EP1258411B1 - Induktiver Schienenkontakt - Google Patents

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EP1258411B1
EP1258411B1 EP02360132A EP02360132A EP1258411B1 EP 1258411 B1 EP1258411 B1 EP 1258411B1 EP 02360132 A EP02360132 A EP 02360132A EP 02360132 A EP02360132 A EP 02360132A EP 1258411 B1 EP1258411 B1 EP 1258411B1
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EP
European Patent Office
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filter circuit
input
comparator
limiter
preliminary filter
Prior art date
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EP02360132A
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English (en)
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EP1258411A1 (de
Inventor
Bernd Klose
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Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel Lucent SAS
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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
    • 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
    • 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
    • B61L1/167—Circuit details

Definitions

  • the invention relates to an inductive rail contact.
  • Inductive rail contacts are used in particular in railway signaling in Achsbeatenem. They are used to detect axles of a passing train. Axle counters are used for track vacancy.
  • the linear eddy current brake which is to be used in the ICE3 can be used to couple strong electromagnetic interference pulses to the rail contact receiver head, which facilitates the detection of the useful signals, i. of the axes, can negatively influence.
  • the narrow, pulsed disturbances excite the receiving resonant circuit of the rail contact and it oscillates to resonant frequency with sinusoidal voltage. Since the resonance frequency is equal to the useful frequency and the amplitude is considerably higher than that of the useful signal, the useful signal can no longer be evaluated.
  • the DE 196 41 392 A1 describes a sensor, in particular for use in wheel sensors in railway operation, wherein in the feedback circuit of an oscillator transistor, a filter with high-pass behavior is connected. As a result, low-frequency interference voltages are attenuated, while the higher-frequency sensor voltage can pass unattenuated.
  • the object of the invention is to provide a rail contact, the immunity to interference, especially from a linear eddy current brake is increased.
  • the figure shows a prefilter circuit according to the invention of an inductive rail contact.
  • the pre-filter circuit has an input E and an output A. Output A is connected to the receiving head of the rail contact.
  • Input E is connected to output A via a switch S.
  • the pre-filter circuit includes a rectifier G, a low-pass filter TP, a comparator K, a limiter B, and two ohmic resistors R1, R2.
  • the input of the rectifier G is connected to input E.
  • the output of the rectifier G is connected to the input of the low-pass filter TP.
  • the output of the low-pass filter TP is connected to the positive input of the comparator K.
  • the output of the comparator K is connected to the input of the limiter B.
  • the output of the limiter B is connected to the control input of the switch S.
  • Limiter B has a clock input T, via which the limiter B, a clock signal is supplied.
  • Resistor R1 and resistor R2 are connected in series and form a voltage divider.
  • the one terminal of resistor R1 is connected to a positive reference voltage, the other terminal to the negative input of comparator K and the one terminal of resistor R2.
  • the other port of R2 is connected to input E.
  • the AC input signal at the input E is rectified in the rectifier G, integrated in the low-pass filter TP and then fed to the comparator K.
  • the AC input signal at input E is also supplied via resistor R2 with reduced amplitude comparator K.
  • the switch S opens for the duration of the fault, but at most for the duration defined by limiter B.
  • the permissible ratio of maximum disturbance duration is set to undisturbed duration and thus the maximum duration of an open switch position; m and n are each natural numbers greater than or equal to one.
  • the pre-filter circuit described so far is used to suppress interference during the positive half cycles of the AC input signal at input E.
  • the pre-filter circuit can be extended as follows:
  • the pre-filter circuit is added with an additional rectifier, an additional low-pass filter, an additional comparator, two additional ohmic resistors.
  • the output of the additional rectifier is connected to input E, the input of the additional rectifier to the input of the additional low-pass filter.
  • the output of the additional low-pass filter is connected to the negative input of the additional comparator.
  • the output of the additional comparator is connected to an additional input on the limiter B.
  • the additional resistors are connected in series and form a voltage divider.
  • One terminal of one resistor is connected to a negative reference voltage, the other terminal to the positive input of comparator K and one terminal of another resistor.
  • the other terminal of the other resistor is connected to input E.
  • Limiter B combines the outputs of both comparators with an OR operation and controls switch S for both positive and negative half-wave interference.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)
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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen induktiven Schienenkontakt.
  • Induktive Schienenkontakte werden insbesondere in der Eisenbahnsignaltechnik in Achszählem eingesetzt. Sie dienen der Detektion von Achsen eines vorüberfahrenden Zuges. Achszähler werden zur Gleisfreimeldung eingesetzt.
  • Über die lineare Wirbelstrombremse, die beim ICE3 zur Anwendung kommen soll, können starke, elektromagnetische Störimpulse auf den Empfangskopf des Schienenkontaktes eingekoppelt werden, die die Detektion der Nutzsignale, d.h. der Achsen, negativ beeinflussen können.
  • Die schmalen, impulsförmigen Störungen regen den Empfangsschwingkreis des Schienenkontaktes an und er schwingt auf Resonanzfrequenz mit sinusförmiger Spannung aus. Da die Resonanzfrequenz gleich der Nutzfrequenz ist und die Amplitude erheblich über der des Nutzsignals liegt, ist das Nutzsignal nicht mehr auswertbar.
  • Die DE 196 41 392 A1 beschreibt einen Sensor, insbesondere für die Anwendung bei Radsensoren im Bahnbetrieb, wobei im Rückkopplungskreis eines Oszillatortransistors ein Filter mit Hochpassverhalten geschaltet ist. Dadurch werden niederfrequente Störspannungen bedämpft, während die höherfrequente Sensorspannung ungedämpft passieren kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schienenkontakt zu schaffen, dessen Störfestigkeit gegen Störimpulse, insbesondere von einer linearen Wirbelstrombremse, erhöht ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Schienenkontakt gemäß Patentanspruch 1.
  • Durch Unterbrechen des Signalweges während der kurzzeitigen Störeinwirkung und dem Festhalten des Signals auf dem ungestörten Wert für eine begrenzte Dauer, kann ein ausreichender Störabstand erzielt werden.
  • Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Figur erläutert.
  • Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorfilterschaltung eines induktiven Schienenkontaktes.
  • Die Vorfilterschaltung hat einen Eingang E und einen Ausgang A. Ausgang A ist mit dem Empfangskopf des Schienenkontaktes verbunden.
  • Eingang E ist mit Ausgang A über einen Schalter S verbunden.
  • Die Vorfilterschaltung beinhaltet einen Gleichrichter G, ein Tiefpassfilter TP, einen Komparator K, einen Begrenzer B, sowie zwei ohmsche Widerstände R1, R2.
  • Der Eingang des Gleichrichters G ist mit Eingang E verbunden. Der Ausgang des Gleichrichters G ist mit dem Eingang des Tiefpassfilters TP verbunden. Der Ausgang des Tiefpassfilters TP ist mit dem positiven Eingang des Komparators K verbunden. Der Ausgang des Komparators K ist mit dem Eingang des Begrenzers B verbunden. Der Ausgang des Begrenzers B ist mit dem Steuereingang des Schalters S verbunden.
  • Begrenzer B weist einen Takteingang T auf, über den dem Begrenzer B ein Taktsignal zugeführt wird.
  • Widerstand R1 und Widerstand R2 sind in Reihe geschaltet und bilden ein Spannungsteiler. Der eine Anschluss des Widerstands R1 ist mit einer positiven Referenzspannung verbunden, der andere Anschluss mit dem negativen Eingang von Komparator K und dem einen Anschluss von Widerstand R2. Der andere Anschluss von R2 ist mit Eingang E verbunden.
  • Das Wechselspannungseingangssignal am Eingang E wird im Gleichrichter G gleichgerichtet, Im Tiefpassfilter TP integriert und anschließend dem Komparator K zugeführt.
  • Das Wechselspannungseingangssignal am Eingang E wird zudem über Widerstand R2 mit reduzierter Amplitude Komparator K zugeführt.
  • Überschreitet das Eingangssignal am negativen Eingang des Komparators K das Eingangssignal am positiven Eingang des Komparators K, z.B. auf Grund einer überlagerten Störung, so öffnet der Schalter S für die Dauer der Störung, maximal jedoch für die durch Begrenzer B festgelegten Dauer.
  • Durch Wahl der Widerstandswerte von R1 und R2 wird die Amplitude für das Wirksamwerden der Störungsunterdrückung festgelegt.
  • Durch die Wahl von m und n Takten im Begrenzer B wird das zulässige Verhältnis von maximaler Störungsdauer zu ungestörter Dauer festgelegt und damit die maximale Dauer einer geöffneten Schalterstellung; m und n sind jeweils natürliche Zahlen größer gleich Eins.
  • Auf Grund der relativ langsamen Empfangskopfschaltung wird das Nutzsignal für die Dauer der Störeinwirkung und damit für die Dauer des geöffneten Schalters S festgehalten. Dies bedeutet, dass am Ausgang A bei Öffnen des Schalters S weiterhin der Wert anliegt, der vor dem Öffnen anlag und nicht ein undefinierter Wert, d.h. Ausgang A floated nicht für die Dauer der Öffnung des Schalters S.
  • Die bisher beschriebene Vorfilterschaltung dient zur Unterdrückung von Störungen während der positiven Halbwellen des Wechselspannungseingangssignal am Eingang E. Zur Unterdrückung von Störungen während der negativen Halbwellen des Wechselspannungseingangssignal am Eingang E kann die Vorfilterschaltung wie folgt erweitert werden:
  • Der Vorfilterschaltung werden hinzugefügt ein zusätzlicher Gleichrichter, ein zusätzliches Tiefpassfilter, ein zusätzlicher Komparator, zwei zusätzliche ohmsche Widerstände.
  • Der Ausgang des zusätzlichen Gleichrichters wird mit Eingang E verbunden, der Eingang des zusätzlichen Gleichrichters mit dem Eingang des zusätzlichen Tiefpassfilters. Der Ausgang des zusätzlichen Tiefpassfilters wird mit dem negativen Eingang des zusätzlichen Komparators verbunden. Der Ausgang des zusätzlichen Komparators wird mit einem zusätzlichen Eingang am Begrenzer B verbunden.
  • Die zusätzlichen Widerstände sind in Reihe geschaltet und bilden ein Spannungsteiler. Der eine Anschluss des einen Widerstands ist mit einer negativen Referenzspannung verbunden, der andere Anschluss mit dem positiven Eingang von Komparator K und dem einen Anschluss von anderen Widerstand. Der andere Anschluss des anderen Widerstands ist mit Eingang E verbunden.
  • Auf gleiche Art und Weise werden somit Störungen bei negativen Halbwellen unterdrückt wie bei positiven Halbwellen. Begrenzer B verknüpft die Ausgänge beider Komparatoren dazu mit einer ODER-Verknüpfung und steuert Schalter S sowohl für positive als auch für negative Halbwellenstörungen.

Claims (4)

  1. Induktiver Schienenkontakt, umfassend eine Vorfilterschaitung zur Störungsunterdrückung,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vorfilterschaltung dazu geeignet ist, bei Auftreten einer Störung im Wechselspannungseingangssignal ein Weiterleiten des Wechselspannungseingangssignals zu unterdrücken,
    wobei zwischen einem Eingang (E) und einem Ausgang (A) der Vorfilterschaltung ein Schalter (S) vorgesehen ist,
    und wobei die Vorfilterschaltung dazu ausgebildet ist, bei Auftreten einer Störung im Wechselspannungseingangssignal den Schalter (S) zu öffnen.
  2. Induktiver Schienenkontakt gemäf3 Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorfilterschaltung eine Reihenschaltung aus einem Gleichrichter (G), einem Tiefpassfilter (TP), einem Komparator (K) und einem Begrenzer (B) beinhaltet sowie einen Spannungsteiler (R1, R2), über den das Wechselspannungseingangssignal dem negativen Eingang des Komparators mit reduzierter Amplitude zuführbar ist, und dass der Schalter (S), der zwischen Eingang (E) und Ausgang (A) der Vorfilterschaltung geschaltet ist, über den Begrenzer (B) angesteuert wird.
  3. Induktiver Schienenkontakt gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzer (B) geeignet ist, die Dauer der Öffnung des Schalters (S) für jedes Auftreten einer Störung auf eine maximale, durch den Begrenzer (B) festgelegte Dauer zu begrenzen.
  4. Induktiver Schienenkontakt gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vofilterschaltung eine Reihenschaltung aus einem weiteren Gleichrichter, einem weiteren Tiefpassfilter, einem weiteren Komparator beinhaltet sowie einen weiteren Spannungsteiler, über den das Wechselspannungseingangssignal dem positiven Eingang des weiteren Komparators mit im Betrag reduzierter Amplitude zuführbar ist, und dass der weitere Gleichrichter mit dem Eingang der Vorfitterschaltung verbunden ist und der Ausgang des weiteren Komparators mit dem Begrenzer (B).
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