EP2116098A1 - Verfahren zum abfragen eines messwertes - Google Patents

Verfahren zum abfragen eines messwertes

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EP2116098A1
EP2116098A1 EP08708415A EP08708415A EP2116098A1 EP 2116098 A1 EP2116098 A1 EP 2116098A1 EP 08708415 A EP08708415 A EP 08708415A EP 08708415 A EP08708415 A EP 08708415A EP 2116098 A1 EP2116098 A1 EP 2116098A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
sensors
interrogator
track
signal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08708415A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerd Hein
Georg Kuderewski
Thorsten Niemann
Egid Schneider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP2116098A1 publication Critical patent/EP2116098A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q9/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/40—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture
    • H04Q2209/47—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture using RFID associated with sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/50—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a mobile data collecting device, e.g. walk by or drive by

Definitions

  • the invention relates to a method for interrogating a measured value, wherein the measured value is converted into a modulation signal which influences the reflection property of a sensor antenna, wherein a signal is emitted by means of an interrogation device which is sent back by the sensor antenna and received again by the interrogator and wherein the measured value is determined from the received changed signal.
  • EP 0 720 539 B1 discloses methods with which hazards due to stray currents that can occur on the track systems of DC railways are detected. This z. B. detected disturbances on voltage breakdown fuses.
  • the rails are used for current feedback.
  • the rails are therefore isolated from the ground, that is, from the ground.
  • no current should flow from the rails through the ground into surrounding conductive structures.
  • Such structures may be parts of foundations or tunnels, but also piping systems. Due to the flow of current, these structures, if they are made of metal, can cause corrosion.
  • the insulation between the tracks and the ground may be damaged over time or otherwise electrically bridged so that stray currents can reach the ground and the vulnerable structures.
  • To be able to recognize such stray currents are according to DE 102 36 943 B4 along the railway line several measuring points for electrical voltages between rail and soil arranged. The measured values measured there must then be transferred to an evaluation center. Also according to EP 0 720 539 Bl potential differences between
  • the object of the invention is to modify the known method for interrogating a measured value with a modified backscatter technique in such a way that measured values which are spatially distributed over a large distance can be recognized quickly and reliably, the advantage of Backscatter technique that is at the place where it is measured, only a small power supply device is necessary to continue to be given.
  • the object is achieved according to the invention in that a plurality of measured values are detected by sensors and that the interrogation device is moved past a plurality of sensor antennas in a vehicle or by one person.
  • the sensors can detect any physical quantity. By positioning the interrogation device in a vehicle, the measured values of numerous sensors can then be queried quickly. If the route over which the sensors are distributed is not too large, a person may also carry the interrogator instead of the vehicle.
  • sensors detect measurements on facilities located on a railway line.
  • a query of the measured values from a vehicle is particularly advantageous.
  • the facilities are part of the energy supply system of the railway line. It can be a Catenary system act or in particular a known power supply system for a direct current railway.
  • the sensors detect the electric current from the track system of a direct current train to the ground.
  • the sensors monitor z. B. voltage breakdown fuses, which are located between the track system and the soil.
  • the modified backscatter technique is advantageously particularly well applicable for the detection of hazards caused by stray currents in DC railways.
  • the sensors detect the wear of a contact wire. Again, many sensors are distributed over a long distance, so that detecting the signals from a vehicle is advantageous.
  • the interrogator is in a vehicle that travels along the railway.
  • This vehicle is, for example, a rail vehicle that runs on the track of the railway line.
  • Backscatter technique required movement of the interrogator on the sensors along on that railway track, which is monitored by the sensors.
  • the supply of the interrogator with electrical energy is always guaranteed via the railcar.
  • the vehicle is a road vehicle. This vehicle can drive along the numerous sensors without a rail vehicle obstructing the remaining train traffic on the railway line.
  • the interrogator is housed in a usual rule train.
  • the interrogator is connected to a memory for storing and later reading out the received changed signals.
  • the reading can be done, for example, at a train station, when the vehicle is a rail vehicle.
  • the reading can also be made at any central station.
  • the identity of a sensor antenna is detected by an RFID tag connected to it. This achieves the special advantage that it must be determined exactly at which location which measured value was recorded. This is especially important if z.
  • the advantage is achieved in particular that sensors distributed over a large distance can be interrogated very quickly using the modified backscatter technique.
  • Particularly advantageous is the use of a railway line and there in particular for detecting hazards of stray currents that can occur at DC railway systems.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abfragen eines Messwertes, wobei der Messwert in ein Modulationssignal umgewandelt wird, das die Reflexionseigenschaft einer Sensorantenne beeinflusst. Mittels einer Abfrageeinrichtung wird ein Signal abgestrahlt, das von der Sensorantenne verändert zurückgesendet und mittels der Abfrageeinrichtung wieder empfangen wird. Aus dem empfangenen veränderten Signal wird der Messwert bestimmt. Es ist vorgesehen, dass mehrere Messwerte von Sensoren erfasst werden und dass die Abfrageeinrichtung in einem Fahrzeug oder von einer Person an mehreren Sensorantennen vorbeibewegt wird. Mehrere Sensoren erfassen dabei beispielsweise Messwerte an einer Eisenbahnstrecke. Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Schienenfahrzeug, das auf dem Gleis dieser Eisenbahnstrecke fährt.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Abfragen eines Messwertes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abfragen eines Messwertes, wobei der Messwert in ein Modulationssignal umgewandelt wird, das die Reflexionseigenschaft einer Sensorantenne beeinflusst, wobei mittels einer Abfrageeinrichtung ein Signal abgestrahlt wird, das von der Sensorantenne verändert zu- rückgesendet und mittels der Abfrageeinrichtung wieder empfangen wird und wobei aus dem empfangenen veränderten Signal der Messwert bestimmt wird.
Ein solches z. B. aus der beim Deutschen Patent- und Marken- amt eingereichten Patentanmeldung 10 2007 009 545.9
(2007P03983 DE) bekanntes Verfahren wird als modifizierte Backscatter-Technik bezeichnet. Diese Technik wurde bisher nur für relativ kleine Räume eingesetzt.
Aus der DE 102 36 943 B4 und in ähnlicher Weise aus der
EP 0 720 539 Bl sind Verfahren bekannt, mit denen Gefährdungen durch Streuströme, die an den Gleisanlagen von Gleichstrombahnen auftreten können, erkannt werden. Dabei werden z. B. Störungen an Spannungsdurchschlagssicherungen erkannt.
Üblicherweise dienen bei Gleichstrombahnen die Fahrschienen zur Stromrückführung. Die Fahrschienen sind deshalb gegen Erde, also gegenüber dem Erdreich, isoliert. Es soll nämlich kein Strom von den Fahrschienen aus durch das Erdreich in um- liegende leitfähige Strukturen fließen. Solche Strukturen können Teile von Bauwerkfundamenten oder Tunnelanlagen sein, aber auch Rohrleitungssysteme. Durch den Stromfluss kann es an diesen Strukturen, sofern sie aus Metall bestehen, zu Korrosion kommen. Die Isolation zwischen den Fahrschienen und dem Erdreich kann jedoch im Laufe der Zeit beschädigt oder auf andere Weise elektrisch überbrückt werden, so dass Streuströme zum Erdreich und zu den gefährdeten Strukturen gelangen können. Um solche Streuströme erkennen zu können, sind nach der DE 102 36 943 B4 entlang der Bahnstrecke mehrere Messstellen für elektrische Spannungen zwischen Schiene und Erdreich angeordnet. Die dort gemessenen Messwerte müssen dann zu einer Auswertezentrale übertragen werden. Auch nach der EP 0 720 539 Bl werden Potentialdifferenzen zwischen
Schiene und Erdreich gemessen und diese Messwerte dann zu einer Zentrale übermittelt. Dazu dienen übliche Funksignale.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Ver- fahren zum Abfragen eines Messwertes mit modifizierter Backs- catter-Technik so zu modifizieren, dass Messwerte, die räumlich über eine große Strecke verteilt anfallen, schnell und zuverlässig erkannt werden können, wobei der Vorteil der Backscatter-Technik, dass an dem Ort, an dem gemessen wird, nur eine kleine Energieversorgungseinrichtung notwendig ist, weiterhin gegeben sein soll.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass mehrere Messwerte von Sensoren erfasst werden und dass die Abfrageeinrichtung in einem Fahrzeug oder von einer Person an mehreren Sensorantennen vorbeibewegt wird.
Die Sensoren können dabei eine beliebige physikalische Größe erfassen. Durch die Positionierung der Abfrageeinrichtung in einem Fahrzeug können dann schnell die Messwerte zahlreicher Sensoren abgefragt werden. Falls die Strecke, über die die Sensoren verteilt sind, nicht zu groß ist, kann anstelle des Fahrzeuges auch eine Person die Abfrageeinrichtung tragen.
Beispielsweise erfassen mehrere Sensoren Messwerte an Einrichtungen, die sich an einer Eisenbahnstrecke befinden. Bei einer solchen linearen Anordnung der Sensoren ist eine Abfrage der Messwerte von einem Fahrzeug aus besonders vorteilhaft.
Beispielsweise sind die Einrichtungen Teil der Energieversorgungsanlage der Eisenbahnstrecke. Es kann sich dabei um eine Oberleitungsanlage handeln oder insbesondere um eine bekannte Energieversorgungsanlage für eine Gleichstrombahn.
Beispielsweise erfassen die Sensoren den elektrischen Strom von der Gleisanlage einer Gleichstrombahn zum Erdreich.
Die Sensoren überwachen z. B. Spannungsdurchschlagssicherun- gen, die sich zwischen der Gleisanlage und dem Erdreich befinden .
Die modifizierte Backscatter-Technik ist vorteilhaft besonders gut einsetzbar für das Erkennen von Gefährdungen durch Streuströme an Gleichstrombahnen.
Nach einem anderen Beispiel erfassen die Sensoren die Abnutzung eines Fahrdrahtes. Auch hier sind viele Sensoren über eine lange Strecke verteilt, so dass ein Erfassen der Signale von einem Fahrzeug aus vorteilhaft ist.
Beispielsweise befindet sich die Abfrageeinrichtung in einem Fahrzeug, das die Eisenbahnstrecke entlangfährt.
Dieses Fahrzeug ist beispielsweise ein Schienenfahrzeug, das auf dem Gleis der Eisenbahnstrecke fährt. Damit wird der be- sondere Vorteil erzielt, dass die nach der modifizierten
Backscatter-Technik erforderliche Bewegung der Abfrageeinrichtung an den Sensoren entlang auf derjenigen Eisenbahnstrecke erfolgt, die durch die Sensoren überwacht wird. Die Versorgung der Abfrageeinrichtung mit elektrischer Energie ist dabei über das Schienentriebfahrzeug stets gewährleistet.
Nach einem anderen Beispiel ist das Fahrzeug ein Straßenfahrzeug. Dieses Fahrzeug kann an den zahlreichen Sensoren entlangfahren, ohne dass ein Schienenfahrzeug den übrigen Zug- verkehr auf der Eisenbahnstrecke behindert.
Es ist allerdings auch möglich, dass die Abfrageeinrichtung in einem üblichen Regelzug untergebracht ist. Beispielsweise ist die Abfrageeinrichtung mit einem Speicher verbunden zum Speichern und späteren Auslesen der empfangenen veränderten Signale. Damit wird der Vorteil erzielt, dass die empfangenen veränderten Signale nicht im Fahrzeug ausgewertet werden müssen und auch nicht vom Fahrzeug aus über eine Funkstrecke zu einer Zentrale hin übermittelt werden müssen. Das Auslesen kann beispielsweise an einem Bahnhof erfolgen, wenn es sich bei dem Fahrzeug um ein Schienenfahrzeug handelt. Das Auslesen kann auch an einer beliebigen Zentralstation vorgenommen werden.
Beispielsweise wird die Identität einer Sensorantenne durch ein an diese angeschlossenes RFID-Tag erkannt. Damit wird der besondere Vorteil erzielt, dass genau festzustellen ist, an welchem Ort welcher Messwert erfasst wurde. Das ist besonders wichtig, wenn z. B. Streuströme an einer Bahnstrecke für Gleichstrombahnen erkannt werden sollen. Ein Defekt ist dann nicht nur zu erkennen, sondern auch exakt zu lokalisieren. Erforderliche Reparaturmaßnahmen an einer Isolierung können dann schnell erfolgen.
Mit dem Verfahren zum Abfragen eines Messwertes nach der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, dass mit der modifizierten Backscatter-Technik über eine große Entfernung verteilte Sensoren sehr schnell abgefragt werden können. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz an einer Eisenbahnstrecke und dort insbesondere zum Erkennen von Gefährdungen durch Streuströme, die an Gleichstrombahnanlagen auftreten können.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Abfragen eines Messwertes, wobei der Messwert in ein Modulationssignal umgewandelt wird, das die Re- flexionseigenschaft einer Sensorantenne beeinflusst, wobei mittels einer Abfrageeinrichtung ein Signal abgestrahlt wird, das von der Sensorantenne verändert zurückgesendet und mittels der Abfrageeinrichtung wieder empfangen wird und wobei aus dem empfangenen veränderten Signal der Messwert bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Messwerte von Sensoren erfasst werden und dass die Abfrageeinrichtung in einem Fahrzeug oder von einer Person an mehreren Sensorantennen vorbeibewegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoren an Einrichtungen, die sich an einer Eisenbahnstrecke befinden, Messwerte erfassen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen Teil der Energieversorgungsanlage der Eisenbahnstrecke sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren den elektrischen Strom von der Gleisanlage einer Gleichstrombahn zum Erdreich erfassen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren Spannungsdurchschlagssicherungen überwachen, die sich zwischen der Gleisanlage und dem Erdreich befinden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren die Abnutzung eines Fahrdrahtes erfassen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Abfrageeinrichtung in einem Fahrzeug befindet, das die Eisenbahnstrecke entlangfährt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Schienenfahrzeug ist, das auf dem Gleis der Eisenbahnstrecke fährt.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Straßenfahrzeug ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfrageeinrichtung mit einem Speicher verbunden ist zum Speichern und späteren Auslesen der empfangenen veränderten Signale.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Identität einer Sensorantenne durch ein an diese angeschlossenes RFID-Tag erkannt wird.
EP08708415A 2007-03-06 2008-01-30 Verfahren zum abfragen eines messwertes Withdrawn EP2116098A1 (de)

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