EP3160818A1 - Verfahren zur erhöhung der verfügbarkeit einer raderkennungseinrichtung und raderkennungseinrichtung - Google Patents

Verfahren zur erhöhung der verfügbarkeit einer raderkennungseinrichtung und raderkennungseinrichtung

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EP3160818A1
EP3160818A1 EP15707893.2A EP15707893A EP3160818A1 EP 3160818 A1 EP3160818 A1 EP 3160818A1 EP 15707893 A EP15707893 A EP 15707893A EP 3160818 A1 EP3160818 A1 EP 3160818A1
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EP
European Patent Office
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sensor
wheel
detection
yes
track
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Jens Braband
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Siemens Mobility GmbH
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Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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    • B61L1/161—Devices for counting axles; Devices for counting vehicles characterised by the counting methods
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    • B61L1/169—Diagnosis

Definitions

  • the invention relates to a method for increasing the availability of a wheel detection device with an axle counting sensor for detecting the wheels of a rail vehicle passing over a track, in particular for a train detection system, as well as a corresponding wheel detection device.
  • Axle counting sensors are used in the railway industry for track vacancy detection, but also for other switching and reporting tasks. In this case, the magnetic field influencing effect of the iron wheels of the rail vehicle is predominantly utilized.
  • axle counting sensors Mounted by means of the track body of inductive sensors, which produce a specific magnetic field, can detect the retroactive effect of the iron ⁇ wheels, wherein a wheel pulse is registered with each wheel detection.
  • the number of wheel pulses are in cooperation with another wheel sensor information about the occupancy state of the intermediate Gleisab ⁇ section .
  • This track vacancy is an essential decision criterion for the control of switches and signals. Based on the occupancy state of track sections, the decision is made whether a rail vehicle may enter this track section or not. Consequently, axle counting sensors must meet extremely high reliability requirements. In their environment of use, however, axle counting sensors are exposed to numerous disturbing influences. To exclude miscounts or at least verrin ⁇ like their probability, various algorithms and arrangements are known, which allow a plausibility of the counts.
  • the invention has for its object to provide a method and a wheel detection device of the generic type, which allow a more reliable detection of the track override and thus an increase in availability. According to the method, the object is achieved in that the
  • Overtravel of the track is additionally detected by a second sensor, the detection result is compared with the Er chargedser ⁇ result of Achslitissensors, wherein simultaneous to We ⁇ sentlichen positive detection by the axle counting sensor and the second sensor is interpreted as detection of a wheel, and wherein a positive detection by the axle counter or the second sensor is only evaluated as a recognition of a wheel, if within a predetermined time window, a positive wheel recognition in the same direction of travel has taken place both by the Achsweakenedsensor and by the second sensor.
  • This plausibility check method suppresses miscounts.
  • the functionality of the wheel recognition is still given if either the axle counting sensor or the second sensor detects wheel over-travel, so that the availability of the overall system increases.
  • the object is achieved according to claim 2 also by a Raderken- tion device in which a second sensor is provided for detecting the passage of the track, the second sensor and the Achsterrorismsensor have diverse hardware and / or software and wherein the signal outputs of Achs destroyedsensors and the second sensor with a comparator and a timer for specifying a time window for Feststel ⁇ ment, whether within the time window in the same originallyrich ⁇ tion overrun of the track is followed by another wheel, are connected.
  • this Rader is only scored or counted as actual recognition of a wheel when within a certain time window another wheel, preferably the next wheel, of both
  • the detection result in which only one of the two sensors has registered a positive detection, initially suppressed, with a marker is activated with a time stamp, whereby an error is registered.
  • the timestamp activates the timer for specifying the defined time window. If within this time window ⁇ by both sensors, a second wheel detected, the suppression of the first detection result is Retired ⁇ sets and the number of detected axes or Ra ⁇ which is set to two.
  • the second sensor differs in terms of hardware and / or software from the existing axle counting sensor.
  • the second sensor is based on an independent physical principle and is preferably activated only when a wheel tire directly affects the sensor.
  • the second sensor according to claim 3 is preferably designed for detecting a track deflection. Such sensors are known, for example, for energy harvesting applications.
  • the Gleis scrbiegungskar the second sensor can also be designed as a weighing system by the load of the wheel tire and thus the track travel is detected.
  • Track deflection based second sensor universal that is, for any type of tires, especially for rubber-tired iron wheels used.
  • Another operating principle of the second sensor is based on the use of a camera according to claim 4. This can be activated for example by a simple rail switch.
  • the second sensor and the axle counting are arranged offset in the track direction to each other. In this way, in addition the relaxationrich ⁇ tion of the rail vehicle can be determined.
  • the track drive through a wheel When over ⁇ the track drive through a wheel generate the two time-delayed sensors wheel pulses that are used to reliesesserken- planning.
  • the second sensor according to claim 6 additional ⁇ Lich or alternatively for switching the Achsterrorismsensors between see sleep mode and active mode trained.
  • These energy harvesting capability allows the energization of the axle counting sensor ⁇ only during the periods when in fact a Radüb merge the track is expected.
  • Illustrated is a method sequence according to the invention for wheel recognition of a rail vehicle traveling over a track by means of two diversified sensors which are assigned to the same measuring location.
  • start (0) is first determined whether a marker is set and a timer for specifying a specific time ⁇ window is still running (0a). If so, they will be deleted (if). It is then determined whether both sensors detect an axis (1). For this purpose, the two detection results of the two sensors are compared (2).
  • both sensors register at approximately the same time (3) a wheel crossing (yes + yes), whereby the
  • This method enables improved availability of the overall axle counting system, especially if only one of the two sensors has detected an axle (Yes + No or No + Yes). Such counting errors are corrected automatically.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Verfügbarkeit einer Raderkennungseinrichtung mit einem Achszählsensor zur Erfassung der ein Gleis überfahrenden Räder eines Schienenfahrzeuges, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage, sowie eine diesbezügliche Raderkennungseinrichtung. Die Verfügbarkeit wird dadurch erhöht, dass die Überfahrung des Gleises zusätzlich mit einem zweiten Sensor erfasst wird, dessen Erfassungsergebnis mit dem Erfassungsergebnis des Achszählsensors verglichen wird (2), wobei eine im Wesentlichen gleichzeitige positive Erfassung (Ja + Ja) durch den Achszählsensor und den zweiten Sensor als Erkennung (3) eines Rades gewertet wird (7a) und wobei eine positive Erfassung durch den Achszählsensor oder den zweiten Sensor (Ja + Nein oder Nein + Ja) nur dann als Erkennung eines Rades gewertet wird (7b), wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters (5a) eine positive Raderkennung in derselben Fahrtrichtung sowohl durch den Achszählsensor als auch durch den zweiten Sensor erfolgt ist (Ja + Ja).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Erhöhung der Verfügbarkeit einer Raderkennungseinrichtung und Raderkennungseinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Verfügbarkeit einer Raderkennungseinrichtung mit einem Achszählsensor zur Erfassung der ein Gleis überfahrenden Räder eines Schienenfahrzeuges, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanla- ge, sowie eine diesbezügliche Raderkennungseinrichtung.
Achszählsensoren werden im Bahnwesen für die Gleisfreimeldung, aber auch für andere Schalt- und Meldeaufgaben eingesetzt. Dabei wird überwiegend die magnetfeldbeeinflussende Wirkung der Eisenräder des Schienenfahrzeuges ausgenutzt.
Mittels am Gleiskörper angebrachter induktiver Sensoren, die ein spezifisches Magnetfeld erzeugen, lässt sich die Rückwir¬ kung der Eisenräder erfassen, wobei mit jeder Raderfassung ein Radimpuls registriert wird. Die Anzahl der Radimpulse gibt im Zusammenwirken mit einem weiteren Radsensor Auskunft über den Belegungszustand des dazwischenliegenden Gleisab¬ schnittes. Diese Gleisfreimeldung stellt ein wesentliches Entscheidungskriterium für die Steuerung von Weichen und Signalen dar. Anhand des Belegungszustandes von Gleisabschnitten wird die Entscheidung getroffen, ob ein Schienenfahrzeug in diesen Gleisabschnitt einfahren darf oder nicht. Folglich müssen Achszählsensoren extrem hohen Zuverlässigkeitsanforderungen genügen. In ihrer Einsatzumgebung sind Achszählsensoren jedoch zahlreichen Störeinflüssen ausgesetzt. Um Fehlzählungen auszuschließen oder deren Wahrscheinlichkeit zumindest zu verrin¬ gern, sind verschiedene Algorithmen und Anordnungen bekannt, die eine Plausibilisierung der Zählungen ermöglichen. Bei- spielsweise kann die Verfügbarkeit bei Störungen und Ausfäl¬ len erhöht werden, indem die gesamte Gleisfreimeldeanlage in doppelter Ausführung installiert wird. Bei allen bekannten Achszählsensoren muss ein enormer Aufwand bei der Signalaufbereitung, -Verarbeitung und -auswertung betrieben werden. Die dazu notwendigen Algorithmen müssen baulich bedingte Konstruktionen der Schienenfahrzeuge, zum Bei- spiel heruntergeklappte Einstiegstreppen aus Metall, berück¬ sichtigen, um Fehlzählungen und Fehlinterpretationen möglichst zu vermeiden, wobei die Fehlerquote dennoch hoch sein kann . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Raderkennungseinrichtung gattungsgemäßer Art anzugeben, welche eine zuverlässigere Erfassung der Gleisüberfahrung und damit eine Erhöhung der Verfügbarkeit ermöglichen. Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die
Überfahrung des Gleises zusätzlich mit einem zweiten Sensor erfasst wird, dessen Erfassungsergebnis mit dem Erfassungser¬ gebnis des Achszählsensors verglichen wird, wobei eine im We¬ sentlichen gleichzeitige positive Erfassung durch den Achs- zählsensor und den zweiten Sensor als Erkennung eines Rades gewertet wird und wobei eine positive Erfassung durch den Achszähler oder den zweiten Sensor nur dann als Erkennung eines Rades gewertet wird, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters eine positive Raderkennung in derselben Fahrt- richtung sowohl durch den Achszählsensor als auch durch den zweiten Sensor erfolgt ist.
Durch dieses Plausibilisierungsverfahren werden Fehlzählungen unterdrückt. Die Funktionalität der Raderkennung ist weiter- hin gegeben, wenn entweder der Achszählsensor oder der zweite Sensor eine Radüberfahrung feststellt, so dass sich die Verfügbarkeit des Gesamtsystems erhöht.
Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 2 auch durch eine Raderken- nungseinrichtung gelöst, bei der ein zweiter Sensor zur Erfassung der Überfahrung des Gleises vorgesehen ist, wobei der zweite Sensor und der Achszählsensor diversitäre Hardware und/oder Software aufweisen und wobei die Signalausgänge des Achszählsensors und des zweiten Sensors mit einem Vergleicher und einem Timer zur Vorgabe eines Zeitfensters zur Feststel¬ lung, ob innerhalb des Zeitfensters in derselben Fahrtrich¬ tung eine Überfahrung des Gleises durch ein weiteres Rad er- folgt ist, verbunden sind.
Auf diese Weise ist eine Plausibilisierung oder Widerspruchs¬ auflösung bei der Raderkennung und damit eine Erhöhung der Verfügbarkeit der Raderkennungseinrichtung möglich.
Im Normalfall wird die Überfahrung des Gleises im Wesentli¬ chen gleichzeitig durch den Achszählsensor und den zweiten Sensor erfasst. Falls jedoch nur einer der beiden Sensoren eine
Radüberfahrung erfasst, wird diese Raderfassung nur dann als tatsächliche Erkennung eines Rades gewertet beziehungsweise gezählt, wenn innerhalb eines bestimmten Zeitfensters ein weiteres Rad, vorzugsweise das nächste Rad, von beiden
Sensorn detektiert wird. Dazu wird das Erfassungsergebnis, bei dem nur einer der beiden Sensoren eine positive Erfassung registriert hat, zunächst unterdrückt, wobei ein Marker mit Zeitstempel aktiviert wird, wodurch ein Fehler registriert wird. Mit dem Zeitstempel wird der Timer zur Vorgabe des de- finierten Zeitfensters aktiviert. Wird innerhalb dieses Zeit¬ fensters durch beide Sensoren ein zweites Rad erfasst, wird die Unterdrückung des ersten Erfassungsergebnisses zurückge¬ setzt und die Anzahl der erkannten Achsen beziehungsweise Rä¬ der wird auf zwei gesetzt.
Durch die gemeinsame algorithmische Auswertung der Ausgangs¬ signale des herkömmlichen Achszählsensors und des zweiten Sensors kann jedes einzelne Rad sicher identifiziert werden. Fehlzählungen und Fehlinterpretationen werden weitgehend aus- geschlossen. Durch den zweiten Sensor kann letztlich auch die übliche Verschaltung mehrerer Achszählsensoren zur sicherheitstechnischen Detektion eines Überfahrpunktes oder Zählpunktes vereinfacht werden. Um systematische Fehler, beispielsweise bei der Projektierung der Achszählpunktrechner, zu vermeiden, unterscheidet sich der zweite Sensor hinsichtlich Hardware und/oder Software von dem vorhandenen Achszählsensor. Der zweite Sensor beruht auf einem unabhängigen physikalischen Prinzip und wird vorzugsweise nur dann aktiviert, wenn ein Radreifen den Sensor unmittelbar beeinflusst. Dazu ist der zweite Sensor gemäß Anspruch 3 vorzugsweise zur Erfassung einer Gleisdurchbiegung ausgebildet. Derartige Sensoren sind zum Beispiel für Energy-Harvesting-Anwendungen bekannt. Das Gleisdurchbiegungsprinzip des zweiten Sensors kann auch als Wiegesystem ausgebildet sein, indem die Belastung des Radreifens und damit die Gleisbefahrung erfasst wird.
Durch Aufnahme einer Gewichts-Messkurve wird das Hinein- und Herausrollen des Radreifens festgestellt, wodurch jeder einzelne Radreifen sicher identifiziert werden kann. Darüber hinaus ist der als Wiegesystem ausgebildete oder auf
Gleisdurchbiegung basierende zweite Sensor universell, das heißt für jede Art von Radreifen, insbesondere auch für gummibereifte Eisenräder, einsetzbar.
Ein anderes Funktionsprinzip des zweiten Sensors beruht gemäß Anspruch 4 auf die Verwendung einer Kamera. Diese kann beispielsweise durch einen einfachen Schienenschalter aktiviert werden .
Gemäß Anspruch 5 ist vorgesehen, dass der zweite Sensor und der Achszählsensor in Gleisrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise kann zusätzlich die Fahrtrich¬ tung des Schienenfahrzeuges festgestellt werden. Beim Über¬ fahren des Gleises durch ein Rad erzeugen die beiden Sensoren zeitlich versetzte Radimpulse, die zur Fahrtrichtungserken- nung dienen.
Vorzugsweise ist der zweite Sensor gemäß Anspruch 6 zusätz¬ lich oder alternativ zur Umschaltung des Achszählsensors zwi- sehen Schlafmodus und Aktivmodus ausgebildet. Diese Energy- Harvesting-Funktionalität ermöglicht die Bestromung des Achs¬ zählsensors ausschließlich während der Zeiträume, in denen tatsächlich eine Radüberfahrung des Gleises erwartet wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Flow-Chart- Darstellung näher erläutert.
Veranschaulicht ist ein erfindungsgemäßer Verfahrensablauf zur Raderkennung eines ein Gleis überfahrenden Schienenfahrzeuges mittels zweier diversitärer Sensoren, die dem gleichen Messort zugeordnet sind.
Nach dem Start (0) wird zunächst festgestellt, ob ein Marker gesetzt ist und ein Timer zur Vorgabe eines bestimmten Zeit¬ fensters noch läuft (0a) . Wenn das der Fall ist, werden diese gelöscht (Ob) . Danach wird festgestellt, ob beide Sensoren eine Achse erkennen (1) . Dazu werden die beiden Erfassungsergebnisse der beiden Sensoren miteinander verglichen (2).
Im Normalfall registrieren beide Sensoren annähernd gleichzeitig (3) eine Radüberfahrt (Ja + Ja) , wodurch die
Überfahrung eines Rades als sicher gilt (7a) . Falls nur einer der beiden Sensoren ein Rad oder eine Achse erfasst hat (Ja + Nein oder Nein + Ja) und der Marker dieses gespeichert hat (4a) , wodurch der Timer gestartet wird (4b) beginnt die Schleife erneut (4c) mit Start (0) . Nur wenn bei diesem zweiten Durchlauf von beiden Sensoren während des von dem Timer vorgegebenen Zeitfensters (5a) eine Achse erfasst wurde (Ja + Ja) , wird das erste Erfassungser¬ gebnis (Ja + Nein oder Nein + Ja) nach dem Löschen des
Markerspeichers (5b) als korrekte Zählung gewertet, so dass nach dieser zweiten Schleife zwei Räder als erkannt gelten (7b) . Danach beginnt die Schleife erneut (8) . Falls jedoch bei gesetztem Marker, das heißt innerhalb des Zeitfensters (4d) , beim zweiten Durchlauf keine Achse erfasst wurde (Nein + Nein) , wird der Timer auf 0 gesetzt (4e) , auch wenn das Zeitfenster eventuell noch nicht abgelaufen ist. Folglich gilt keine Achse als erkannt (6a) und es wird auch kein Radimpuls registriert (6b) .
Dieses Verfahren ermöglicht eine verbesserte Verfügbarkeit des Gesamtsystems zur Achszählung, insbesondere auch dann, wenn nur einer der beiden Sensoren eine Achse erfasst hat (Ja + Nein oder Nein + Ja) . Derartige Zählfehler werden automatisch korrigiert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erhöhung der Verfügbarkeit einer Raderkennungseinrichtung mit einem Achszählsensor zur Erfassung der ein Gleis überfahrenden Räder eines Schienenfahrzeuges, ins¬ besondere für eine Gleisfreimeldeanlage,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Überfahrung des Gleises zusätzlich mit einem zweiten Sensor erfasst wird, dessen Erfassungsergebnis mit dem Erfas- sungsergebnis des Achszählsensors verglichen wird (2), wobei eine im Wesentlichen gleichzeitige positive Erfassung (Ja + Ja) durch den Achszählsensor und den zweiten Sensor als Erkennung (3) eines Rades gewertet wird (7a) und wobei eine po¬ sitive Erfassung durch den Achszählsensor oder den zweiten Sensor (Ja + Nein oder Nein + Ja) nur dann als Erkennung eines Rades gewertet wird (7b) , wenn innerhalb eines vorgegebe¬ nen Zeitfensters (5a) eine positive Raderkennung in derselben Fahrtrichtung sowohl durch den Achszählsensor als auch durch den zweiten Sensor erfolgt ist (Ja + Ja) .
2. Raderkennungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens 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
ein zweiter Sensor zur Erfassung der Überfahrung des Gleises vorgesehen ist, wobei der zweite Sensor und der Achszählsensor diversitäre Hardware und/oder Software aufweisen und wo¬ bei die Signalausgänge des Achszählsensors und des zweiten Sensors mit einem Vergleicher und einem Timer zur Vorgabe eines Zeitfensters zur Feststellung, ob innerhalb des Zeitfens- ters in derselben Fahrtrichtung eine Überfahrung des Gleises durch ein weiteres Rad erfolgt ist, verbunden sind.
3. Raderkennungseinrichtung 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
der zweite Sensor zur Erfassung einer Gleisdurchbiegung ausgebildet ist.
4. Raderkennungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der zweite Sensor eine Kamera aufweist.
5. Raderkennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der zweite Sensor und der Achszählsensor in Gleisrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
6. Raderkennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der zweite Sensor zur Umschaltung des Achszählsensors zwischen Schlafmodus und Aktivmodus ausgebildet ist.
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