EP0886596B1 - Vorrichtung zum erfassen der positionen von schwenkbaren teilen einer weiche - Google Patents

Vorrichtung zum erfassen der positionen von schwenkbaren teilen einer weiche Download PDF

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EP0886596B1
EP0886596B1 EP97906926A EP97906926A EP0886596B1 EP 0886596 B1 EP0886596 B1 EP 0886596B1 EP 97906926 A EP97906926 A EP 97906926A EP 97906926 A EP97906926 A EP 97906926A EP 0886596 B1 EP0886596 B1 EP 0886596B1
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EP
European Patent Office
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sensor
sensors
positions
signals
switch
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97906926A
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English (en)
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EP0886596A1 (de
Inventor
Kurt Seidl
Josef Frauscher
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Voestalpine Railway Systems GmbH
Original Assignee
Voestalpine VAE GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L5/00—Local operating mechanisms for points or track-mounted scotch-blocks; Visible or audible signals; Local operating mechanisms for visible or audible signals
    • B61L5/10—Locking mechanisms for points; Means for indicating the setting of points
    • B61L5/107—Locking mechanisms for points; Means for indicating the setting of points electrical control of points position

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting the positions of pivotable parts of a switch, e.g. Tongue rails, with at least one sensor, and a method for Signal evaluation of sensors to determine the position of pivotable parts of a switch, by means of this device.
  • DE 35 11 891 A1 describes a device consisting of a electric motor driven single turnout drive, a definable Adjustable and, if applicable, also a definable one Monitoring slide and a sensor arrangement for detecting the Slider end positions and their safety status have become known. With the help of the sensors integrated in the devices monitoring of the end positions and the closed position of the actuating and, if necessary, monitoring slide recognized. The test results are then sent to a tax and Monitoring logic or a controlling signal box passed on, whereby the passability of the switch is determined. A distance measurement the tongue rail to the stock rail does not take place.
  • DE 26 36 359 A1 is a monitoring device for the End positions of swiveling rails of railway switches have become known, with inductive rail switches at certain control points are provided, which of the pivotable Brushed ferromagnetic counterparts arranged over the rail become. Due to the inductively triggered switch triggering be determined whether the pivotable rail is in its end position located.
  • This procedure essentially aims to be premature Wear in the area of the tongue rail through a Detect sensor so that the smallest determined when driving Value of the distance between tongue rail and stock rail saved distance values and limit values are defined and were compared and when exceeded a maintenance signal is triggered after a certain limit value.
  • Possible proximity sensors are inductive or capacitive analog sensors provided.
  • inductive proximity switches are very reliable and wear-free switching elements, however, they can not used to determine the exact position of the moving To determine parts of a switch constantly, but only used to signal whether the switch tongue is the respective one Has reached the end position or not. Because inductive Proximity switches are used in resonant circuits the accuracy of the measurements of the resonant circuit quality, which is strong dependent on external influences and the accuracy of the components is. Complex measures are therefore necessary in order to To increase the redundancy and accuracy of these measuring devices.
  • the present invention aims to provide a measuring device to create the position of the moving parts of a Track continuously measures, being functional can be monitored permanently.
  • a device according to claim 1 is proposed.
  • the device is designed so that the sensor is designed as a continuous distance sensor and that Sensor output with a circuit arrangement for two separate Evaluations is connected, with a first evaluation as a distance evaluation and a second evaluation as a function check of the sensor is formed.
  • the fact that the sensor as continuous distance sensor is formed can be Contrary to measuring sensors, which are only used to determine a All positions of the switch tongue are suitable Acquire exactly over the end range of the respective total adjustment path.
  • a circuit arrangement is provided, wherein by a function check, e.g.
  • the Tongue rail position not linearly dependent on the sensor signal is the distance evaluation in a particularly advantageous manner executed so that it interacts with a characteristic curve query. Thanks to such a characteristic curve query, an exact The tongue rail position can also be determined if the measurement signals are not based on a linear distance law.
  • a particularly preferred development of the measuring device is that the output of at least one other sensor connected to the function control for measuring the idle signal is.
  • a further sensor which is either specially calibrated or with the actual one Distance sensor is identical, is used the accuracy of the measurement of the idle signal and thus the Functional control reliability increased.
  • a switch is a particularly useful one Formed such that at least two distance sensors each at the loading and unloading position of the swiveling parts are arranged on the track. Because now several distance sensors are arranged accordingly, in addition to the functional check in the undamped state also another function check take place in the damped end position. The stake at least two installed in different locations Distance sensors also create the possibility of reliability the function check and the accuracy of the distance measurement with the help of a measured value comparison and / or a Increase averaging. Furthermore, such serves Training to do this, the tongue rails over the entire length of the switch to observe changes in shape, taking the measurements can also take place during the crossing. In this way can determine the overall condition of the switch position and long-term Changes are predetermined.
  • the characteristic curve is designed such that that they each have tolerance ranges for permissible functional areas for the placement and storage of the pivotable parts and that a functional control for the investment and Storage position is done.
  • the idle signal as a calibration variable for the characteristic with Characteristic curve interacts.
  • the idle signal will shift the characteristics themselves that the value of the rest signal equal to the function value at the storage position is a family of curves.
  • Another disturbance in the form of line losses e.g. Prevent voltage drops at the line resistances, are the sensor outputs in an advantageous manner as current outputs educated.
  • the sensor outputs as current outputs are executed, the sensor signals are in the form of light streams that can be further processed.
  • the procedure for evaluating the signals from the sensors essentially consists in that the sensor signals in a characteristic curve calculator the positions are evaluated as functions of the signal values are determined, the signals with the sensor rest signals be compared and the functionality of the sensors is determined and, if applicable, signal values which are outside of tolerance windows specified in the characteristic curves, be used for error messages, the characteristic by comparison with the quiescent current signals within a permissible Tolerance is adapted to the ambient conditions and short-term error messages can be suppressed.
  • a particularly preferred method step in addition monitors the operational readiness of the point machine, whereby an even higher reliability of the point setting device can be achieved.
  • monitors the point machine it is ensured that malfunctions that affect the point machine are due, and not due to age-related wear or other environmental disorders of the tongue splint originate, be recognized in time. So it succeeds Main sources of error, which lead to decommissioning and repair of the rail switch lead constantly and separately from each other to monitor.
  • Another advantageous process step to ensure safe Monitor the function of the closures and the narrowest passage check is that the signals come from different Measurement levels are compared with each other.
  • Fig. 1 shows the arrangement of the invention Device on a rail switch
  • Fig. 2nd shows the basic circuit arrangement of the device for Detect the positions of pivotable parts of a switch
  • Fig. 3 the circuit arrangement is based on a detail the circuit diagram of the electronics board described in more detail. 4 are those on which the characteristic curve query is based Characteristic curves can be seen.
  • Fig. 1 shows two tongue rails 1 and 2 of a rail switch. 3 with a point machine is designated, which the tongues 1st and 2 in the appropriate positions.
  • the for the Detection of the positions of the tongue rails required continuous distance sensors of a measuring plane are 4.5.6 and 7 designated.
  • Two further sensors 6 and 7 are undamped in this switch position. It can be provided that the position of the Tongue oriented by means of a on the rail web Sensor and the position of the remote tongue using a sensor oriented towards the rail foot is determined.
  • the tongue has a much greater position tolerance compared to the adjacent tongue, can for the Measuring the position of the remote tongue over a larger measuring range be provided than with the adjacent tongue.
  • In addition to the position detection takes over the coupling circuit checking the operational readiness the electromechanical or electro-hydraulic one Point machines.
  • Fig. 2 shows that in the system or storage for the stock rail 8 located tongue rails 1 and 2 and each damped 4.5 and undamped according to the tongue rail position 6.7 continuous distance sensors.
  • the distance sensors are, as indicated schematically, designed in two-wire technology, the sensor signal being proportional to it Current is converted, which is not due to the line resistance is falsified.
  • the signals from the sensors are processed and the positions the tongue rail determined.
  • the safety relays 11 are from the outputs 16 of the interconnection and test logic 10 controlled.
  • FIG. 3 again shows the continuously measuring distance sensors 4,5,6 and 7, whose signals on an electronic board 12th to be processed further.
  • the sensor signals with the interposition of input protection circuits 13 and frequency filters 14 two independently of one another working microcontrollers 15 and 17 supplied.
  • the two microcontrollers are in contact with each other Connection.
  • the board outputs 16 control the safety relays 11 on.
  • the microcontrollers manage the actual data technology Processing of the sensor signals by. In here they are, as not shown, the map calculator at the same time integrated, which means the distances of the tongue rails of the stored characteristic curves.
  • Fig. 4 shows the dependence of the tongue rail position in Dependence of the sensor signal present as current. This here The function shown is an operating principle based on quiescent current based on. Quiescent current means that without damping the highest current consumption takes place, which is the largest coordinate value corresponds to the characteristic curves in FIG. 4.
  • Characteristic curve 1 shows the dependence of the path on the current of a primary curve Sensors.
  • characteristic curve 2 has a function again, which is expressed by the aging of the sensor Displacement in the direction of arrow 18 results.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
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  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
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  • Gear Transmission (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Positionen von schwenkbaren Teilen einer Weiche, wie z.B. Zungenschienen, mit wenigstens einem Sensor, sowie ein Verfahren zur Signalauswertung von Sensoren zur Ermittlung der Position von schwenkbaren Teilen einer Weiche, mittels dieser Vorrichtung.
Aufgrund des ständig fortschreitenden Ausbaues der Hochgeschwindigkeitstrassen für Eisenbahnen wachsen insbesonders die Ansprüche an die Kontrolle von Schienenweichen. Um einen sicheren Bahnbetrieb zu gewährleisten, müssen die Überfahrten über die Schienenweichen mit einem höchsten Maß an Sicherheit erfolgen. Hierzu ist unbedingt notwendig, daß die Weichenzungen nach Verschwenken durch entsprechende Stellantriebe ihre Endlagen korrekt einnehmen und auch einhalten. Zur Überprüfung dieser Endlagen wurden bislang Zungenlagemelder mit mechanischen Endschaltern verwendet. Diese mechanischen Vorrichtungen sind jedoch relativ aufwendig, da sie meist in Form von Gestängen ausgeführt sind, welche leicht beschädigt werden und daher häufig gewartet und neu eingestellt werden müssen. Neben diesen mechanisch arbeitenden Lagemeldern sind Einrichtungen bekanntgeworden, welche aus induktiv berührungslos wirkenden Näherungsschaltern aufgebaut sind.
In der DE 35 11 891 A1 ist eine Einrichtung bestehend aus einem elektromotorisch angetriebenen Einzelweichenantrieb, einem festlegbaren Stell- und gegebenenfalls einem ebenfalls festlegbaren Überwachungsschieber und einer Sensoranordnung zum Erkennen der Schieberendlagen und deren Sicherungszustand bekanntgeworden. Mit Hilfe der in die Einrichtungen integrierten Sensoren wird eine Überwachung der Endlagen durchgeführt sowie die Verschlußlage des Stell- und gegebenenfalls Überwachungsschiebers erkannt. Die Prüfergebnisse werden dann an eine Steuer- und Überwachungslogik bzw. ein steuerndes Stellwerk weitergegeben, wobei die Befahrbarkeit der Weiche festgestellt wird. Eine Abstandsmessung der Zungenschiene zur Backenschiene erfolgt nicht.
Aus der DE 26 36 359 A1 ist-eine Überwachungseinrichtung für die Endlagen schwenkbarer Schienen von Eisenbahnweichen bekanntgeworden, wobei an bestimmten Kontrollpunkten induktive Schienenschalter vorgesehen sind, welche von an der schwenkbaren Schiene angeordneten ferromagnetischen Gegenstücken überstrichen werden. Durch die induktiv hervorgerufene Schalterauslösung soll ermittelt werden, ob sich die schwenkbare Schiene in ihrer Endlage befindet.
Aus der EP 0 514 365 B1 geht bereits ein Verfahren zur Überwachung des Zustandes von Schienenweichen und zum Erfassen von vorzeitigem Verschleiß im Bereich der Zungenschiene einer Weiche hervor. Dieses Verfahren zielt im wesentlichen darauf ab, vorzeitigen Verschleiß im Bereich der Zungenschiene durch einen Sensor zu erfassen, sodaß der beim Befahren ermittelte kleinste Wert des Abstandes zwischen Zungenschiene und Backenschiene gespeichert wird, wobei jeweils Abstandswerte und Grenzwerte definiert und miteinander verglichen wurden und bei Überschreiten eines bestimmten Grenzwertes ein Wartungssignal ausgelöst wird. Als mögliche Näherungssensoren werden hierbei induktiv oder kapazitative Analogsensoren vorgesehen.
Diese induktiv wirkenden Näherungsschalter sind zwar sehr zuverlässige und verschleißfreie Schaltelemente, jedoch können sie nicht dazu eingesetzt werden, die exakte Position der beweglichen Teile einer Weiche ständig zu ermitteln sondern werden nur dazu verwandt, zu signalisieren, ob die Weichenzunge die jeweilige Endlage erreicht hat oder nicht. Da induktiv wirkenden Näherungsschalter in Schwingkreise eingesetzt werden, unterliegt die Genauigkeit der Messungen der Schwingkreisgüte, welche stark von äußeren Einflüssen und der Genauigkeit der Bauelemente abhängig ist. Es sind daher aufwendige Maßnahmen notwendig, um die Redundanz und Genauigkeit dieser Meßeinrichtungen zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Meßeinrichtung zu schaffen, welche die Position der beweglichen Teile einer Schiene kontinuierlich mißt, wobei deren Funktionstüchtigkeit permanent überwacht werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Die Vorrichtung ist so ausgeführt, daß der Sensor als kontinuierlicher Abstandssensor ausgebildet ist und daß der Sensorausgang mit einer Schaltungsanordnung für zwei gesonderte Auswertungen verbunden ist, wobei eine erste Auswertung als Abstandsauswertung und eine zweite Auswertung als Funktionskontrolle des Sensors ausgebildet ist. Dadurch, daß der Sensor als kontinuierlicher Abstandssensor ausgebildet ist, lassen sich im Gegensatz zu Meßsensoren, die lediglich zur Ermittlung eines Zustandes geeignet sind, alle Positionen der Weichenzunge über den Endbereich des jeweiligen gesamten Verstellweges exakt erfassen. Für die Signalauswertung ist hierbei eine Schaltungsanordnung vorgesehen, wobei durch eine Funktionskontrolle, z.B. durch Bereitstellen eines Referenzsignales, ermittelt werden kann, ob der Sensor intakt ist und korrekte Meßergebnisse liefert. Die kontinuierliche Bestimmung der Position wird in der Abstandsauswertung durchgeführt, wobei als eine mögliche Methode zur Lageermittlung, die Berechnung der Position in Frage kommt. Zur schnellen Verarbeitung nach Analog-Digitalwandlung in diskreter Form vorliegender Meßwerte werden hierfür üblicherweise leistungsstarke Mikrokontroller mit hoher Taktrate verwendet. Da in der Regel die Zungenschienenposition nicht linear vom Sensorsignal abhängig ist, ist die Abstandsauswertung in besonders vorteilhafter Weise so ausgeführt, daß sie mit einer Kennlinienabfrage zusammenwirkt. Dank einer derartigen Kennlinienabfrage ist eine exakte Ermittlung der Zungenschienenposition auch dann möglich, wenn den Meßsignalen kein lineares Abstandsgesetz zugrundeliegt.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Meßvorrichtung besteht darin, daß der Ausgang wenigstens eines weiteren Sensors zur Messung des Ruhesignales mit der Funktionskontrolle verbunden ist. Dadurch, daß in dieser Weiterbildung ein weiterer Sensor, welcher entweder speziell kalibriert oder mit dem eigentlichen Abstandssensor identisch ist, zum Einsatz gelangt, wird die Genauigkeit der Messung des Ruhesignales und somit die Zuverlässigkeit der Funktionskontrolle gesteigert.
Um die Genauigkeit der Lagebestimmung von schwenkbaren Teilen einer Weiche weiter zu erhöhen, ist eine besonders zweckmäßige Ausbildung derart gestaltet, daß wenigstens zwei Abstandssensoren jeweils an der An- und Ablageposition der schwenkbaren Teile am Gleis angeordnet sind. Dadurch, daß nunmehr mehrere Abstandssensoren entsprechend angeordnet sind, kann neben der Funktionskontrolle im unbedämpften Zustand auch eine weitere Funktionskontrolle in der bedämpften Endlage stattfinden. Der Einsatz wenigstens zweier an unterschiedlichen Orten installierter Abstandssensoren schafft weiters die Möglichkeit die Zuverlässigkeit der Funktionskontrolle und die Genauigkeit der Abstandsmessung mit Hilfe eines Meßwertvergleiches und/oder einer Mittelwertbildung zu erhöhen. Desweiteren dient eine derartige Ausbildung dazu, die Zungenschienen über die gesamte Weichenlänge auf Formänderungen hin zu beobachten, wobei die Messungen auch während der Überfahrt erfolgen können. Auf diese Weise können der Gesamtzustand der Weichenlage festgestellt und langfristige Veränderungen vorherbestimmt werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Kennlinie derart ausgebildet, daß sie jeweils Toleranzbereiche für zulässige Funktionsbereiche für die An- und Ablage der schwenkbaren Teile aufweist und daß eine Funktionskontrolle für die Anlage- und Ablageposition erfolgt. Dadurch, daß Toleranzfenster vorgesehen sind, wird verhindert, daß die Funktionskontrolle bereits bei geringen Abweichungen von der Endlage ein Alarmsignal ausgibt und der Betrieb in eigentlich noch unkritischen Bereichen zu früh beendet wird. Die vorgenommene Ausbildung erlaubt es nunmehr, auch die Veränderungen der Endlagenpositionen kontinuierlich zu kontrollieren und bei Meßwerten innerhalb der Toleranzfenster frühzeitig anstehende Reparatur- bzw. Justiermaßnahmen vorzunehmen. Dadurch kann der Verschleißfortschritt innerhalb der Toleranzgrenzen beobachtet werden, womit sowohl Material als auch Kosten eingespart werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß das Ruhesignal als Kalibriergröße für die Kennlinie mit der Kennlinienabfrage zusammenwirkt. Indem das Ruhesignal dazu verwendet wird, die Kennlinien selbst zu verschieben, daß der Wert des Ruhesignales gleich dem Funktionswert an der Ablageposition ist, entsteht eine Kennlinienschar. Eine solche Selbstjustierung der Kennlinien unter Ausbildung einer Kennlinienschar ermöglicht es, Umgebungs- und Alterseinflüsse auf die Auswertung weitgehend auszuschalten und unverfälschte Positionswerte zu erhalten.
Um eine weitere Störgröße in Form von Leitungsverlusten, z.B. Spannungsabfällen an den Leitungswiderständen, zu verhindern, sind die Sensorausgänge in vorteilhafter Weise als Stromausgänge ausgebildet. Dadurch, daß die Sensorausgänge als Stromausgänge ausgeführt sind, liegen die Sensorsignale in Form von leicht weiterverarbeitbaren Strömen vor.
Um über einen längeren Zeitraum die Tendenzen des Weichenverhaltens festzustellen, d.h. den Verschleiß frühzeitig zu erkennen und die verbleibende Lebensdauer einer Weiche einzuschätzen, ist die Auswerteschaltung in bevorzugter Weise mit einem Speicher verbunden.
Um die sichere Funktion der Verschlüsse zu überwachen und den engsten Durchgang zu überprüfen sind gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung die Abstandssensoren in mehreren Meßebenen angeordnet.
Das Verfahren zur Auswertung der Signale der Sensoren zur Ermittlung der Position von schwenkbaren Teilen einer Weiche mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, besteht im wesentlichen darin, daß die Sensorsignale in einem Kennlinienrechner ausgewertet werden, die Positionen als Funktionen der Signalwerte ermittelt werden, wobei die Signale mit den Sensorruhesignalen verglichen werden und die Funktionsfähigkeit der Sensoren festgestellt wird und gegebenenfalls Signalwerte, welche außerhalb von in den Kennlinien vorgegebenen Toleranzfenstern liegen, für Fehlermeldungen herangezogen werden, wobei die Kennlinie durch Vergleich mit den Ruhestromsignalen innerhalb einer zulässigen Toleranz an die Umgebungsbedingungen angepaßt wird und kurzfristige Fehlermeldungen unterdrückt werden. Indem die Analyse der durch die Sensoren ermittelten Daten sowohl für die Ermittlung des Abstandes als auch für die Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Sensoren bei gleichzeitiger Anpassung der Kennlinie durchgeführt wird, werden die auf die Meßeinrichtung einwirkenden Verfälschungen durch Störgrößen weitgehend eliminiert und dadurch die Meßgenauigkeit in hohem Maße gesteigert. Da nur Signalwerte, welcher außerhalb der in den Kennlinien vorgegebenen Toleranzfenstern liegen, Fehlermeldungen auslösen, wird ein Betriebsbereich innerhalb der Toleranzen definiert, wodurch gewährleistet wird, daß nicht bereits kleine Abweichungen der Zungenschienen von den Endlagen Betriebsunterbrechungen verursachen, obwohl ein fehlerfreier Betrieb hier noch unriskant ist. Ein solches meßtechnisches Verfahren erhöht infolgedessen insgesamt gesehen die Verwendungsdauer der Zungenschienen von Schienenweichen. Verläßt das Signal jedoch den Toleranzbereich, so hat sich entweder die Weichenzunge bewegt oder der Sensor ist defekt. Daß beide Störungen gleichzeitig auftreten, ist im Sinne der Sicherheitsrichtlinien des Eisenbahngesetzes auszuschließen. Soll eine tatsächliche Fehlerquelle ermittelt werden, muß der Sensor im Leerlauf überprüft werden. Dadurch, daß durch Speicherung auch die Dauer der Fehlermeldung ermittelt wird, können Fehlermeldungen die von eventuellem Meßwertausreißern, z.B. in Folge von versehentlich durch Personen oder Tiere verursachter Bedämpfung eines Abstandssensors, herrühren und daher nur kurzfristiger Art sind, unterdrückt werden. Die Betriebsbereitschaft der Schienenweiche wird dann nicht unterbrochen. Auch wird durch die Anordnung und das Auswerteverfahren sichergestellt, daß fehlerhafte Sensoren oder ein Sensorausfall zur Unterbrechung des Betriebes führen.
In einem besonders bevorzugten Verfahrensschritt wird zusätzlich die Betriebsbereitschaft des Weichenantriebes überwacht, wodurch sich eine noch höhere Zuverlässigkeit der Weichenstelleinrichtung erreichen läßt. Durch die Überwachung des Weichenantriebes wird sichergestellt, daß Störungen, welche auf den Weichenantrieb zurückzuführen sind, und nicht von altersbedingtem Verschleiß oder anderen umweltbedingten Störungen der Zungenschiene herrühren, rechtzeitig erkannt werden. Es gelingt also die Hauptfehlerquellen, welche unmittelbar zur Stillegung und Reparatur der Schienenweiche führen, ständig und getrennt voneinander zu überwachen.
Ein weiterer vorteilhafter Verfahrensschritt, um die sichere Funktion der Verschlüsse zu überwachen und den engsten Durchgang zu überprüfen, besteht darin, daß die Signale aus verschiedenen Meßebenen miteinander verglichen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher dargestellt und erläutert. Fig. 1 stellt die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer Schienenweiche dar, Fig. 2 zeigt die prinzipielle Schaltungsanordnung der Vorrichtung zum Erfassen der Positionen von schwenkbaren Teilen einer Weiche dar und in Fig. 3 wird die Schaltungsanordnung anhand eines Ausschnittes des Schaltplanes der Elektronikplatine näher beschrieben. In Fig. 4 sind die der Kennlinienabfrage zugrunde liegenden Kennlinien ersichtlich.
Fig. 1 zeigt zwei Zungenschienen 1 und 2 einer Schienenweiche. Mit 3 ist ein Weichenantrieb bezeichnet, welcher die Zungen 1 und 2 in die entsprechenden Positionen bringt. Die für die Erfassung der Positionen der Zungenschienen erforderlichen kontinuierlichen Abstandssensoren einer Meßebene sind mit 4,5,6 und 7 bezeichnet. Gemäß der schematischen Darstellung ist in jeder Weichenstellung jeweils ein Sensor 5 bei der an der Backenschiene 8 anliegender Zunge 1 und ein Sensor 4 im Bereich der von der Backenschiene 8 abliegenden Zunge 2 bedämpft. Zwei weitere Sensoren 6 und 7 sind in dieser Weichenstellung unbedämpft. Hierbei kann vorgesehen werden, daß die Position der anliegenden Zunge mittels eines auf den Schienensteg hin orientiert Sensors und die Lage der abliegenden Zunge mittels eines auf den Schienenfuß hin orientierten Sensors ermittelt wird. Da erfahrungsgemäß die abliegende Zunge eine deutlich größere Lagetoleranz im Vergleich zur anliegenden Zunge hat, kann für die Messung der Position der abliegenden Zunge ein größerer Meßbereich vorgesehen werden als bei der anliegenden Zunge. Die höhere Auflösung eines Sensors für den kleineren Meßbereich der anliegenden Zunge trägt der hierbei geforderten höheren Meßgenauigkeit Rechnung. Zusätzlich zu der Positionserfassung übernimmt die Koppelschaltung die Überprüfung der Betriebsbereitschaft der elektromechanisch oder elektrohydraulisch wirkenden Weichenantriebe.
Fig. 2 zeigt die sich in der Anlage bzw. Ablage zur Backenschiene 8 befindlichen Zungenschienen 1 und 2 und die jeweils entsprechend der Zungenschienenlage bedämpften 4,5 und unbedämpften 6,7 kontinuierlichen Abstandssensoren. Die Abstandssensoren sind, wie schematisch angezeigt, in Zweidrahttechnik ausgebildet, wobei das Sensorsignal in einen dazu proportionalen Strom umgewandelt wird, welcher nicht durch die Leitungswiderstände verfälscht wird. In einer Verschaltungs- und Prüflogik 10 werden die Signale der Sensoren weiterverarbeitet und die Positionen der Zungenschiene ermittelt. Die Sicherheitsrelais 11 werden von den Ausgängen 16 der Verschaltungs- und Prüflogik 10 angesteuert.
Fig. 3 zeigt wiederum die kontinuierlich messenden Abstandssensoren 4,5,6 und 7, deren Signale auf einer Elektronikplatine 12 weiterverarbeitet werden. Auf dieser Elektronikplatine 12 werden die Sensorsignale unter Zwischenschaltung von Eingangsschutzbeschaltungen 13 und Frequenzfiltern 14 zwei unabhängig voneinander arbeitenden Mikrokontrollern 15 und 17 zugeführt. Zur gegenseitigen Kontrolle und Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Sensoren stehen die beiden Mikrokontroller miteinander in Verbindung. Über eine im weiteren nicht näher erläuterte Schaltungslogik steuern die Platinenausgänge 16 die Sicherheitsrelais 11 an. Die Mikrokontroller führen die eigentliche datentechnische Verarbeitung der Sensorsignale durch. In sie sind hierbei, wie nicht näher dargestellt, gleichzeitig die Kennfeldrechner integriert, welche die Abstände der Zungenschienen mittels der gespeicherten Kennlinien ermitteln.
Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit der Zungenschienenposition in Abhängigkeit des als Strom vorliegenden Sensorsignales. Der hier gezeigten Funktion ist ein auf Ruhestrom aufgebautes Wirkprinzip zugrunde gelegt. Ruhestrom bedeutet, daß ohne Bedämpfung die höchste Stromaufnahme stattfindet, was dem größten Koordinatenwert der Kennlinien in Fig. 4 entspricht. Kennlinie 1 zeigt hierbei die Abhängigkeit des Weges vom Strom einer Urkurve eines Sensors. Kennlinie 2 gibt im Gegensatz dazu eine Funktion wieder, welche sich nach Alterung des Sensors, ausgedrückt durch Verlagerung in Richtung des Pfeiles 18, ergibt. Durch entsprechende meßtechnische Maßnahmen, z.B. durch Vergleich mit dem unabhängig gemessenen Sensorruhestrom, lassen sich die Kennlinien in Richtung des Pfeiles 18 den durch den Altersprozeß bedingten Veränderungen entsprechend adaptiv anpassen. Dadurch, daß zusätzlich zu der Funktionskontrolle durch Erfassung des Ruhestromes des Sensors im unbedämpften Zustand zwei Toleranzfenster für die Bereiche um die Endlagen in der Anlage 19 und Ablage 20 innerhalb des Kennlinienfeldes definiert sind, kann eine stetige Überwachung der Funktionstüchtigkeit der Sensoren sowohl im bedämpften als auch im unbedämpften Zustand stattfinden. Die sich nach Weichenumstellung einstellenden Stromsignale müssen für fehlerfreien Betrieb innerhalb des Stromfensters liegen. Kommt ein Signal nicht innerhalb dieser Toleranzbereiche zu liegen, so ist der Fehler entweder auf eine unzulässige Position der Weichenzunge zurückzuführen oder der Sensor ist defekt. Daß beide Störungen gleichzeitig auftreten, ist im Sinne der Sicherheitsrichtlinien des Eisenbahngesetzes nicht anzunehmen.
In Fig. 1 sind weitere Sensoren 21 und 22 in einer weiteren Meßebene ersichtlich.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Erfassen der Positionen von schwenkbaren Teilen einer Weiche, wie z.B. Zungenschienen (1,2), mit wenigstens einem Sensor (4, 5, 6, 7), dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor als ein Abstandssensor zur kontinuierlichen Erfassung der Position eines schwenkbaren Teils (1, 2) der Weiche über Endbereiche dessen Verstellweges ausgebildet ist und daß der Sensorausgang mit einer Schaltungsanordnung (10) für zwei gesonderte Auswertungen verbunden ist, wobei eine erste Auswertung als Abstandsauswertung und eine zweite Auswertung als Funktionskontrolle des Sensors ausgebildet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsauswertung mit einer die Abhängigkeit einer Zungenschienenposition vom Sensorsignal definierenden Kennlinienabfrage zusammenwirkt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang wenigstens eines weiteren Sensors zur Messung eines Sensorruhesignales in einer der beiden Endpositionen mit der Schaltungsanordnung (10) verbunden ist und mit der Funktionskontrolle des Abstandssensors (4, 5, 6, 7) zusammenwirkt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Abstandssensoren jeweils an der An- und Ablageposition der schwenkbaren Teile in einer gemeinsamen Meßebene am Gleis angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kennlinienabfrage gespeicherte Kennlinien jeweils Toleranzbereiche für zulässige Funktionsbereiche für die An- und Ablage der schwenkbaren Teile aufweisen und daß eine Funktionskontrolle für die Anlage- und Ablageposition erfolgt.
  6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ruhesignal als Kalibriergröße für die Kennlinie mit der Kennlinienabfrage zusammenwirkt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Sensorausgänge als Stromausgänge ausgebildet sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (10) mit einem Speicher verbunden ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Abstandssensoren in mehreren Meßebenen angeordnet sind.
  10. Verfahren zur Signalauswertung von Sensoren zur Ermittlung der Position von schwenkbaren Teilen einer Weiche mittels der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorsignale in einem Kennlinienrechner ausgewertet werden, die Positionen als Funktionen der Signalwerte ermittelt werden, wobei die Signale mit Ruhesignalen der Sensoren verglichen werden und die Funktionsfähigkeit der Sensoren festgestellt wird und gegebenenfalls Signalwerte, welche außerhalb von in den Kennlinien vorgegebenen Toleranzfenstern liegen, für Fehlermeldungen herangezogen werden, wobei die Kennlinie durch Vergleich mit den Ruhesignalen der Sensoren innerhalb einer zulässigen Toleranz an die Umgebungsbedingungen angepaßt wird und kurzfristige Fehlermeldungen unterdrückt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsbereitschaft eines Weichenantriebes (3) zur Positionierung von Zungenschienen zusätzlich überwacht wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale aus verschiedenen Meßebenen miteinander verglichen werden.
EP97906926A 1996-03-12 1997-03-11 Vorrichtung zum erfassen der positionen von schwenkbaren teilen einer weiche Expired - Lifetime EP0886596B1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT468/96 1996-03-12
AT0046896A AT407983B (de) 1996-03-12 1996-03-12 Vorrichtung zum erfassen der positionen von schwenkbaren teilen einer weiche
AT46896 1996-03-12
PCT/AT1997/000051 WO1997033784A1 (de) 1996-03-12 1997-03-11 Vorrichtung zum erfassen der positionen von schwenkbaren teilen einer weiche

Publications (2)

Publication Number Publication Date
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