signal difference Uo - signal value in F5 results in a parameter that is inversely proportional to the wheel diameter. With smaller wheels, the signal value at F5 is closer to Uo than with larger wheels.
  • the device according to the invention enables a high level of signal security.
  • the device can be cyclically tested for functionality and correct installation.
  • the intensity of the alternating magnetic field of the transmitter coil can be changed compared to the normal state, for example as a function of an external test signal Height-changed output signals U1 and U2 are compared with assigned setpoints, for example comparison level Up, so that reaction signals are generated which allow a statement about the operational readiness of the device according to the invention, including the assigned peripheral devices (e.g. cable path and comparator modules).
  • the supply voltage Uv of the oscillator could be changed to one or more test values if the power output of the oscillator is voltage-dependent.

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Abstract

Die Einrichtung an Gleiswegen zur Erzeugung von Anwesenheitskriterien schienengebundener Räder besteht aus einem an der Innenseite einer Schiene (1, 2, 3) montierbaren Spulensystem (S, E1, E2) mit einer wechselstromgespeisten Sendespule (S), über die in zwei zugeordneten Empfängerspulen (E1, E2) Spannungen induzierbar sind, wobei das Induktionsfeld der Sendespule (S) über ein im Überwachungsbereich befindliches Rad (4, 5) in seiner Form veränderbar ist, so daß sich die Induktionsspannungen in den Empfängerspulen (E1, E2) gegenüber dem Ruhezustand ändern. Zur Erhöhung der Betriebssicherheit, der Empfindlichkeit und zur Schaffung erweiterter Auswertungsmöglichkeiten der Signale sind die Sendespule (S) und die Empfängerspulen (E1, E2) frei von ferromagnetischen Verbindungen angebracht und die Empfängerspulen werden asymmetrisch im Induktionsfeld unter Einhaltung von Abständen von den Enden und der Achse (LS) der Sendespule (S) gegengleich mit zu dieser Achse (LS) geneigten, gegen den Durchgangsbereich des Radkranzes (5) gerichteten Achsen (A1, A2) angeordnet. Für die Induktionsspannungen (U1, U2) der Empfängerspulen (E1, E2) werden gesonderte Eingänge einer Überwachungsschaltung vorgesehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an Gleiswegen zur Erzeugung von Anwesenheitskriterien von schienengebundenen Rädern, bestehend aus einem vorzugsweise an der Schienen­innenseite des Gleises montierbaren Spulensystem mit einer wechselstromgespeisten Sendespule, über die in zwei zugeord­neten Empfängerspulen Spannungen induzierbar sind und deren Induktionsfeld über ein im Überwachungsbereich befindliches Rad, insbesondere dessen Radkranz in seiner Form veränderbar ist, so daß sich die in den Empfängerspulen induzierten Spannungen gegenüber dem Ruhezustand ändern.
  • Bekannte Einrichtungen dieser Art, die auch als Radsensoren oder Schienenkontakte bezeichnet werden, finden ihren Ein­satz für verschiedenste Anwendungen in der Eisenbahnsignal- und Steuertechnik.
  • Aus der DE-PS 869 809 ist eine Einrichtung zum Betätigen von Relais oder Achszählvorrichtungen bekannt, bei der auf einem T-förmigen Eisenkern die Sende- und die Empfängerspulen an­gebracht sind, wobei diese Sendespulen am senkrechten Balken des Kerns und die beiden Sekundärspulen auf den beiden waag­rechten Kernbalken sitzen und gegeneinander geschaltet sind. Der eine waagrechte Kernbalken schließt einen Luftspalt mit der Schiene, der andere, von der Schiene abweisende waag­rechte Kernbalken einen Luftspalt mit einem vorzugsweise verstellbaren Weicheisenstück ein und das Weicheisenstück, der T-Kern und die Schiene sind durch einen Weicheisenfuß magnetisch verbunden. Der Luftspalt zwischen dem Weicheisen­stück und dem zugeordneten waagrechten Kernbalken wird so eingestellt, daß sich im Ruhezustand die in den gegeneinan­dergeschalteten Wicklungen induzierten Spannungen aufheben, wogegen beim Durchgang eines Radkranzes zwischen dem ande­ren T-Balken und der Schiene das Gleichgewicht gestört wird und ein Induktionsstrom fließt, der zur Relaisbetätigung ausgenützt werden kann. Durch Anordnung von zwei entspre­chenden Einrichtungen nebeneinander erhält man die Möglich­keit, die Bewegungsrichtung des Rades festzustellen und aus den Signalen auch die Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu er­mitteln.
  • Aus der AT-PS 358 626 ist eine fahrzeugbetätigte Einrichtung zur Erzeugung von Anwesenheitskriterien bekannt, die nicht zwingend von Rädern betätigt wird und deshalb auch nicht in unmittelbarer Umgebung der Schiene angeordnet werden muß. Es werden Sende- und Empfangsspulen auf Ferritkernen verwendet, wobei jeweils eine Sendespule auf einem Kern und zwei Em­pfangsspulen beidseits des Kernes auf einem im rechten Win­kel zu diesem angeordneten und mit ihm verbundenen gemein­samen Joch angeordnet sind, so daß der von der Sendespule erzeugte magnetische Fluß in zwei Teilfüsse aufgespalten wird, die die Empfangsspulen durchfluten, so daß sich wieder die induzierten Spannungen im unbetätigten Zustand hinsicht­lich Größe und Phasenlage aufheben. Zur Bestimmung der Be­wegungsrichtung und Geschwindigkeit des Fahrzeuges werden wieder zwei Systeme in Bewegungsrichtung hintereinander an­geordnet.
  • Aus der DE-OS 1 516 589 ist eine Einrichtung mit zwei ge­gensinnig zueinander von Strom durchflossenen Sendespulen bekannt, deren Magnetfluß eine oder zwei Empfangsspulen durchflutet, die sich auf einem mit den Sendespulen gemein­samen magnetischen Kern befinden. Die beiden einander ent­gegenwirkenden Magnetflüsse heben sich bei dieser Anordnung im Ruhezustand auf, so daß in der bzw. den Empfangsspulen keine Spannung induziert wird, bis das Flußgleichgewicht durch Anwesenheit eines Metallgegenstandes gestört wird.
  • Aus der AT-PS 378 522 und der DE-PS 1 605 427 sind Schal­tungsanordnungen zur Erzeugung von Achszählimpulsen bekannt, bei denen als Impulsgeber Sendespulen Verwendung finden, die auf der einen Seite einer Eisenbahnschiene zwischen dem Schienenkopf und dem Schienenfuß angeordnet und mit Wechsel­strom gespeist werden. Es ist jeder Sendespule eine Empfän­gerspule entweder auf der gleichen Seite der Schiene, vor­zugsweise aber an der gegenüberliegenden Seite, zugeordnet. Wenn der Laufkranz eines Rades die Schiene den Anordnungsbe­reich der Spulen passiert, erhöht sich auch die Kopplung zwischen der Sende- und Empfängerspule, so daß sich die Em­pfangsspannung erhöht, welche Spannungserhöhung in einer Auswerteschaltung für die Erzeugung von Signalen, Zählim­pulsen usw. ausgenützt werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Einrichtung unterscheidet sich von den bekannten Einrichtungen dadurch, daß die als Stabspule aus­gebildete Sendespule mit den Empfängerspulen in einem gemein­samen Gehäuse untergebracht ist und die Empfängerspulen frei von ferromagnetischen Verbindungen mit der Sendespule unter Einhaltung von Abständen von deren Enden und deren Achse gegengleich mit zu dieser Achse vorzugsweise etwa rechtwin­kelig geneigten und gegen den Durchgangsbereich des Rades bzw. Radkranzes gerichteten Achsen angeordnet sind und ihre Induktionsspannungen getrennten Eingängen einer Überwachungs­schaltung zuführbar sind.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird eine Richtungsem­pfindlichkeit des gesamten Spulensystems erreicht, wobei die in den Empfängerspulen induzierten Spannungen immer größer als Null und bei ordnungsgemäßer Anordnung der Einrichtung an der Schiene gleich groß sein werden. Die Durchflutung der Empfängerspulen ändert sich mit dem Vorhandensein oder dem Eintritt dämpfend wirkender Gegenstände in den Wirkbereich der Empfängerspulen, wobei sowohl oberhalb als auch unter­halb der Empfängerspulen vorhandene bzw. eintretende Gegen­stände die induzierte Spannung beeinflussen. Als Unterseite der Empfängerspulen wird jene Seite angenommen, die der Sen­despule näher liegt. Befindet sich ein dämpfend bzw. bedäm­pfend wirkender Gegenstand unterhalb der Empfängerspulen, so wird dadurch das Induktionsfeld zufolge der asymmetrischen Anordnung der Empfängerspulen zur Sendespule so abgelenkt, daß sich die magnetische Induktion in den Empfängerspulen und damit die Induktionsspannung erhöht. Ein bedämpfend wir­kender Gegenstand oberhalb der Empfängerspulen lenkt das magnetische Feld in dem Sinne ab, daß sich die magnetische Induktion in den Empfängerspulen und damit die Induktions­spannung verringert. Zur Erläuterung kann man annehmen, daß ein Teil der Feldlinien der Sendespule die Empfängerspulen in einem bestimmten Winkel schneidet, wodurch in den Empfän­gerspulen eine Spannung induziert wird. Durch bedämpfend wirkende Gegenstände ändert sich die Felddichte und der Winkel, in dem die Feldlinien die Empfängerspulen schneiden. Zur Erzielung eindeutiger Aussagen wird in der Folge von einem "Wirkbereich" gesprochen. Unter diesem Wirkbereich ist jener Abstand eines bedämpfend wirkenden Gegenstandes mit definierter Mindestgröße von der Sendepule zu verstehen, der eine Ausgangssginaländerung zur Folge hat, die größer ist, als Signaländerungen, die durch Störeinflüsse, z.B. tem­peraturbedingt, auftreten können. Der Wirkbereich ist ab­hängig von der Größe der Spulen von der Güte der Empfänger­spulen und von der geometrischen Lage der Empfängerspulen zu der Sendespule. Vorzugsweise liegen die Achsen der Empfänger­spulen und die Achse der Sendespule in einer gemeinsamen Ebene.
  • Die Einrichtung wird vorteilhaft an der Schiene mit parallel im Abstand von dieser verlaufenden Achse der Sendespule und mit einerseits am Schienenkopf vorbei auf den Durchgangsbe­reich des Radkranzes gerichteten und anderseits durch den Schienenfuß verlaufenden Achsen der Empfängerspulen mon­tiert.
  • Bei dieser Anordnung wirkt der Schienenfuß als bedämpfender Gegenstand unterhalb der Empfängerspulen. Die Bedämpfung über den Schienenfuß ist gleichzeitig ein Maß für die kor­rekte Anordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung an der Schiene. Wird die Einrichtung mit oberhalb der Sendespule angeordneten Empfängerspulen montiert und in der vorstehend beschriebenen Weise angeordnet, so erreicht die Induktions­spannung der Empfängerspulen im Ruhezustand ihren Maximal­wert. Wird die Einrichtung näher an der Schiene angebracht, so tritt der Schienenkopf als bedämpfender Gegenstand in den Wirkbereich der Empfängerspulen und bewirkt auch im Ruhezu­stand eine Verminderung der Induktionsspannung. Der Durch­gang eines Radkranzes durch den Wirkbereich führt zu einer charakteristischen Änderung der Induktionsspannung.
  • Die in den beiden Empfängerspulen induzierten Spannungen bzw. aus ihnen gewonnene analoge Ausgangssignale der Ein­richtung werden nicht miteinander verknüpft, sondern ge­trennten Eingängen einer vorzugsweise externen Überwachungs­schaltung zugeführt und dort gegebenenfalls bei der Verar­beitung zu digitalen Signalen umgeformt. Die in weiterer Folge als Ausgangssignale bezeichneten Größen besitzen nicht nur einen Informationsgehalt über den momentanen Wert der In­duktionsspannungen, sondern erlauben auch einen gegenseiti­gen Vergleich. Eine derartige Vergleichsmöglichkeit der von­einander unabhängigen Ausgangssignale ist zur Steigerung der signaltechnischen Sicherheit im Hinblick auf Bauteil- und Übertragungsfehler von wesentlicher Bedeutung. Es ist über­dies möglich, die Signale zur Überwachung und Einstellung der lagerichtigen Anbringung der Einrichtung an der Schiene zu verwenden.
  • Eine Winkelveränderung um die vertikale Mittelachse be­wirkt, daß der Schienenfuß nur mehr teilweise bedämpfend auf die Unterseite jener Empfängerspule wirkt, die weiter vom Schienensteg entfernt ist. Es treten daher an den beiden Spulen verschiedene Ausgangssignale auf. Durch Verschwenken der Einrichtung um die horizontale Querachse, also die senk­recht auf dem Schienensteg stehende Achse, erhalten die bei­den Empfängerspulen unterschiedliche Entfernungen zum Schie­nenfuß, was wieder zu verschiedenen Ausgangssignalen führt.
  • Eine Verdrehung der Einrichtung um die horizontale, parallel zur Schiene verlaufende Längsachse bewirkt, wenn dabei die Empfängerspulen zum Schienenkopf geneigt werden, daß der Schienenkopf in den Wirkbereich oberhalb der Empfängerspu­len ein- und der Schienenfuß aus dem Wirkbereich unterhalb der Empfängerspulen austritt. Es kommt dadurch zu einer Ver­ringerung der Ausgangssignale gegenüber der bei korrekter Positionierung auftretenden Größe. Werden die Empfängerspu­len vom Schienenkopf weg geneigt, so tritt der Schienensteg in den Wirkbereich unterhalb der Empfängerspulen ein und verursacht wegen seiner größeren Fläche und des verringer­ten Abstandes von den Spulen eine stärkere Bedämpfung der Spulenunterseiten, so daß sich die Signale gegenüber der Normallage vergrößern.
  • Durch gesonderte Auswertung der Signale kann man in der Überwachungsschaltung durch Vergleich der Signale unterein­ander oder mit gespeicherten Pegeln verschiedene Auswer­tungen vornehmen. Man kann etwa bei im Bereich eines vor­gegebenen Ansprechpegels auftretender Signalgleichheit ein den Raddurchgang über die Einrichtungsmitte kennzeichnendes Signal erzeugen.
  • Neben der schon erwähnten möglichen, dauernden oder perio­dischen Überwachung der Einrichtung hinsichtlich der korrek­ten Anbringung an der Schiene wird es auch möglich, die Mon­ tage der Einrichtung an der Schiene zu vereinfachen. Es wird angestrebt, eine sehr rasche Montage zu ermöglichen, um Be­triebsunterbrechungen für die Montage an stark befahrenen Gleiswegen zu vermeiden. Um dies zu erreichen, wird das Ge­häuse an einer das gleiche Profil wie die Gleisschienen am vorgesehenen Einsatzort aufweisenden Musterschiene montiert. Die Sendespule wird erregt und das Gehäuse wird ausgerich­tet, bis die Induktionsspannungen an den beiden Empfänger­spulen einen vorgegebenen Höhenbereich erreichen und unter­einander gleich groß sind. Nach der nun festliegenden Lage des Gehäuses wird eine der Endmontage am Einsatzort dienen­den Befestigungsvorrichtung eingestellt bzw. mit an Schiene und Gehäuse passenden Halterungen angefertigt.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes entnimmt man der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen
    • Fig. 1 eine Schiene eines Geleises mit an der Schieneninnen­seite angebrachter Überwachungseinrichtung,
    • Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1 und
    • Fig. 3 ein Diagramm des Verlaufes der Ausgangssignale der Empfängerspulen beim Durchgang eines Rades in Ab­hängigkeit vom zurückgelegten Weg.
  • In den Fig. 1 und 2 ist eine Schiene mit einem Schienenkopf 1, einem Schienensteg 2 und einem Schienenfuß 3 in dünnen Linien veranschaulicht. Ferner wurde in Fig. 2 ein auf der Schiene geführtes Rad 4 mit seinem Radkranz 5 strichliert angedeutet. An der Schiene 1 bis 3 ist eine erfindungsge­mäße Einrichtung angebracht. Bei dieser Einrichtung sind in einem gemeinsamen, nicht dargestellten Montagegehäuse eine Sendespule S und zwei Empfängerspulen E1 und E2 angebracht. Die Spulen S, E1 und E2 bilden ein Spulensystem, das mit zur Schiene 1 bis 3 paralleler Längsachse LS der Sendespule an­ gebracht wird, wobei die Mittelachse A1 und A2 der Empfän­gerspulen senkrecht zur Achse LS angeordnet sind und diese Achse außerhalb der Spule S schneiden. Die Spulen E1, E2 sind in einem Abstand d von der Achse LS und im Abstand a von der Oberseite des Schienenkopfes 1 angeordnet. Die Spule S weist eine Länge e auf. Der Abstand der Achsen A1, A2 wurde mit c bezeichnet. Die vertikale Mittelachse des Spulensystems wurde mit HS bezeichnet. Die Achsen HS, A1, A2 liegen in einem Abstand b von der Mittelachse M der Schiene 1 bis 3. Ein an einer Versorgungsspannung Uv liegender Oszil­lator O speist die Sendespule S mit Wechselstrom, so daß um die Spule S ein Wechselmagentfeld mit dem typischen Feldli­nienverlauf einer Stabspule entsteht. Ein Teil der Feldlinien L schneidet die Empfängerspulen in einem definierten Winkel, so daß in den Empfängerspulen E1, E2 Induktionsspannungen auftreten, die in zugeordneten Demodulatoren D1, D2 zu Aus­gangssignalen U1, U2 umgeformt werden.
  • Die Spulen S, E1, E2, sind in dem gemeinsamen (nicht darge­stellten) Gehäuse fest verankert und untereinander frei von ferromagnetischen Verbindungen.
  • Wie Fig. 2 zeigt, sind die Spulenachsen A1, A2 auf den Schienenfuß 3 gerichtet, der daher als bedämpfende Metall­fläche im Wirkbereich unter den Empfängerspulen E1, E2 liegt. Die Achsen A1, A2 verlaufen beim Ausführungsbeispiel und bei korrekter Anordnung am Schienenkopf 1 vorbei und sind gegen den möglichen Durchgangsbereich des Radkranzes 5 gerichtet. Solange sich kein Rad 4 im Wirkbereich befindet, treten bei der gezeigten Anordnung die größtmöglichen Aus­gangssignale U1, U2 auf. Tritt ein Rad 4 mit seinem Spur­kranz 5 in dem Wirkbereich oberhalb der Empfängerspulen E1, E2 ein, so ruft er als bedämpfender Metallgegenstand eine Verringerung der Ausgangssignale U1, U2 hervor.
  • In Fig. 3 ist der Verlauf der Ausgangssignale U1, U2 bei korrekter Anordnung der Einrichtung an der Schiene während der Überfahrt eines Rades 4 mit Spurkranz 5 veranschaulicht. Unter dem Weg W wird der vom Achsmittelpunkt zurückgelegte Weg verstanden, wobei bezogen auf Fig. 1 eine Bewegung von links nach rechts angenommen wird. Die Spulenachsen A1 und A2 wurden mit den Mittellinien dieser Spulen gleichgesetzt. Solange sich kein Spurkranz im Wirkbereich der Spulen E1, E2 befindet, erreichen deren Ausgangssignale U1, U2 den Maxi­malwert Uo. Ein ankommendes Rad tritt mit seinem Spurkranz an der Stelle F1 in den Wirkbereich oberhalb der Empfangs­spule E1 ein. Dadurch verringert sich das Ausgangssignal U1, bis sich der Achsmittelpunkt über der Spulenmitte, also auf A1 befindet und nimmt dann von dem hier auftretenden Minimum wieder bis zum Austrittsbereich F2 des Spurkranzes 5 aus dem Wirkbereich der Spule E1 wieder zu. Für Spule E2 wurde der Eintrittspunkt des Radkranzes in den Wirkbereich mit F3 und der Austrittspunkt mit F4 bezeichnet. Das Signal U2 erreicht beim Durchgang des Achsmittelpunktes durch A2 sein Minimum. Die Signalzüge U1, U2 sind gegeneinander um den Abstand c verschoben. Unabhängig vom Raddurchmesser befindet sich die Achse des Rades im Schnittpunkt F5 der beiden Signale U1, U2 genau mittig über den Empfängerspulen E1 und E2 und somit auf der Achse HS. Der Signalschnittpunkt F5 kann in einer externen Auswertungsschaltung detektiert werden, so daß eine genaue Ortung des Radmittelpunktes etwa für exakte Geschwin­digkeitsmessungen oder bei der Heißläuferortung möglich ist.
  • Über eine externe Auswertungsschaltung können die analogen Ausgangssignale U1 und U2 in digitale Signale bzw. Schalt­informationen aufbereitet werden. In einer solchen Auswer­tungsschaltung können Komperatorschaltungen vorgesehen wer­den, die sowohl einen relativen Vergleich der Ausgangsig­nale U1 und U2 als auch einen absoluten Vergleich von U1 und U2 mit einem oder mehreren internen Signalpegeln durchfüh­ren. In Fig. 3 ist mit Up ein solcher Vergleichspegel ange­deutet. Bei getrenntem Vergleich mit U1 und U2 können am Pegel Up bei der Überfahrt eines Rades zwei einander über­schneidende Rechtecksignale erzeugt und z.B für eine rich­tungsabhängige Achszählung verwendet werden. Der Vergleichs­pegel Up kann auch herangezogen werden, wenn man feststellen will, ob die Empfängerspulen E1 und E2 korrekt montiert sind, wobei davon ausgegangen wird, daß bei korrekter Montage Uo größer als Up sein muß. Weitere Vergleichspegel und der re­lative Vergleich der Ausgangssignale U1 und U2 führen zu Informationen über Art und Größe einer unkorrekten Montage der erfindungsgemäßen Einrichtung an der Schiene, über Ka­belfehler usw.
  • Neben den schon beschriebenen, möglichen Auswertungen der erhaltenen Signale, kann man bei der erfindungsgemäßen Ein­richtung auch eine Auswertung der Signale zur Bestimmung des Raddurchmessers vornehmen. Es wurde festgestellt, daß sich die Signale U1 und U2 in ihrem Verlauf abhängig vom Rad­durchmesser ändern, so daß durch entsprechende Auswertung der Signale eindeutige Aussagen über diesen Raddurchmesser gewonnen werden können. Eine Möglichkeit zur Bestimmung des Raddurchmessers besteht darin, den Scheitelwert der Minima der Signale U1 und U2 ebenso wie Uo und den Signalwert im Schnittpunkt F5 der Signale U1 und U2 zu erfassen. Das Ver­hältnis des Signalunterschiedes Uo - Scheitelwert zum Sig­nalunterschied Uo - Signalwert in F5 ergibt eine dem Rad­durchmesser umgekehrt proportionale Kenngröße. Bei kleineren Rädern liegt der Signalwert bei F5 näher bei Uo als bei größeren Rädern.
  • Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird eine hohe sig­naltechnische Sicherheit ermöglicht. Die Einrichtung kann zyklisch auf ihre Funktionsfähigkeit und korrekte Montage getestet werden. Dabei kann bei einem Funktionstest etwa in Abhängigkeit von einem externen Testsignal die Intensität des Wechselmagnetfeldes der Sendespule gegenüber dem Normal­zustand verändert werden, wobei die dabei ebenfalls in ihrer Höhe veränderten Ausgangssignale U1 und U2 mit zugeordneten Sollwerten, etwa Vergleichspegel Up, verglichen werden, so daß Reaktionssignale entstehen, die eine Aussage über die Funktionsbereitschaft der erfindungsgemäßen Einrichtung ein­schließlich der zugeordneten peripheren Einrichtungen (z. B. Kabelweg und Komperatorbaugruppen) ermöglichen. Zur Verän­derung des Wechselmagnetfeldes der Sendespule S könnte etwa die Versorgungsspannung Uv des Oszillators auf einen oder mehrere Testwerte verändert werden, wenn die Leistungsabgabe des Oszillators spannungsabhängig erfolgt.

Claims (5)

1. Einrichtung an Gleiswegen zur Erzeugung von Anwesen­heitskriterien von schienengebundenen Rädern,
bestehend aus einem vorzugsweise an der Innenseite einer Schiene des Gleises montierbaren Spulensystem mit einer wechselstromgespeisten Sendespule,
über die in zwei zugeordneten Empfängerspulen Spannungen induzierbar sind und deren Induktionsfeld über ein im Überwachungsbereich befindliches Rad, insbesondere dessen Radkranz in seiner Form veränderbar ist,
so daß sich die in den Empfängerspulen induzierten Spannungen gegenüber dem Ruhezustand ändern,
und einer die Induktionsspannungen auswertenden Über­wachungsschaltung,
dadurch gekennzeichnet, daß
die als Stabspule ausgebildet Sendespule (S) in Schienenlängsrichtung angeordnet und mit den Empfänger­spulen (E1, E2) in einem gemeinsamen Gehäuse unterge­bracht ist,
und daß die Empfängerspulen (E1, E2) frei von ferro­magnetischen Verbindungen mit der Sendespule unter Einhaltung von Abständen (d) von deren Längsenden und deren Achse (LS) gegengleich mit zu dieser Achse vorzugsweise etwa rechtwinkelig geneigten und gegen den Durchgangsbereich des Rades (4) bzw. Radkranzes (5) gerichteten Achsen (A1, A2) angeordnet sind und ihre Induktionsspannungen getrennten Eingängen der Über­wachungsschaltung zuführbar sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Achsen (A1, A2) der Empfängerspulen (E1, E2) und vorzugsweise auch die Achse (LS) der Sendespule (S) in einer gemeinsamen Ebene liegen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
sie an der Schiene (1 bis 3) mit parallel im Abstand von dieser verlaufender Achse (LS) der Sendespule (S) und mit einerseits am Schienenkopf (1) vorbei auf den Durch­gangsbereich des Radkranzes (5) gerichteten und anderer­seits durch den Schienenfuß (3) verlaufenden Achsen (A1, A2) der Empfängerspulen (E1, E2) montierbar ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
sie mit oberhalb der Sendespule (S) angeordneten Empfängerspulen (E1, E2) montierbar ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Überwachungsschaltung einen Vergleicher für die Induktionsspannungen der Empfängerspulen (E1, E2) oder aus diesen gewonnene Signale (U1, U2) enthält, die bei im Bereich eines vorgegebenen Ansprechpegels auftreten­der Signalgleichheit ein den Raddurchgang über die Einrichtungsmitte kennzeichnendes Signal erzeugen.
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