EP2349810A1 - Radsensor - Google Patents

Radsensor

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Publication number
EP2349810A1
EP2349810A1 EP09736400A EP09736400A EP2349810A1 EP 2349810 A1 EP2349810 A1 EP 2349810A1 EP 09736400 A EP09736400 A EP 09736400A EP 09736400 A EP09736400 A EP 09736400A EP 2349810 A1 EP2349810 A1 EP 2349810A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
sensor
wheel
rail
sensor coil
Prior art date
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Granted
Application number
EP09736400A
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English (en)
French (fr)
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EP2349810B1 (de
Inventor
Rainer Freise
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2349810A1 publication Critical patent/EP2349810A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2349810B1 publication Critical patent/EP2349810B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • B61L1/162—Devices for counting axles; Devices for counting vehicles characterised by the error correction
    • 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

  • Corresponding wheel sensors have at least one sensor coil, which is arranged in an electrical oscillating circuit and fed with an alternating current.
  • the iron mass of a passing wheel or a passing axle leads to a damping of the magnetic field of the sensor coil, so that a drive through a wheel on the basis of a change caused by the properties, such as the vibration amplitude or the quality of the electrical resonant circuit is detectable.
  • inductively operating wheel sensors are relatively sensitive to inductively coupled noise voltages on the working frequency, as they can be caused for example by rail currents.
  • the return current of a locomotive through the rail or the harmonic content of this return conductor current cause a disturbance signal in the form of a beat.
  • such a beating is usually difficult to distinguish from a signal caused by wheeling.
  • working on an inductive active principle wheel sensors can be disturbed in practice, for example, by arranged in their vicinity sensors with the same operating frequency;
  • disturbances can also be caused or induced by pulse-like high commutation current edges of the rail current or by lines and transformers of passing trains.
  • the present application relates to a wheel sensor, in particular for train detection systems, with at least one sensor device with an AC powered sensor coil sensitive to an inductive interaction of the sensor coil with rolling wheels of rail vehicles sensitive electrical resonant circuit and a further coil with the sensor coil for the suppression of external interference in a Counter circuit is connected.
  • Such a wheel sensor is known from published German patent application DE 101 37 519 A1.
  • the known wheel sensor on two coils having substantially the same geometry and the same number of turns, the coils overlap relative to a mounted on the rail wheel sensor in the rail longitudinal direction and are connected in a counter circuit.
  • both coils are involved in wheel detection and, in the case of an interference field caused by a rail current, for example, essentially passes through equally strong alternating magnetic fields, which are thus compensated due to the counter-switching of the coils.
  • the present invention has for its object to provide an alternative or further wheel sensor of the aforementioned type with particularly good interference suppression.
  • a wheel sensor in particular for train detection systems, having at least one sensor device with an alternating current fed sensor coil of an inductive interaction of the sensor coil with passing wheels of rail vehicles.
  • sensitive electrical resonant circuit and a further coil which is connected to the sensor coil for suppressing external interference fields in a counter circuit, wherein the further coil is arranged below the sensor coil and the distance between the further coil and the sensor coil is at least one third of the inner diameter of the sensor coil ,
  • the further coil of the wheel sensor is thus arranged below the sensor coil, wherein the distance between the further coil and the sensor coil is at least one third of the inner diameter of the sensor coil.
  • the indication "below” with respect to the arrangement of the further coil to the sensor coil refers to the alignment of a wheel sensor properly mounted in the rail area This means that the longitudinal axis of the sensor coil is usually substantially perpendicular to the longitudinal direction of the rail.
  • the further coil is not laterally in the wheel sensor according to the invention It is of great importance for the functionality of such an arrangement that the distance between the further coil and the sensor coil is at least one-third of the distance between the other coil and the sensor coil s inside diameter of the sensor coil is, otherwise a sufficient sensitivity of the sensor coil is not guaranteed on surveillancerollende wheels. This results from the fact that with a shorter distance of the superimposed coils due to the mutual induction taking place a nearly complete ge compensation would be made in the event of damp
  • the further coil is arranged below the sensor coil and at the same time the distance between the further coil and the sensor coil is at least one third of the inner diameter of the sensor coil, it is now advantageously ensured that the further coil is a compensation coil with respect to its function ie essentially only the compensation of interference fields, in particular of rail currents, is used.
  • the further coil has a larger distance to a wheel or wheel flange of a wheel to be detected, and thus its magnetic field is not or only comparatively slightly influenced by the passing iron mass.
  • the magnetic field of a rail current circulating the rail flows through both coils, i. the sensor coil and the other coil, in opposite directions and thus at least largely compensated.
  • advantageously also disturbances from other sources are compensated by the arrangement of the coils in the wheel sensor. This concerns, for example, disturbances caused by current cables running in the vicinity of the sensor or possible interference effects of adjacent sensors.
  • the wheel sensor according to the invention has the advantage that the superimposed arrangement of the coils leads to the fact that for each of the coils, ie both for the sensor coil and for the further coil, the housing length of the wheel sensor in the rail longitudinal direction can be fully utilized , This allows a particularly large Einwirks the professionrollenden wheel, whereby a particularly high sensitivity of the wheel sensor is achieved. This applies in particular also in the case of a lateral offset of the iron mass to be detected caused by differently worn wheel rims.
  • the wheel sensor according to the invention is configured such that the further coil is arranged such that its longitudinal axis runs parallel to that of the sensor coil. Due to the fact that the winding planes of the sensor coil and the further coil are parallel or at least substantially parallel to one another in this case, a particularly good compensation of interference fields is achieved.
  • the wheel sensor according to the invention is so pronounced that the further coil is arranged such that its longitudinal axis corresponds to that of the sensor coil.
  • the longitudinal axes of the further coil and the sensor coil coincide, i. that the two coils are arranged centrally above one another. This is preferred since, in particular, for rail currents which generate a field symmetrical to the rail, the best possible compensation of the resulting magnetic interference field or of the resulting interference voltage induced by the magnetic interference field is made possible.
  • the sensor coil has a core.
  • the wheel sensor according to the invention is designed such that the sensor coil is an air-core coil.
  • the further coil is also described with regard to the further coil.
  • the further coil is an air-core coil.
  • the sensor coil and the further coil can be coils of the same type.
  • the further coil differs from the sensor coil with respect to its type, in particular its geometry and / or its number of turns. This is advantageous because the magnetic field generated by a rail current due to the
  • Rail geometry usually has a height dependence.
  • the other coil has the same shape or shape, ie. in particular their geometry, and / or their number of turns differs from the sensor coil, as this allows an optimal compensation of disturbances.
  • the wheel sensor according to the invention can also be embodied such that at least two sensor devices spaced apart from one another are mounted in the rail longitudinal direction relative to a wheel sensor mounted in the rail region.
  • This offers the advantage that by means of the at least two sensor devices, which each have a sensor coil and a further coil, a determination of the direction of travel of the passing wheel is made possible.
  • the two sensor devices or sensor channels generate successively time-offset signals when they are passed through a wheel of a rail vehicle, which signals can be used in a subsequent evaluation unit for detecting the direction of travel of the rail vehicle.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of an on the
  • Figure 2 is a side perspective view of a mounted on a rail second embodiment of a wheel sensor according to the invention with two sensor devices.
  • Figure 1 shows a schematic sectional view of a first embodiment of a mounted on the rail wheel sensor according to the invention. Shown is in a section perpendicular to the rail longitudinal direction, a wheel sensor 1, which has a sensor coil 2 and a further coil 3. The sensor coil 2 and the further coil are arranged in a housing 4 of the wheel sensor 1, the wheel sensor 1 or the housing 4 of the wheel sensor 1 being fastened by means of fastening means 5 to a rail 10.
  • the sensor coil 2 is fed by an alternating current and is part of a sensitive to an inductive interaction of the sensor coil 2 with regardrollenden wheels resonant circuit.
  • the sensor coil 2 is connected to suppress interference fields with the other coil 3 in a counter circuit.
  • FIG. 1 omits not only the illustration of the aforementioned electrical components or connections, but moreover also a reproduction of further components of the wheel sensor 1 which are known per se. This applies, for example, to an optionally in the wheel Sensor 1 existing monitoring or evaluation circuit and cable guides from and to the wheel sensor. 1
  • the wheel sensor 1 is shown in its position on the rail when crossing a wheel 20 having a flange 21. As shown in FIG. 1, the sensor coil 2 of the wheel sensor 1 is positioned on the rail 10 in such a way that the field of the sensor coil 2 is damped or damped by the wheel flange 21 of the wheel 20.
  • the further coil 3 is arranged below the sensor coil 2 in relation to a wheel sensor 1 mounted or mounted on the rail.
  • the distance A between the sensor coil 2 and the further coil 3 is at least one third of the inner diameter D of the sensor coil 2. This ensures that the influence of the further coil 3 with respect to a wheel detection is sufficiently low, so that a otherwise due to the countercurrent of the sensor coil 2 and the further coil 3 caused reduction of the sensitivity or the operability of the wheel sensor 1 with respect to wheels to be detected 20 or flanges 21 of wheels 20 is avoided.
  • the further coil 3 substantially does not contribute to the wheel detection, but at least mainly serves the compensation of interference fields, in particular the rail current compensation.
  • both the sensor coil 2 and the further coil 3 are air-core coils, thereby avoiding problems that arise in may occur due to saturation effects in coils with iron cores.
  • the sensor coil 2 and the further coil 3 are arranged with respect to their type, i. in particular their geometry and / or their number of turns, from each other. This can advantageously be used to achieve an optimum interference field compensation as a function of the respective rail profile.
  • the background here is that, for example, the magnetic field caused by a rail current is generally not height-dependent due to the rail geometry, so that the voltage induced in the sensor coil 2 when using similar coils will usually deviate from the voltage induced in the further coil 3.
  • Figure 2 shows a perspective side view of a mounted on a rail second embodiment of a wheel sensor according to the invention with two sensor devices.
  • the illustrated wheel sensor 1 has two sensor coils 2 and 6 and two further coils 3 and 7, which are housed in the housing 4 of the wheel sensor 1.
  • the coils 2 and 3 as well as the coils 6 and 7 are part of a sensor device, ie the illustrated wheel sensor 1 has two sensor devices.
  • the sensor coil 2 or 6 of the respective sensor device with the respective further coil 3 or 7 of the respective Sensor device connected in a counter circuit, so that interference fields are compensated.
  • the wheel sensor 1 has two sensor devices, due to a temporal correlation of the signals detected by the sensor devices, it becomes possible to determine the direction of travel of a passing wheel or of a rail vehicle rolling past it. Due to this, the wheel sensor shown is particularly suitable for use in the context of train detection systems.
  • the wheel sensor 1 is advantageous to the extent that externally induced disturbances are largely suppressed because they affect both the sensor coil 2 and 6 and the further coil 3 and 7 substantially equally.
  • These include in particular rail currents, since the symmetry of the coupling is particularly high here.
  • disturbances of other sources can be compensated advantageously.
  • the superimposed arrangement of the coils of a sensor device advantageously makes it possible, in an embodiment with only one sensor device, for each of the coils, i. For example, both for the sensor coil 2 and for the further coil 3, the length of the housing 4 in the rail longitudinal direction can be fully utilized.
  • the wheel sensor according to the invention advantageously also allows a particularly compact design, i. a particularly small housing length in the rail longitudinal direction to realize. This is particularly advantageous in situations where space is limited on the track.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (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 einen Radsensor (1), insbesondere für Gleisfreimeldeanlagen, mit mindestens einer Sensoreinrichtung mit einer wechselstromgespeisten Sensorspule (2, 6) eines auf eine induktive Wechselwirkung der Sensorspule (2, 6) mit vorbeirollenden Rädern (20) von Schienenfahrzeugen empfindlichen elektrischen Schwingkreises sowie einer weiteren Spule (3, 7), die mit der Sensorspule (2, 6) zur Unterdrückung von äußeren Störfeldern in einer Gegenschaltung verbunden ist. Erfindungsgemäß ist hierbei die weitere Spule (3, 7) unterhalb der Sensorspule (2, 6) angeordnet, wobei der Abstand (A) zwisehen der weiteren Spule (3, 7) und der Sensorspule (2, 6) zumindest ein Drittel des Innendurchmessers (D) der Sensorspule (2, 6) beträgt.

Description

Beschreibung
Radsensor
Der Einsatz von nach dem Prinzip des induktiven Näherungsschalters arbeitenden Radsensoren ist im Bereich der Eisenbahnüberwachungsanlagen, insbesondere der Gleisfreimeldeanlagen, weit verbreitet. Entsprechende Radsensoren weisen zumindest eine Sensorspule auf, die in einem elektrischen Schwing- kreis angeordnet und mit einem Wechselstrom gespeist ist. Die Eisenmasse eines vorbeirollenden Rades beziehungsweise einer vorbeirollenden Achse führt zu einer Bedämpfung des Magnetfelds der Sensorspule, so dass eine Befahrung durch ein Rad anhand einer hierdurch verursachten Änderung der Eigenschaf- ten, wie beispielsweise der Schwingamplitude oder der Güte, des elektrischen Schwingkreises nachweisbar ist.
Üblicherweise sind induktiv arbeitende Radsensoren vergleichsweise empfindlich gegenüber induktiv eingekoppelten Störspannungen auf der Arbeitsfrequenz, wie sie beispielsweise durch Schienenströme verursacht werden können. So kann zum Beispiel der Rückleiterstrom einer Lokomotive durch die Schiene beziehungsweise der Oberwellenanteil dieses Rückleiterstroms ein Störsignal in Form einer Schwebung verursachen. Eine solche Schwebung lässt sich bei induktiven Radsensoren üblicherweise nur schwer von einem Signal unterscheiden, das durch eine Befahrung durch ein Rad verursacht ist. Darüber hinaus können nach einem induktiven Wirkprinzip arbeitende Radsensoren in der Praxis beispielsweise auch durch in ihrer Nähe angeordnete Sensoren mit gleicher Arbeitsfrequenz gestört werden; weiterhin können Störungen auch durch impulsartig auftretende hohe Kommutierungsstromflanken des Schienenstroms oder durch Leitungen und Transformatoren von vorbeifahrenden Zügen verursacht beziehungsweise induziert werden. Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Radsensor, insbesondere für Gleisfreimeldeanlagen, mit mindestens einer Sensoreinrichtung mit einer wechselstromgespeisten Sensorspule eines auf eine induktive Wechselwirkung der Sensorspule mit vorbeirollenden Rädern von Schienenfahrzeugen empfindlichen elektrischen Schwingkreises sowie einer weiteren Spule, die mit der Sensorspule zur Unterdrückung von äußeren Störfeldern in einer Gegenschaltung verbunden ist.
Ein solcher Radsensor ist aus der veröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 101 37 519 Al bekannt. Zur Kompensation störender Magnetfelder weist der bekannte Radsensor zwei Spulen mit im Wesentlichen gleicher Geometrie und gleichen Windungszahlen auf, wobei die Spulen bezogen auf einen an der Schiene angebrachten Radsensor in Schienenlängsrichtung überlappen und in einer Gegenschaltung verbunden sind. Dies bedeutet, dass die beiden Spulen bei gemeinsamer Bestromung gegensinnige Magnetfelder erzeugen und somit auch gegensinnige Spannungen induzieren. Aufgrund ihrer Anordnung sind beide Spulen an der Raddetektion beteiligt und werden im Falle eines etwa durch einen Schienenstrom verursachten Störfeldes im Wesentlichen von gleich starken magnetischen Wechselfeldern durchsetzt, die somit aufgrund der Gegenschaltung der Spulen kompensiert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen alternativen beziehungsweise weiteren Radsensor der zuvor genannten Art mit besonders guter Störunterdrückung anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Radsensor, insbesondere für Gleisfreimeldeanlagen, mit mindestens einer Sensoreinrichtung mit einer wechselstromgespeisten Sensorspule eines auf eine induktive Wechselwirkung der Sensorspule mit vorbeirollenden Rädern von Schienenfahrzeugen emp- findlichen elektrischen Schwingkreises sowie einer weiteren Spule, die mit der Sensorspule zur Unterdrückung von äußeren Störfeldern in einer Gegenschaltung verbunden ist, wobei die weitere Spule unterhalb der Sensorspule angeordnet ist und der Abstand zwischen der weiteren Spule und der Sensorspule zumindest ein Drittel des Innendurchmessers der Sensorspule beträgt .
Erfindungsgemäß ist die weitere Spule des Radsensors somit unterhalb der Sensorspule angeordnet, wobei der Abstand zwischen der weiteren Spule und der Sensorspule zumindest ein Drittel des Innendurchmessers der Sensorspule beträgt. Dabei bezieht sich die Angabe „unterhalb" bezüglich der Anordnung der weiteren Spule zur Sensorspule auf die Ausrichtung eines im Schienenbereich ordnungsgemäß angebrachten Radsensors. Hierbei ist die Sensorspule üblicherweise unterhalb einer oberen Gehäusewand des Radsensors angeordnet, so dass das Magnetfeld der Sensorspule durch ein vorbeirollendes beziehungsweise vorbeifahrendes Rad eines Schienenfahrzeugs be- dämpft wird. Dies bedeutet, dass die Längsachse der Sensorspule üblicherweise im Wesentlichen senkrecht zur Schienenlängsrichtung steht. Im grundlegenden Unterschied zu dem aus der DE 101 37 519 Al bekannten Radsensor ist bei dem erfindungsgemäßen Radsensor nun jedoch die weitere Spule nicht seitlich versetzt, überlappend mit der Sensorspule angeordnet, sondern unterhalb der Sensorspule. Von großer Bedeutung für die Funktionsfähigkeit einer solchen Anordnung ist hierbei, dass der Abstand zwischen der weiteren Spule und der Sensorspule zumindest ein Drittel des Innendurchmessers der Sensorspule beträgt, da anderenfalls eine ausreichende Sensi- tivität der Sensorspule auf vorbeirollende Räder nicht gewährleistet ist. Dies ergibt sich daraus, dass bei einem kürzeren Abstand der übereinander liegenden Spulen aufgrund der erfolgenden wechselseitigen Induktion eine nahezu vollständi- ge Kompensation auch im Falle einer Bedämpfung durch ein vorbeifahrendes Rad erfolgen würde, so dass die Detektion des Rades nicht mehr möglich wäre.
Dadurch, dass die weitere Spule unterhalb der Sensorspule angeordnet ist und zugleich der Abstand zwischen der weiteren Spule und der Sensorspule zumindest ein Drittel des Innendurchmessers der Sensorspule beträgt, wird nun jedoch vorteilhafterweise sicher gestellt, dass die weitere Spule hin- sichtlich ihrer Funktion eine Kompensationsspule ist, d.h. im Wesentlichen nur der Kompensation von Störfeldern, insbesondere von Schienenströmen, dient. Ursache hierfür ist, dass die weitere Spule einen größeren Abstand zu einem zu detek- tierenden Rad beziehungsweise Spurkranz eines Rades aufweist und somit ihr Magnetfeld durch die vorbeirollende Eisenmasse nicht oder nur vergleichsweise geringfügig beeinflusst wird. Hingegen durchströmt das die Schiene umlaufende magnetische Feld eines Schienenstromes beide Spulen, d.h. die Sensorspule und die weitere Spule, gegensinnig und wird somit zumindest weitgehend kompensiert. Darüber hinaus werden vorteilhafterweise auch Störungen aus anderen Quellen durch die Anordnung der Spulen in dem Radsensor kompensiert. Dies betrifft beispielsweise durch in der Nähe des Sensors verlaufende Stromkabel verursachte Störungen oder mögliche Störeinwirkungen benachbarter Sensoren.
Des Weiteren weist der erfindungsgemäße Radsensor den Vorteil auf, dass die übereinander liegende Anordnung der Spulen dazu führt, dass für jede der Spulen, d.h. sowohl für die Sensor- spule als auch für die weitere Spule, die Gehäuselänge des Radsensors in Schienenlängsrichtung vollständig ausgenutzt werden kann. Hierdurch wird eine besonders große Einwirklänge des vorbeirollenden Rades ermöglicht, wodurch eine besonders hohe Empfindlichkeit des Radsensors erreicht wird. Dies gilt insbesondere auch im Falle eines durch unterschiedlich stark abgefahrene Radkränze bewirkten seitlichen Versatzes der zu detektierenden Eisenmasse.
Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Radsensor derart ausgestaltet, dass die weitere Spule derart angeordnet ist, dass ihre Längsachse parallel zu derjenigen der Sensorspule verläuft. Dadurch, dass die Windungsebenen der Sensorspule und der weiteren Spule in diesem Fall parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zueinander sind, wird eine besonders gute Kompensation von Störfeldern erzielt.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Radsensor derart ausgeprägt, dass die weitere Spule derart angeordnet ist, dass ihre Längsachse derjenigen der Sensorspule entspricht. Dies bedeutet, dass die Längsachsen der weiteren Spule und der Sensorspule zusammen fallen, d.h. dass die beiden Spulen mittig übereinander angeordnet sind. Dies ist bevorzugt, da hierdurch insbesonde- re für Schienenströme, die ein zur Schiene symmetrisches Feld erzeugen, eine bestmögliche Kompensation des resultierenden magnetischen Störfeldes beziehungsweise der durch das magnetische Störfeld induzierten resultierenden Störspannung ermöglicht wird.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Sensorspule einen Kern aufweist. Insbesondere um Störungen aufgrund von magnetischen Sättigungseffekten zu vermeiden, ist es jedoch vorteilhaft, wenn der erfindungsgemäße Radsensor derart ausgestaltet ist, dass die Sensorspule eine Luftspule ist.
Entsprechend den vorstehenden Ausführungen ist auch hinsichtlich der weiteren Spule eine Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Radsensors bevorzugt, bei der die weitere Spule eine Luftspule ist.
Grundsätzlich kann es sich bei der Sensorspule und der weite- ren Spule um Spulen gleicher Art handeln. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radsensors unterscheidet sich die weitere Spule bezüglich ihrer Art, insbesondere ihrer Geometrie und/oder ihrer Windungszahl, von der Sensorspule. Dies ist vorteilhaft, da das durch einen Schienenstrom entstehende magnetische Feld aufgrund der
Schienengeometrie üblicherweise eine Höhenabhängigkeit aufweist. In Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten und insbesondere in Abhängigkeit von dem jeweils vorliegenden Schienenprofil ist es daher vorteilhaft, wenn sich die weite- re Spule bezüglich ihrer Art beziehungsweise Form, d.h. insbesondere ihrer Geometrie, und/oder ihrer Windungszahl, von der Sensorspule unterscheidet, da hierdurch eine optimale Kompensation von Störgrößen ermöglicht wird.
Vorzugsweise kann der erfindungsgemäße Radsensor auch derart ausgeführt sein, dass zumindest zwei bezogen auf einen im Schienenbereich angebrachten Radsensor in Schienenlängsrichtung voneinander beabstandete Sensoreinrichtungen vorgesehen sind. Dies bietet den Vorteil, dass mittels der zumindest zwei Sensoreinrichtungen, die jeweils eine Sensorspule und eine weitere Spule aufweisen, eine Bestimmung der Fahrtrichtung des vorbeirollenden Rades ermöglicht wird. Bei einem solchen üblicherweise zweikanaligen Radsensor, der somit zwei Sensoreinrichtungen aufweist, erzeugen die beiden Sensorein- richtungen beziehungsweise Sensorkanäle bei einer Befahrung durch ein Rad eines Schienenfahrzeugs nacheinander zeitlich versetzte Signale, die in einer nachfolgenden Auswerteeinheit zur Fahrtrichtungserkennung des Schienenfahrzeugs genutzt werden können. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierzu zeigen
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines an der
Schiene angebrachten erfindungsgemäßen Radsensors und
Figur 2 eine perspektivische Seitenansicht eines an einer Schiene angebrachten zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Radsensors mit zwei Sensoreinrichtungen.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ers- ten Ausführungsbeispiels eines an der Schiene angebrachten erfindungsgemäßen Radsensors. Dargestellt ist in einem Schnitt senkrecht zur Schienenlängsrichtung ein Radsensor 1, der eine Sensorspule 2 sowie eine weitere Spule 3 aufweist. Die Sensorspule 2 sowie die weitere Spule sind in einem Ge- häuse 4 des Radsensors 1 angeordnet, wobei der Radsensor 1 beziehungsweise das Gehäuse 4 des Radsensors 1 mittels Befestigungsmitteln 5 an einer Schiene 10 befestigt ist.
Die Sensorspule 2 wird durch einen Wechselstrom gespeist und ist Bestandteil eines auf eine induktive Wechselwirkung der Sensorspule 2 mit vorbeirollenden Rädern empfindlichen Schwingkreises. Darüber hinaus ist die Sensorspule 2 zur Unterdrückung von Störfeldern mit der weiteren Spule 3 in einer Gegenschaltung verbunden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde in Figur 1 nicht nur auf die Darstellung der zuvor genannten elektrischen Komponenten beziehungsweise Verbindungen, sondern darüber hinaus auch auf eine Wiedergabe weiterer für sich bekannter Komponenten des Radsensors 1 verzichtet. Dies betrifft beispielsweise eine gegebenenfalls in dem Rad- sensor 1 vorhandene Überwachungs- beziehungsweise Auswerteschaltung sowie Kabelführungen von und zu dem Radsensor 1.
In Figur 1 ist der Radsensor 1 in seiner Position an der Schiene bei Überfahrt eines Rades 20, das einen Spurkranz 21 aufweist, dargestellt. Entsprechend der Darstellung in Figur 1 ist die Sensorspule 2 des Radsensors 1 so an der Schiene 10 positioniert, dass das Feld der Sensorspule 2 durch den Spurkranz 21 des Rades 20 gedämpft beziehungsweise bedämpft wird.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist die weitere Spule 3 in Bezug auf einen an der Schiene angebrachten beziehungsweise montierten Radsensor 1 unterhalb der Sensorspule 2 angeordnet. Dabei beträgt der Abstand A zwischen der Sensorspule 2 und der weiteren Spule 3 zumindest ein Drittel des Innendurchmessers D der Sensorspule 2. Hierdurch wird sicher gestellt, dass der Einfluss der weiteren Spule 3 in Bezug auf eine Rad- detektion ausreichend gering ist, so dass eine anderenfalls aufgrund der Gegenschaltung der Sensorspule 2 und der weite- ren Spule 3 verursachte Verminderung der Empfindlichkeit beziehungsweise der Funktionsfähigkeit des Radsensors 1 bezüglich zu detektierender Räder 20 beziehungsweise Spurkränze 21 von Rädern 20 vermieden wird. Dies bedeutet, dass die weitere Spule 3 im Wesentlichen keinen Beitrag zur Raddetektion lie- fert, sondern zumindest hauptsächlich der Kompensation von Störfeldern, insbesondere der Schienenstromkompensation, dient .
In dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist erkennbar, dass die weitere Spule 3 derart angeordnet ist, dass ihre Längsachse mit derjenigen der Sensorspule 2 zusammenfällt. Darüber hinaus handelt es sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel sowohl bei der Sensorspule 2 als auch bei der weiteren Spule 3 um Luftspulen, wodurch Probleme vermieden werden, die auf- grund von Sättigungseffekten bei Spulen mit Eisenkernen auftreten können.
Abweichend von der Darstellung der Figur 1 ist auch eine Aus- führung denkbar, bei der sich die Sensorspule 2 und die weitere Spule 3 hinsichtlich ihrer Art, d.h. insbesondere ihrer Geometrie und/oder ihrer Windungszahl, voneinander unterscheiden. Dies kann vorteilhafterweise dazu benutzt werden, um in Abhängigkeit von dem jeweiligen Schienenprofil eine op- timale Störfeldkompensation zu erreichen. Hintergrund hierbei ist, dass beispielsweise das durch einen Schienenstrom verursachte magnetische Feld aufgrund der Schienengeometrie in der Regel nicht höhenunabhängig ist, so dass die in der Sensorspule 2 induzierte Spannung bei Verwendung von gleichartigen Spulen üblicherweise von der in der weiteren Spule 3 induzierten Spannung abweichen wird.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Seitenansicht eines an einer Schiene angebrachten zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Radsensors mit zwei Sensoreinrichtungen.
Dabei sind solche Komponenten, die mit in Figur 1 dargestellten Komponenten identisch beziehungsweise im Wesentlichen funktionsgleich sind, mit demselben Bezugszeichen bezeichnet.
In der seitlichen Ansicht der Figur 2 ist erkennbar, dass der dargestellte Radsensor 1 zwei Sensorspulen 2 und 6 sowie zwei weitere Spulen 3 und 7 aufweist, die in dem Gehäuse 4 des Radsensors 1 untergebracht sind. Dabei sind jeweils die Spulen 2 und 3 sowie die Spulen 6 und 7 Bestandteil einer Sen- soreinrichtung, d.h. der dargestellte Radsensor 1 weist zwei Sensoreinrichtungen auf. Dabei ist jeweils die Sensorspule 2 beziehungsweise 6 der jeweiligen Sensoreinrichtung mit der jeweiligen weiteren Spule 3 beziehungsweise 7 der jeweiligen Sensoreinrichtung in einer Gegenschaltung verbunden, so dass Störfelder kompensiert werden.
Dadurch, dass der Radsensor 1 zwei Sensoreinrichtungen auf- weist, wird es aufgrund einer zeitlichen Korrelation der durch die Sensoreinrichtungen erfassten Signale möglich, die Fahrtrichtung eines vorbeirollenden Rades beziehungsweise eines vorbeirollenden Schienenfahrzeugs zu bestimmen. Aufgrund dessen ist der dargestellte Radsensor insbesondere für eine Verwendung im Rahmen von Gleisfreimeldeanlagen geeignet.
Entsprechend den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Radsensor 1 dahingehend vorteilhaft, dass von außen induzierte Störeinflüsse weitgehend unterdrückt werden, da diese sowohl die Sensorspule 2 beziehungsweise 6 als auch die weitere Spule 3 beziehungsweise 7 im Wesentlichen gleichermaßen beeinflussen. Hierzu gehören insbesondere Schienenströme, da hier die Symmetrie der Einkopplung besonders hoch ist. Jedoch können auch Störgrößen anderer Quellen vorteilhafterwei- se kompensiert werden. Dabei ermöglicht es die übereinander- liegende Anordnung der Spulen einer Sensoreinrichtung vorteilhafterweise, dass bei einer Ausführung mit nur einer Sensoreinrichtung für jede der Spulen, d.h. beispielsweise sowohl für die Sensorspule 2 als auch für die weitere Spule 3, die Länge des Gehäuses 4 in Schienenlängsrichtung vollständig ausgenutzt werden kann. Hierdurch wird eine besonders hohe Einwirklänge verbunden mit einer hohen Empfindlichkeit sowohl in Schienenlängsrichtung als auch senkrecht zur Schienenlängsrichtung erreicht. Umgekehrt ermöglicht es der erfin- dungsgemäße Radsensor vorteilhafterweise jedoch auch, eine besonders kompakte Bauform, d.h. eine besonders geringe Gehäuselänge in Schienenlängsrichtung, zu realisieren. Dies ist insbesondere in Situationen, in denen das Platzangebot am Gleis beschränkt ist, von Vorteil.

Claims

Patentansprüche
1. Radsensor (1), insbesondere für Gleisfreimeldeanlagen, mit mindestens einer Sensoreinrichtung mit - einer wechselstromgespeisten Sensorspule (2, 6) eines auf eine induktive Wechselwirkung der Sensorspule (2, 6) mit vorbeirollenden Rädern (20) von Schienenfahrzeugen empfindlichen elektrischen Schwingkreises sowie
- einer weiteren Spule (3, 7), die mit der Sensorspule (2, 6) zur Unterdrückung von äußeren Störfeldern in einer Gegenschaltung verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die weitere Spule (3, 7) unterhalb der Sensorspule (2, 6) angeordnet ist und - der Abstand (A) zwischen der weiteren Spule (3, 7) und der Sensorspule (2, 6) zumindest ein Drittel des Innendurchmessers (D) der Sensorspule (2, 6) beträgt.
2. Radsensor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die weitere Spule (3, 7) derart angeordnet ist, dass ihre Längsachse parallel zu derjenigen der Sensorspule (2, 6) verläuft.
3. Radsensor nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die weitere Spule (3, 7) derart angeordnet ist, dass ihre
Längsachse derjenigen der Sensorspule (2, 6) entspricht.
4. Radsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sensorspule (2, 6) eine Luftspule ist.
5. Radsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die weitere Spule (3, 7) eine Luftspule ist.
6. Radsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sich die weitere Spule (3, 7) bezüglich ihrer Art, insbesondere ihrer Geometrie und/oder ihrer Windungszahl, von der Sensorspule (2, 6) unterscheidet.
7. Radsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest zwei bezogen auf einen im Schienenbereich angebrachten Radsensor (1) in Schienenlängsrichtung voneinander beabstandete Sensoreinrichtungen vorgesehen sind.
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