EP3296184B1 - Vorrichtung und verfahren zur stillstandsüberwachung bei fahrzeugen, insbesondere schienenfahrzeugen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur stillstandsüberwachung bei fahrzeugen, insbesondere schienenfahrzeugen Download PDF

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EP3296184B1
EP3296184B1 EP16189236.9A EP16189236A EP3296184B1 EP 3296184 B1 EP3296184 B1 EP 3296184B1 EP 16189236 A EP16189236 A EP 16189236A EP 3296184 B1 EP3296184 B1 EP 3296184B1
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EP
European Patent Office
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value
monitoring
status
counting unit
signal
Prior art date
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Active
Application number
EP16189236.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3296184A1 (de
Inventor
Michael Hohl
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.)
Baumer Electric AG
Original Assignee
Baumer Electric AG
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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
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/021—Measuring and recording of train speed

Definitions

  • the invention relates to a device for the standstill monitoring of vehicles, in particular rail vehicles.
  • the invention also relates to a method for the standstill monitoring of vehicles, in particular rail vehicles.
  • a system made up of several vehicles, in particular rail vehicles, can preferably be monitored and controlled by a control center. As long as a rail vehicle is switched on, it can communicate with the control center and transmit its position and speed to the control center.
  • the control of the system from several rail vehicles can be done in particular by the so-called European Train Control System (ETCS, European train control system), which is intended to standardize and replace the various train control systems used within Europe.
  • ECS European Train Control System
  • CMD systems are known from the prior art, which work both energy-self-sufficient and non-energy-self-sufficient.
  • Systems that are not self-sufficient in energy do require an additional energy store, but the power requirement of a CMD system is only a few milliamperes, so even with solutions that rely on an external energy store fall back, the storage period of 72 hours required by the standard is made possible without any problems.
  • CMD systems are also known from the prior art, which rely on an electromagnetic solution in which holding magnets are used, which fall off when moved by gravitational forces. Such a solution is prone to errors, since the holding magnets can be prevented from falling off, for example due to corrosion, and therefore movement of the rail vehicle cannot be detected in the disarmed state.
  • the object of the present invention is to create a device for monitoring the standstill of vehicles which manages without software components, is insensitive to fluctuations in ambient parameters and has a simple structure.
  • the process of dismantling a rail vehicle generally comprises a sequence of actions that are usually carried out by the vehicle control station or by the driver of the rail vehicle from the driver's cab.
  • One object of the present method according to the invention is to automate the dismantling of a rail vehicle and to ensure a reliable determination of a change in position of the rail vehicle.
  • the device according to the invention and the method according to the invention can be supplemented and further improved as required by the following further, individually advantageous embodiments.
  • Individual technical features of the described configurations can be combined and / or omitted as desired, provided that the technical effect achieved with the omitted technical feature is not important.
  • the logic unit can record two sequences of rectangular pulses shifted by 90 ° to each other, can check whether this shape of the pulsed signal corresponds to the expected shape, and can optionally strengthen or weaken the recorded sequences of rectangular pulses.
  • trigonometric curves (sine, cosine) of the incremental signals are fed into the logic unit, at least one of the at least two fed incremental signals being 90 ° out of phase with the first of the at least two fed incremental signals.
  • a logic unit can generate a sequence of rectangular pulses from the fed-in trigonometric curves, which are phase-shifted by 90 ° with respect to one another.
  • the at least two incremental signals are preferably phase shifted by 90 ° with respect to one another, a phase shift with respect to one another by any other values, except for 180 ° and 360 ° and their multiples, being possible.
  • Phase shift of 90 ° can be selected. Such a phase shift makes it possible to differentiate between the two possible directions of rotation of the vehicle wheel.
  • the logic unit can also generate a direction-independent incremental signal, a so-called clock signal, and a binary direction-dependent incremental signal, a so-called V / R signal, from the at least two fed-in incremental signals from the at least two incremental signals.
  • the at least two incremental signals can be transmitted to the counting unit via two separate lines, whereby, purely by way of example, one input of the counting unit can be configured to receive an incremental signal which either increases or decreases the count of the counting unit, a second input of the counting unit determining whether the counter reading is to be increased or decreased.
  • the counting unit has a so-called clock-up or clock-down input, a signal fed into the clock-up input increasing the count of the counting unit and a signal fed into the clock-down input can lower the count of the counting unit.
  • the logic unit and especially its output incremental signals are adapted to the counting unit and especially its input ports.
  • the counter reading of the counting unit can, for example, be transferred to the at least one comparator circuit in binary code, whereby when using a single comparator circuit an amount circuit can be arranged between the counting unit and the comparator circuit, so that both a movement of the rail vehicle in the forward direction and a movement of the rail vehicle is detected in the reverse direction by the individual comparator circuit. Movement in the forward direction can result in an increase in the count and movement in the reverse direction in a decrease in the count.
  • shunting jolts ie a slight movement of the rail vehicle, are not detected as a movement of the disarmed rail vehicle. It can be desirable to detect a wheel rotation of a wheel of the rail vehicle by 60 °.
  • a full revolution of the vehicle wheel can increase or decrease the counter reading by a specific value N.
  • the counting unit can have an activation input via which an activation signal can be fed in.
  • the activation signal can reset the counting unit to a preset start value.
  • the preset value can in particular be set on the hardware side and made available to the counting unit.
  • the comparator circuit can output a result signal as soon as a counter reading made available by the counting unit corresponds to the preset comparison value.
  • a result signal can be a square-wave voltage pulse.
  • the status element is to be understood as an element that can store two statuses and output them accordingly via a status output.
  • a possible, non-limiting embodiment of such a state element is a flip-flop, the state output of which can have a voltage level greater than 0 in the activated state, and which, when a result signal is fed in from the comparator circuit, changes its state, i.e. for example the voltage present at the state output, to 0, for example .
  • An activation signal can be transmitted to the counting unit as well as to the status element via the activation input. If such an activation signal is transmitted, the counter status of the counting unit is reset to the preset start value and the status element is switched to the activated status.
  • the activation signal which is fed into the state element is preferably delayed compared to the activation signal which is fed into the counting unit. It can thus be ensured that the counting unit no longer outputs a result signal when the state element is switched to the activated state.
  • the device for standstill monitoring will be described at this point with a numerical example. It is assumed that a full revolution of the vehicle wheel of a rail vehicle is recognized and displayed in the disarmed state shall be. A full revolution is associated with a change in the counter reading of the counting unit by 25, with a full revolution in the forward direction increasing the counter reading by 25 and a full revolution in the reverse direction decreasing the counter reading by 25. If the device for standstill monitoring is activated by the activation signal, the counter status of the counting unit is reset to 0 and the status element is switched to the activated status after a delay by the delay element by the activation signal.
  • the counter reading of the counting unit is increased by 25, the counter reading of 25 is not changed via the amount circuit and is transmitted to the comparator circuit.
  • the comparator circuit compares the applied count with a preset comparison value of 25 and reports the equality in the form of a result signal via the result line after the vehicle wheel has fully rotated.
  • the result signal causes the state of the state element to change, ie that it is no longer in the activated state. If the vehicle wheel is fully rotated in the reverse direction, the count of the counter unit is reduced by 25 from 0 to minus 25; this value is converted to plus 25 by the amount switching.
  • the further course of the comparison and evaluation corresponds to the previously described rotation of the vehicle wheel in the forward direction.
  • the activation input has a low-pass filter.
  • a low-pass filter has the advantage that there is sufficient interference suppression for the activation input. Electromagnetic interference signals can come from the rail vehicle, for example. These can be filtered out by a low-pass filter, which only allows signals in the range around 200 Hz to pass, so that they cannot incorrectly switch the state element to the activated state. It is desirable that only the activation signal can pass the low-pass filter, put the state element into the activated state and reset the count of the counting unit to the starting value.
  • a monitoring unit for monitoring a supply voltage, an output of the monitoring unit being connected to the result line of the at least one comparator circuit via an OR link with the status element.
  • the changed state of the state element thus means that either the rail vehicle has moved in the disarmed state or the power supply to the device has been interrupted.
  • comparator circuits which each have a different preset comparison value, both comparator circuits being connected to the status element via an OR link.
  • the use of two comparator circuits enables direction-dependent monitoring of the rotation of the vehicle wheel without using an absolute value circuit.
  • the comparison value of the first comparator circuit is preferably greater than 0 and more preferably greater than the number of steps by which the counter reading is increased or decreased when the vehicle wheel is rotated beyond a limit value to be detected.
  • a device for standstill monitoring which increases or decreases the counter reading by 25, depending on the direction, for a full revolution of the vehicle wheel.
  • a preset starting value of the counting unit is preferably set at 25.
  • a reverse rotation of the vehicle wheel can, for example, cause the counter reading to decrease. If the vehicle wheel is moved one full revolution in the reverse direction, the counting unit counts down from the preset starting value of 25 and reaches the value 0 after one full revolution of the vehicle wheel. This value is transferred to the first comparator circuit and against a first preset comparison value, preferably the value 0 , compared. After one full revolution of the vehicle wheel, the first comparator circuit thus outputs a result signal via the result line and changes the state of the state element.
  • the second counter circuit can have a second preset comparison value that differs from the first preset comparison value.
  • the second preset comparison value preferably corresponds to twice the value of the preset starting value of the counting unit.
  • the preset start value of the counting unit is preferably encoded via hardware, for example a resistor network, this preset start value can be tapped and made available, shifted by 1 bit, as a preset comparison value of the second comparator circuit.
  • the shift by 1 bit results in a doubling of the starting value of the counting unit, so that the second preset comparison value in the above example is 50.
  • the counter reading of the counting unit is increased starting from the preset starting value 25 and reaches the value 50 after one full revolution of the vehicle wheel in the forward direction.
  • the second comparator circuit Since the second comparator circuit compares the counter reading with twice the preset start value of the counting unit, the second comparator circuit outputs a result signal via a result line after a full revolution of the vehicle wheel in the forward direction.
  • the result signal of the second comparator circuit also changes the state of the state element.
  • the OR link makes it possible to change the state of the state element if only one of the two comparator circuits present in this embodiment outputs a result signal.
  • a position pulse generator for generating the at least two incremental signals and a measuring line for transmitting the at least two incremental signals from the position pulse generator to the logic unit.
  • the position pulse generator can advantageously already be attached in the rail vehicle, in particular on the axle of a wheel of the rail vehicle, the standstill monitoring device picking up the incremental signals generated by the position pulse generator and using it to monitor a movement of the rail vehicle in the disarmed state.
  • the device there is a magnetoresistive sensor for generating the at least two incremental signals and a measuring line for Transmission of the at least two incremental signals provided by the magnetoresistive sensor. If the rail vehicle does not have a travel pulse generator, or if the incremental signals generated by the travel pulse generator cannot be used, the device for standstill monitoring can have a magnetoresistive sensor, ie it can generate the incremental signals automatically.
  • a first possibility of generating incremental signals is to use two so-called low-power Hall sensors, which are mounted slightly outside the axis of rotation of the vehicle wheel above a permanent magnet. The poles of the permanent magnet point away from the axis of rotation of the vehicle wheel.
  • the use of low-power Hall sensors, which are based on the Hall effect, represents a first possibility of center scanning, with the two sensors generating a rectangular periodic signal with one period per revolution of the wheel axle. This solution is stored and therefore shows wear.
  • Magnetoresistive sensors Another possibility for center scanning is the use of a magnetoresistive sensor, which is arranged on the axis of rotation above the permanent magnet (with the same orientation as in the previously described possibility). Magnetoresistive sensors, however, deliver a sine or cosine signal, which can be converted into two square-wave pulse trains that are phase-shifted by 90 ° using an appropriate circuit (amplifier and digitizer). This possibility of generating the incremental signals also provides a period of the square wave per revolution of the wheel axle, in the second possibility the resolution can be increased by interpolating the sine or cosine signals. However, this complicates the system. This solution has no bearings and is therefore wear-free.
  • Another possibility for generating the incremental signals is to use a pole wheel which has a plurality of permanent magnets arranged in the circumferential direction around the axis of the vehicle wheel.
  • Such a pole wheel can be arranged around an end section of the wheel axle of the vehicle wheel, it being possible for it to be scanned by magnetoresistive sensors which scan the pole wheel in a direction towards the axis of rotation of the wheel axle.
  • the advantage of such a scanning is that the device for standstill monitoring is designed without bearings and is therefore not subject to wear and tear.
  • Another advantage is that the resolution of the determination of a wheel rotation can be determined solely by selecting the number of permanent magnets accommodated in the pole wheel.
  • a magnetic field monitoring unit is provided, the output of which is connected to the result line of the at least one comparator circuit via an OR link with the status element.
  • the magnetic field monitoring unit can be used with sinusoidal and cosinusoidal incremental signals, whereby these are squared and summed. If this sum does not result in 1, the magnetic field monitoring unit can deactivate the status element, i.e. switch it from the activated status to a non-activated status.
  • the device for standstill monitoring can be switched from the activated state, which indicates the standstill of the vehicle, to a deactivated state by three possible events.
  • a diagnostic input is provided, via which a diagnostic signal can be fed in, which puts the status element into the activated status.
  • a diagnostic input has the advantage that a function test of the device can be carried out at any time.
  • the diagnostic signal can correspond to an activation signal, whereby the diagnostic signal can be fed in via a separate line, i.e. the diagnostic input.
  • Feeding in the diagnostic signal while the vehicle is moving thus results in the status element being switched to the activated state and correctly detecting and displaying a movement of the vehicle after having covered a predetermined distance.
  • an automatic activation generator is provided which is designed to generate a periodic activation signal when the vehicle is equipped, i.e. when the vehicle is ready for operation.
  • a periodically generated activation signal has the advantage that an essentially permanent control of the device for standstill monitoring is possible, so that failure of the same can be recognized immediately and the device can be repaired or replaced.
  • the periodic generation of the activation signal can take place automatically after the rail vehicle has been upgraded. If the device for standstill monitoring reports movement of the rail vehicle when the rail vehicle is being upgraded, the periodic generation of the activation signal is not started, since this would otherwise exceed the alarm message.
  • Another advantage of a periodically generated activation signal is that when the rail vehicle is dismantled, there is no risk that the activation of the device for standstill monitoring will be missed, forgotten or only initiated after the rail vehicle has been interrupted.
  • the device for standstill monitoring can be combined with a position pulse generator in a jointly used receiving housing to form a sensor system. This has the advantage that a single wheel axle can be used to attach two devices with different functions.
  • the method described at the beginning for standstill monitoring can use a previously described device for monitoring the rotation of a vehicle wheel.
  • the rotation of the vehicle wheel can be generated by means of various incremental encoders.
  • the incremental signals can both increase or decrease the counter reading, the direction of the change in the counter reading being dependent on the direction of rotation of the vehicle wheel.
  • the setting of the start value of the counting unit and the comparison of the counter status takes place with a preset start or comparison value, which can preferably be coded in hardware.
  • a preset comparison value can be coded, for example, by means of a resistor network.
  • the preset comparison value for a second comparator circuit can correspond to twice the value of the preset start value of the counting unit.
  • the second comparison value can be obtained from the start value of the counting unit by feeding the binary-coded start value shifted by 1 bit as a comparison value into the second comparator circuit.
  • the output of a status signal can be understood to mean the change in a voltage present on a line or the transmission of a pulse or a pulse sequence.
  • this further comprises the automatic generation of an activation signal before the vehicle is dismantled.
  • the activation signal can be transmitted to the counting unit and to the status element, the activation signal preferably being fed in at the status element with a delay. This ensures that the counter reading of the counting unit is first reset to the preset start value before the status element is switched to the activated state and is thus deactivated again immediately when a result signal is present.
  • the delay thus allows a kind of dead time within which the state of the state element can be changed, but is brought into a defined state after the dead time.
  • the automatic generation of the activation signal can take place, for example, when the vehicle is stationary, which can be displayed, for example, by a distance pulse generator. It is also possible that the automatic generation of the activation signal occurs automatically before the vehicle is de-energized, with the de-energizing being possible, for example, by means of a switch that has at least three different positions, with the activation signal being generated in a middle position of the switch before after further movement of the switch, the vehicle is de-energized.
  • the automatically generated activation signal is generated periodically before the vehicle is dismantled. This refinement allows the device for standstill monitoring to be tested at any time during operation of the vehicle and automates the process of dismantling a rail vehicle.
  • the train driver therefore does not have to perform the step of activating the device for standstill monitoring in addition to the steps when dismantling the vehicle, since this step, in particular the generation of the activation signal, has already taken place automatically in advance.
  • the train control can trigger the activation signal, which in the case of a periodic generation of the activation signal also has the advantage that a defect in the device for standstill monitoring can be recognized immediately.
  • the periodic generation of the activation signal can take place, for example, at a frequency of 1 Hz, so that a failure of the device for standstill monitoring during operation of the vehicle can be detected and displayed virtually instantaneously.
  • the periodic generation of the activation signal i.e. continuous use of the device for standstill monitoring, is not associated with any wear and tear.
  • the automatic and periodic generation of the activation signal and the output status signal are compared with a respective expected value, with the respective expected value if they match Expected value the correct functioning of the standstill monitoring is displayed.
  • a sensor system according to the invention for attachment to a wheel axle 9 of a rail vehicle (not shown) is shown.
  • the vehicle can turn into a upgraded state, ie in an operational state or in a disarmed state, ie in a switched-off state.
  • a switched-off state the vehicle is generally in the rest position and the electrical supply is switched off except for battery operation, if applicable.
  • the sensor system comprises a receiving housing 7 for receiving at least one device for standstill monitoring 1. Furthermore, a position pulse generator 5 is provided, which can be part of the device for standstill monitoring 1 or is provided separately.
  • the position pulse generator 5 comprises at least one sensor 13, which has a graduation 11 in the form of a magnet ( Figures 3a, 3b , 4a, 4b ) scans.
  • the sensor 13 is used in cooperation with the material measure 11 to detect a rotation of the wheel axle 9 of the rail vehicle.
  • the device for standstill monitoring 1 is attached to the receiving housing 7.
  • the material measure 11 is in the embodiment of Fig. 1 designed as a pole wheel 15.
  • the pole wheel 15 is attached to the wheel axle 9.
  • An engaging member (not shown) can be provided for devices for standstill monitoring 1 in stock.
  • the engaging element engages a driving element (not shown) so that the driving element transmits the rotation of the wheel axle 9 of the vehicle to a shaft (not shown) of the device for standstill monitoring 1.
  • the measuring scale 11 is in the form of a magnet, which is scanned by one or more sensors 13.
  • the Figure 2 shows a circuit diagram of the device according to the invention for standstill monitoring with a position pulse generator 5.
  • the position pulse generator 5 is used to detect rotational movements of the wheel axle 9.
  • a sensor 13 scans the material measure 11.
  • the material measure 11 can be designed as a multi-pole magnet in the form of a magnetic pole wheel 15.
  • FIGS. 3a and 3b show two variants of the radial scanning of a vehicle wheel (not shown), with a multi-pole magnet in the form of a pole wheel 15 being used as the measuring scale 11 in both variants shown.
  • two low-power Hall sensors 21 are used as sensors 11.
  • the low-power Hall sensors 21 directly supply incremental signals which are in the form of a rectangle.
  • a magnetoresistive sensor 19 is provided as sensor 11, which outputs cosine or sinusoidal signals which are amplified in the amplifier circuit shown and then digitized by means of an analog-digital circuit. After digitization, incremental signals are in a rectangular shape. The rectangular incremental signals shown here are phase-shifted by 90 ° with respect to one another.
  • the material measure 11 can also be embodied as a two-pole magnet 17 in a mounted version.
  • FIGs 4a and 4b two variants of the center scanning of a wheel axle of a rail vehicle (not shown) are shown.
  • the first variant of the Figure 4a uses two low-power Hall sensors 21 which are arranged off-axis, ie next to the wheel axle 9 of the vehicle wheel, not shown.
  • the low-power Hall sensors 21 are located above a two-pole magnet 11 which is attached to the wheel axle 9.
  • the two low-power Hall sensors 21 supply one period of the incremental signals per revolution of the wheel axle 9, which are present in rectangular form.
  • the Figure 4b shows the use of a magnetoresistive sensor 19 which is arranged on the wheel axle 9 and is located above the two-pole magnet 11.
  • an amplifier circuit with a downstream analog-digital circuit is used in order to obtain incremental signals in rectangular form.
  • a possible movement of the graduation 11 is detected by the device for standstill monitoring 1.
  • a detection device 23 ( Figure 2 ) each has a counting unit 25, at least one comparator circuit 27, a status element 29 and a result line 31.
  • the result line 31 connects the at least one comparator circuit 27 and the state element 29.
  • a status output 33 is also shown, which makes the status of the status element 29 available in the form of a status signal outside the device for standstill monitoring.
  • the material measure 11 is measured by means of a suitable sensor 13 scanned, which incremental signals to a logic unit 35 of the device for standstill monitoring 1 transmits.
  • the respective logic unit 35 transmits processed incremental signals to the respective counting unit 25 of the detection device 23.
  • This connection is only shown for a first detection device 23.
  • a plurality of detection devices 23 are shown which are arranged parallel to one another.
  • Each detection device 23 of the device for standstill monitoring 1 has, in addition to the status output 33, an activation input 37 which is connected both to the counting unit 25 and to the status element 29 via a delay element 39.
  • the status output 33 and also the activation input 37 of each detection device 23 are provided with an evaluation unit 67 (shown in FIG Figure 6 ) connected.
  • the evaluation unit 67 can be arranged, for example, in a vehicle control station 69 of the rail vehicle (not shown).
  • the material measure 11 can be part of the device for standstill monitoring. As already mentioned, this can be a standstill monitoring device 1 on its own.
  • the evaluation unit 67 can also be integrated in the device for standstill monitoring 1.
  • the material measure 11 is shown designed as a multipole magnet in the form of a pole wheel 15 and is scanned radially by two low power Hall sensors 21.
  • the incremental signals from the low power Hall sensors 21 are fed to a logic unit 35.
  • the logic unit 35 provides a counting unit 25 with processed incremental signals.
  • the processed incremental signals can be in the form of a clock-up or clock-down signal, or else in the form of a clock signal and a V / R signal (forward / reverse signal).
  • the counting unit 25 is provided with a hard-coded start value 41. At the outputs of the counting unit 25, a counter reading is transmitted to two comparator circuits 27, 27a, 27b via data lines.
  • One possible embodiment of the counting unit 25 with two Comparator circuits 27, 27a, 27b as part of the device for standstill monitoring 1 is shown schematically in FIG Figure 5 shown.
  • the first comparator circuit 27a compares the applied counter reading with a first preset comparison value of the counting unit 25, which corresponds to the value 0.
  • the count of the counting unit 25 is also transmitted via data lines to a second comparator circuit 27b, the second comparator circuit 27b comparing this count with a second preset comparison value of the counting unit 25.
  • the second preset comparison value of the counting unit 25 corresponds to twice the value of the hard-coded starting value 41 of the counting unit 25. This is achieved by shifting by 1 bit. Thus, the second preset comparison value of the second comparator circuit 27b does not have to be set separately.
  • Each comparator circuit 27, 27a, 27b has a result line 31 which, together with a signal from a voltage monitoring unit 51 and a signal from a magnetic field monitoring unit 3, are present via an OR link 45.
  • the output signal of the OR link 45 is transferred to the state element 29.
  • the state element 29 has a state output 33 via which the state of the state element 29 can be tapped.
  • the embodiment shown in the embodiment of the device for standstill monitoring 1 shows an activation input 37.
  • An activation signal can be fed to a preset input 63 of the counting unit 25 via the activation input 37.
  • the activation signal is provided by a vehicle control station 69 of the rail vehicle and passes through a low-pass filter 47 in front of the preset input 63.
  • the activation signal is used to set the counting unit 25 to the hard-coded start value 41. At the same time, the activation signal is passed to the state element 29 via a delay element 39. Feeding the activation signal into the state element 29 puts it into the activated state (not shown).
  • the Figure 2 the magnetic field monitoring unit 3 and the voltage monitoring unit 51, which will not be discussed in more detail. It should only be mentioned that the magnetic field monitoring unit 3 and the voltage monitoring unit 51 the state element 29 when the device for standstill monitoring 1 is manipulated can deactivate, ie switch from the activated state to a deactivated state.
  • an activation signal can be generated periodically in the vehicle control station 69 of the rail vehicle, which activation signal is used to automatically check the device for standstill monitoring 1.
  • the Figure 5 shows a counting unit 25 and two comparator circuits 27a and 27b connected to it.
  • the counting unit 25 has three data lines 55.
  • a clock signal input 59, a V / R signal input 61 and preset input 63 are shown in the embodiment shown.
  • a fed-in activation signal sets the count of the counting unit 25 to the hard-coded start value 41.
  • the hard-coded start value 41 is symbolized by a drawn rectangle.
  • the hard-coded start value 41 of the counting unit 25, offset by 1 bit, is transferred to the second comparator circuit 27b as a second preset comparison value.
  • the two comparator circuits 27a and 27b each have a result line 31 via which a result signal can be output.
  • the result signal is shown as a single pulse, whereby the result signal can also be a pulse train.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung von Fahrzeugen, insbesondere von Schienenfahrzeugen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Stillstandsüberwachung von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen.
  • Ein System aus mehreren Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, kann bevorzugt durch eine Steuerzentrale überwacht und gesteuert werden. Solange ein Schienenfahrzeug eingeschaltet ist, kann dieses mit der Steuerzentrale kommunizieren und seine Position und Geschwindigkeit an die Steuerzentrale übermitteln. Die Steuerung des Systems aus mehreren Schienenfahrzeugen kann insbesondere durch das sogenannte European Train Control System (ETCS, Europäisches Zugbeeinflussungssystem) erfolgen, welches die verschiedenen innerhalb Europas angewandten Zugbeeinflussungssysteme vereinheitlichen und ablösen soll.
  • Beim Abschalten, dem sogenannten Abrüsten eines Schienenfahrzeuges wird die Kommunikation desselben mit der Steuerzentrale unterbrochen, so dass eine Überwachung der Position des Schienenfahrzeuges nicht mehr gegeben ist. Beim Einschalten, dem sogenannten Aufrüsten des Schienenfahrzeuges wird die Kommunikation zur Steuerzentrale wiederhergestellt, wobei die Steuerzentrale lediglich auf die zuletzt gespeicherte Position des Schienenfahrzeuges vor dem Abrüsten zurückgreifen kann. Dies ist aus sicherheitsrelevanten Gesichtspunkten nicht ausreichend, um einen sicheren Betrieb eines Systems aus mehreren Fahrzeugen zu gewährleisten.
  • Deswegen ist es vorteilhaft, wenn festgestellt werden kann, ob sich das Schienenfahrzeug im abgerüsteten Zustand bewegt hat bzw. bewegt wurde. Ist dies der Fall, so kann eine optionale und aus sicherheitsrelevanten Gesichtspunkten notwendige Initialisierung zur Neuermittlung der Position des Schienenfahrzeuges gestartet werden. Meldet die Stillstandserkennung (auch Cold Movement Detection System - kurz CMD-System - genannt) dagegen, dass das Schienenfahrzeug nicht bewegt wurde, so kann auf die von der Steuerzentrale zuletzt bekannte Position des Schienenfahrzeuges zurückgegriffen werden.
  • Aus dem Stand der Technik sind derartige CMD-Systeme bekannt, die sowohl energieautark, als auch nicht-energieautark arbeiten. Nicht-energieautarke Systeme benötigen zwar einen zusätzlichen Energiespeicher, allerdings beträgt der Strombedarf eines CMD-Systems lediglich wenige Milliamper so dass auch mit den Lösungen, die auf einen externen Energiespeicher zurückgreifen, die in der Norm geforderte Speicherdauer von 72 Stunden problemlos ermöglicht wird.
  • Aus dem Stand der Technik sind ferner CMD-Systeme bekannt, die auf eine elektromagnetische Lösung abstellen, in welcher Haftmagnete verwendet werden, welche bei Bewegung durch Gravitationskräfte abfallen. Eine derartige Lösung ist fehleranfällig, da ein Abfallen der Haftmagnete zum Beispiel aufgrund von Korrosion verhindert werden kann und somit eine Bewegung des Schienenfahrzeuges im abgerüsteten Zustand nicht detektierbar ist.
  • Weitere Lösungen aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise der DE 10 2011 077 7 60A1 , nutzen eine Kapazität, welche auf- bzw. entladen wird, wobei der Ladezustand der Kapazität proportional zu einer Bewegung des Schienensystems ist. Diese Lösungen des Standes der Technik haben den Nachteil, dass die verwendete Kapazität einer Selbstentladung unterliegt und zudem empfindlich auf Schwankungen von Umgebungsparametern, wie zum Beispiel der Temperatur, reagieren kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung von Fahrzeugen zu schaffen, welche ohne Softwareanteile auskommt, unempfindlich gegen Schwankungen von Umgebungsparametern ist und einen einfachen Aufbau aufweist.
  • Der Vorgang des Abrüstens eines Schienenfahrzeuges umfasst im Allgemeinen eine Abfolge von Aktionen, die üblicherweise vom Fahrzeugleitstand oder vom Führer des Schienenfahrzeuges aus dem Führerhaus durchgeführt werden. Hierbei besteht die Gefahr, dass zum Beispiel die Aktivierung des CMD-Systems nicht bzw. erst nach dem Stromlosschalten initiiert wird und somit eine Feststellung einer Positionsänderung des Schienenfahrzeuges nicht verlässlich erfolgen kann.
  • Eine Aufgabe des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, das Abrüsten eines Schienenfahrzeuges zu automatisieren und eine verlässliche Feststellung einer Positionsänderung des Schienenfahrzeuges zu gewährleisten.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung eingangs genannter Art löst die obige Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs genannten Art löst die obige Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 9.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren können durch die folgenden weiteren, jeweils für sich vorteilhaften Ausführungsformen beliebig ergänzt und weiter verbessert werden. Einzelne technische Merkmale beschriebener Ausgestaltungen können dabei beliebig kombiniert und/oder weggelassen werden, sofern es nicht auf den mit dem weggelassenen technischen Merkmal erzielten technischen Effekt ankommt.
  • Die Logikeinheit kann in der einfachsten Ausgestaltung zwei um 90° zueinander verschobene Abfolgen von Rechteckpulsen aufnehmen, kann überprüfen, ob diese Form des gepulsten Signals der erwarteten Form entspricht, und kann die aufgenommenen Abfolgen von Rechteckpulsen gegebenenfalls verstärken oder abschwächen.
  • Es ist ebenso denkbar, dass in die Logikeinheit mehrere trigonometrische Kurvenverläufe (Sinus, Kosinus) der Inkrementalsignale eingespeist werden, wobei mindestens eines der mindestens zwei eingespeisten Inkrementalsignale um 90° phasenverschoben zum ersten der mindestens zwei eingespeisten Inkrementalsignale ist. Eine solche Logikeinheit kann aus den eingespeisten trigonometrischen Kurvenverläufen eine Abfolge von rechteckförmigen Pulsen generieren, die zueinander um 90° phasenverschoben sind.
  • Die mindestens zwei Inkrementalsignale sind bevorzugt um 90° zueinander phasenverschoben, wobei eine Phasenverschiebung zueinander um beliebige andere Werte, ausgenommen 180° und 360° sowie deren Vielfache, möglich ist. Bevorzugt kann allerdings eine Phasenverschiebung von 90° gewählt werden. Eine derartige Phasenverschiebung erlaubt es, die zwei möglichen Drehrichtungen des Fahrzeugrades zu unterscheiden.
  • Die Logikeinheit kann ebenso aus den mindestens zwei Inkrementalsignalen ein richtungsunabhängiges Inkrementalsignal, ein sogenanntes Clock-Signal, und ein binäres richtungsabhängiges Inkrementalsignal, ein sogenanntes V/R-Signal, aus den mindestens zwei eingespeisten Inkrementalsignalen generieren.
  • Die mindestens zwei Inkrementalsignale können über zwei voneinander getrennte Leitungen an die Zähleinheit übertragen werden, wobei rein beispielhaft ein Eingang der Zähleinheit zum Empfang eines Inkrementalsignals ausgestaltet sein kann, welches den Zählerstand der Zähleinheit entweder erhöht oder erniedrigt, wobei ein zweiter Eingang der Zähleinheit festlegt, ob der Zählerstand erhöht oder erniedrigt werden soll.
  • Ebenso ist es denkbar, dass die Zähleinheit einen sogenannten Clock-up bzw. einen Clock-down-Eingang aufweist, wobei ein in den Clock-up-Eingang eingespeistes Signal den Zählerstand der Zähleinheit erhöhen und ein in den Clock-down-Eingang eingespeistes Signal den Zählerstand der Zähleinheit erniedrigen kann.
  • Insbesondere ist die Logikeinheit und speziell dessen ausgegebene Inkrementalsignale an die Zähleinheit und speziell deren Eingabeports angepasst.
  • Der Zählerstand der Zähleinheit kann beispielsweise binär kodiert an die mindestens eine Vergleicherschaltung übergeben werden, wobei bei Verwendung einer einzelnen Vergleicherschaltung eine Betragsschaltung zwischen der Zähleinheit und der Vergleicherschaltung angeordnet sein kann, so dass sowohl eine Bewegung des Schienenfahrzeuges in Vorwärtsrichtung, als auch eine Bewegung des Schienenfahrzeuges in Rückwärtsrichtung von der einzelnen Vergleicherschaltung erfasst wird. Die Bewegung in Vorwärtsrichtung kann eine Erhöhung des Zählerstandes und die Bewegung in Rückwärtsrichtung eine Erniedrigung des Zählerstandes zur Folge haben.
  • Im Allgemeinen kann es erwünscht sein, dass Rangierstöße, d.h. eine geringfügige Bewegung des Schienenfahrzeuges, nicht als Bewegung des abgerüsteten Schienenfahrzeuges detektiert werden. Es kann wünschenswert sein, bereits eine Radumdrehung eines Rades des Schienenfahrzeuges um 60° zu detektieren.
  • Im Allgemeinen ist es erwünscht, Radumdrehungen von 100° anzuzeigen. Ab zwei vollen Radumdrehungen (720°) des Schienenfahrzeuges ist eine Anzeige der Positionsänderung des Schienenfahrzeuges im abgerüsteten Zustand notwendig.
  • Entsprechend dem verwendeten Sensor zur Erfassung der Drehung eines Fahrzeugrades kann eine volle Umdrehung des Fahrzeugrades den Zählerstand um einen bestimmten Wert N erhöhen bzw. erniedrigen.
  • Die Zähleinheit kann einen Aktivierungseingang aufweisen, über welchen ein Aktivierungssignal eingespeist werden kann. Das Aktivierungssignal kann die Zähleinheit auf einen voreingestellten Startwert zurücksetzen. Der voreingestellte Wert kann insbesondere hardwareseitig eingestellt und der Zähleinheit zur Verfügung gestellt werden.
  • Die Vergleicherschaltung kann ein Ergebnissignal ausgeben, sobald ein von der Zähleinheit zur Verfügung gestellter Zählerstand dem voreingestellten Vergleichswert entspricht. Rein beispielhaft kann ein Ergebnissignal ein rechteckförmiger Spannungsimpuls sein.
  • Das Zustandselement ist als ein solches Element zu verstehen, welches zwei Zustände speichern und entsprechend über einen Zustandsausgang ausgeben kann. Eine mögliche, nicht einschränkende Ausgestaltung eines solchen Zustandselementes ist ein Flipflop, dessen Zustandsausgang im aktivierten Zustand ein Spannungsniveau größer 0 aufweisen kann, und welches bei Einspeisung eines Ergebnissignals der Vergleicherschaltung seinen Zustand, d.h. beispielsweise die am Zustandsausgang anliegende Spannung ändert, zum Beispiel auf 0 herabsetzt.
  • Über den Aktivierungseingang kann ein Aktivierungssignal sowohl an die Zähleinheit, als auch an das Zustandselement übertragen werden. Wird ein solches Aktivierungssignal übertragen, so wird der Zählerstand der Zähleinheit auf den voreingestellten Startwert zurückgesetzt und das Zustandselement in den aktivierten Zustand versetzt. Bevorzugt wird das Aktivierungssignal, welches in das Zustandselement eingespeist wird, im Vergleich zum Aktivierungssignal, welches in die Zähleinheit eingespeist wird, verzögert. Somit kann sichergestellt werden, dass die Zähleinheit kein Ergebnissignal mehr ausgibt, wenn das Zustandselement in den aktivierten Zustand versetzt ist.
  • Rein beispielhaft soll die Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung an dieser Stelle mit einem Zahlenbeispiel beschrieben werden. Es wird angenommen, dass eine volle Umdrehung des Fahrzeugrades eines Schienenfahrzeuges im abgerüsteten Zustand erkannt und angezeigt werden soll. Eine volle Umdrehung sei mit der Änderung des Zählerstandes der Zähleinheit um 25 verbunden, wobei bei einer vollen Umdrehung in Vorwärtsrichtung der Zählerstand um 25 erhöht und bei einer vollen Umdrehung in Rückwärtsrichtung der Zählerstand um 25 erniedrigt werden soll. Wird die Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung durch das Aktivierungssignal aktiviert, so wird der Zählerstand der Zähleinheit auf 0 zurückgesetzt und das Zustandselement nach einer Verzögerung durch das Verzögerungselement durch das Aktivierungssignal in den aktivierten Zustand versetzt. Dreht nun das Fahrzeugrad eine volle Umdrehung in Vorwärtsrichtung, so wird der Zählerstand der Zähleinheit um 25 erhöht, der Zählerstand von 25 wird über die Betragsschaltung nicht verändert und an die Vergleicherschaltung übertragen. Die Vergleicherschaltung vergleicht den angelegten Zählerstand mit einem voreingestellten Vergleichswert von 25 und meldet nach erfolgter vollständiger Umdrehung des Fahrzeugrades die Gleichheit in Form eines Ergebnissignals über die Ergebnisleitung. Das Ergebnissignal führt dazu, dass sich der Zustand des Zustandselementes ändert, d.h., dass dieses sich nicht mehr im aktivierten Zustand befindet. Erfolgt eine vollständige Umdrehung des Fahrzeugrades in Rückwärtsrichtung, so wird der Zählerstand der Zähleinheit um 25 von 0 auf minus 25 herabgesetzt, dieser Wert wird durch die Betragsschaltung auf plus 25 umgesetzt. Der weitere Verlauf des Vergleichens und des Auswertens entspricht der zuvor beschriebenen Drehung des Fahrzeugrades in Vorwärtsrichtung.
  • In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Aktivierungseingang einen Tiefpassfilter auf. Ein Tiefpassfilter hat den Vorteil, dass eine ausreichende Entstörung des Aktivierungseinganges gegeben ist. Elektromagnetische Störsignale können zum Beispiel vom Schienenfahrzeug herrühren. Diese können durch einen Tiefpassfilter, welcher lediglich Signale im Bereich um 200 Hz passieren lässt, herausgefiltert werden, so dass diese das Zustandselement nicht fälschlicherweise in den aktivierten Zustand versetzen können. Es ist wünschenswert, dass lediglich das Aktivierungssignal den Tiefpassfilter passieren, das Zustandselement in den aktivierten Zustand versetzen und den Zählerstand der Zähleinheit auf den Startwert zurücksetzen kann.
  • Erfindungsgemäss ist eine Überwachungseinheit zur Überwachung einer Speisespannung vorgesehen, wobei ein Ausgang der Überwachungseinheit mit der Ergebnisleitung der mindestens einen Vergleicherschaltung über eine ODER-Verknüpfung mit dem Zustandselement verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass eine Unterbrechung der Energieversorgung der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung nicht unbemerkt bleibt.
  • Somit kann angezeigt werden, ob eine Unterbrechung der Energieversorgung stattgefunden hat. Ferner wird verhindert, dass das Schienenfahrzeug bei unterbrochener Energieversorgung bewegt werden kann, ohne dass diese Manipulation bemerkt wird. Die Stillstandsüberwachung kann folglich nicht durch Trennen der Energieversorgung umgangen werden.
  • Der geänderte Zustand des Zustandselementes besagt somit, dass entweder eine Bewegung des Schienenfahrzeuges im abgerüsteten Zustand erfolgt ist, oder die Energieversorgung der Vorrichtung unterbrochen wurde.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zwei Vergleicherschaltungen vorhanden, die jeweils einen unterschiedlichen voreingestellten Vergleichswert aufweisen, wobei beide Vergleicherschaltungen über eine ODER-Verknüpfung mit dem Zustandselement verbunden sind. Die Verwendung von zwei Vergleicherschaltungen ermöglicht eine richtungsabhängige Überwachung der Drehung des Fahrzeugrades ohne Verwendung einer Betragsschaltung.
  • Der Vergleichswert der ersten Vergleicherschaltung ist bevorzugt größer als 0 und weiter bevorzugt größer als die Anzahl der Schritte, um welche der Zählerstand erhöht bzw. erniedrigt wird, wenn das Fahrzeugrad über einen zu detektierenden Grenzwert hinaus gedreht wird.
  • Rein beispielhaft und nicht einschränkend sei eine Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung beschrieben, die bei einer vollen Umdrehung des Fahrzeugrades den Zählerstand richtungsabhängig um 25 erhöht bzw. erniedrigt.
  • Ist der Grenzwert der Drehung des Fahrzeugrades mit einer vollen Umdrehung angegeben (ab einer vollen Umdrehung meldet die Vorrichtung also eine Bewegung des Fahrzeuges), so ist ein voreingestellter Startwert der Zähleinheit bevorzugt auf 25 festgelegt.
  • Eine Drehung des Fahrzeugrades in Rückwärtsrichtung kann zum Beispiel ein Herabsetzen des Zählerstandes hervorrufen. Wird das Fahrzeugrad eine volle Umdrehung in Rückwärtsrichtung bewegt, so zählt die Zähleinheit vom voreingestellten Startwert von 25 herab und erreicht nach einer vollen Umdrehung des Fahrzeugrades den Wert 0. Dieser Wert wird der ersten Vergleicherschaltung übergeben und gegen einen ersten voreingestellten Vergleichswert, bevorzugt der Wert 0, verglichen. Nach einer vollen Umdrehung des Fahrzeugrades gibt die erste Vergleicherschaltung somit ein Ergebnissignal über die Ergebnisleitung aus und ändert den Zustand des Zustandselements.
  • Die zweite Zählerschaltung kann in diesem nicht einschränkenden Beispiel einen zweiten voreingestellten Vergleichswert aufweisen, der sich vom ersten voreingestellten Vergleichswert unterscheidet. Bevorzugt entspricht der zweite voreingestellte Vergleichswert dem doppelten Wert des voreingestellten Startwertes der Zähleinheit.
  • Da der voreingestellte Startwert der Zähleinheit bevorzugt über eine Hardware, zum Beispiel ein Widerstandsnetzwerk, kodiert ist, kann dieser voreingestellter Startwert abgegriffen werden und um 1 Bit verschoben als voreingestellter Vergleichswert der zweiten Vergleicherschaltung zur Verfügung gestellt werden.
  • Die Verschiebung um 1 Bit resultiert in einer Verdopplung des Startwertes der Zähleinheit, so dass der zweite voreingestellte Vergleichswert in dem obigen Beispiel 50 beträgt.
  • Bewegt sich nun das Fahrzeugrad in Vorwärtsrichtung, wird der Zählerstand der Zähleinheit ausgehend vom voreingestellten Startwert 25 erhöht und erreicht nach einer vollen Umdrehung des Fahrzeugrades in Vorwärtsrichtung den Wert 50.
  • Da die zweite Vergleicherschaltung den Zählerstand mit dem doppelten voreingestellten Startwert der Zähleinheit vergleicht, gibt die zweite Vergleicherschaltung nach einer vollen Umdrehung des Fahrzeugrades in Vorwärtsrichtung ein Ergebnissignal über eine Ergebnisleitung aus. Auch das Ergebnissignal der zweiten Vergleicherschaltung ändert den Zustand des Zustandselementes.
  • Die ODER-Verknüpfung erlaubt es, den Zustand des Zustandselementes zu ändern, wenn lediglich eine der in dieser Ausgestaltung vorliegenden zwei Vergleicherschaltungen ein Ergebnissignal ausgibt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Wegimpulsgeber zur Erzeugung der mindestens zwei Inkrementalsignale und eine Messleitung zur Übertragung der mindestens zwei Inkrementalsignale vom Wegimpulsgeber zur Logikeinheit vorhanden. Der Wegimpulsgeber kann vorteilhafterweise bereits im Schienenfahrzeug, insbesondere an der Achse eines Rades des Schienenfahrzeuges angebracht sein, wobei die Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung die vom Wegimpulsgeber erzeugten Inkrementalsignale abgreift und zur Überwachung einer Bewegung des Schienenfahrzeuges im abgerüsteten Zustand nutzt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein magnetoresistiver Sensor zur Erzeugung der mindestens zwei Inkrementalsignale und eine Messleitung zur Übertragung der mindestens zwei Inkrementalsignale vom magnetoresistiven Sensor vorgesehen. Weist das Schienenfahrzeug keinen Wegimpulsgeber auf, bzw. ist die Nutzung der vom Wegimpulsgeber erzeugten Inkrementalsignale nicht möglich, so kann die Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung einen magnetoresistiven Sensor aufweisen, d.h. die Inkrementalsignale selbständig erzeugen.
  • Hierbei sind mehrere Maßnahmen zur Erzeugung der Inkrementalsignale möglich. Die im Folgenden beschriebenen Möglichkeiten der Erzeugung der Inkrementalsignale sind ebenso auf den zuvor erwähnten Wegimpulsgeber anwendbar.
  • Eine erste Möglichkeit Inkrementalsignale zu erzeugen ist die Verwendung zweier sogenannter Low-Power-Hall-Sensoren, die leicht außerhalb der Drehachse des Fahrzeugrades über einem Dauermagneten angebracht sind. Die Pole des Dauermagneten weisen dabei von der Drehachse des Fahrzeugrades weg. Die Verwendung von Low-Power-Hall-Sensoren, welche auf dem Hall-Effekt basieren, stellt eine erste Möglichkeit der Zentrumsabtastung vor, wobei die beiden Sensoren ein rechteckförmiges periodisches Signal mit einer Periode pro Umdrehung der Radachse generieren. Diese Lösung ist eingelagert und weist somit Verschleiß auf.
  • Eine weitere Möglichkeit der Zentrumsabtastung ist die Verwendung eines magnetoresistiven Sensors, welcher auf der Drehachse über dem Dauermagneten (mit gleicher Ausrichtung, wie in der zuvor beschriebenen Möglichkeit), angeordnet ist. Magnetoresistive Sensoren liefern allerdings ein Sinus- bzw. Kosinus-Signal, welches mittels einer entsprechenden Schaltung (Verstärker und Digitalisierer) in zwei rechteckförmige um 90° phasenverschobene Impulsfolgen konvertiert werden können. Auch diese Möglichkeit der Erzeugung der Inkrementalsignale liefert eine Periode der Rechteckschwingung pro Umdrehung der Radachse, wobei in der zweiten Möglichkeit die Auflösung durch eine Interpolation der Sinus- bzw. Kosinussignale erhöht werden kann. Dies verkompliziert das System allerdings. Diese Lösung ist lagerlos und somit verschleißfrei.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung der Inkrementalsignale ist die Verwendung eines Polrades, welches als eine Vielzahl in umfänglicher Richtung um die Achse des Fahrzeugrades angeordnete Permanentmagnete aufweist.
  • Ein solches Polrad kann um einen Endabschnitt der Radachse des Fahrzeugrades herum angeordnet sein, wobei dessen Abtastung von magnetoresistiven Sensoren, welche das Polrad in einer Richtung zur Drehachse der Radachse hin abtasten, erfolgen kann. Der Vorteil einer solchen Abtastung ist, dass die Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung lagerlos ausgestaltet ist und somit keinem Verschleiß unterliegt. Ein weiterer Vorteil ist, dass alleinig durch die Wahl der Anzahl von im Polrad untergebrachten Permanentmagneten die Auflösung der Ermittlung einer Raddrehung bestimmt werden kann.
  • Eine weitere Möglichkeit, die Inkrementalsignale mittels eines Polrades zu erzeugen, ist die Verwendung von Low-Power-Hall-Sensoren, welche allerdings eine Eigenlagerung erfordert, da Unebenheiten der Radachse des Fahrzeugrades und somit je nach Winkelposition der Drehachse ein variierender Abstand zwischen dem Polrad und den Low-Power-Hall-Sensoren bestehen kann, welche eine Messung der Drehung des Fahrzeugrades erschwert bzw. gänzlich verhindert.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Magnetfeldüberwachungseinheit vorgesehen, deren Ausgang mit der Ergebnisleitung der mindestens einen Vergleicherschaltung über eine ODER-Verknüpfung mit dem Zustandselement verbunden ist. Insbesondere bei Ausgestaltungen der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung, in welchem ein an der Radachse angebrachtes Polrad Verwendung findet, ist es vorteilhaft, eine Manipulation der Vorrichtung zu erkennen und anzuzeigen. Somit ist es nicht möglich, dass die Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung von der Radachse entfernt, das Schienenfahrzeug bewegt und die Vorrichtung erneut an die Radachse angebracht wird, ohne dass das Zustandselement eine derartige Manipulation detektiert und anzeigt.
  • Die Magnetfeldüberwachungseinheit kann bei sinus- und kosinusförmigen Inkrementalsignalen verwendet werden, wobei diese quadriert und summiert werden. Ergibt diese Summe nicht 1, so kann die Magnetfeldüberwachungseinheit das Zustandselement deaktivieren, d.h. aus dem aktivierten Zustand in einen nicht-aktivierten Zustand versetzen.
  • Folglich kann die Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung durch drei mögliche Ereignisse vom aktivierten Zustand, welcher den Stillstand des Fahrzeuges anzeigt, in einen deaktivierten Zustand versetzt werden.
  • Zum einen geschieht dies durch eine Bewegung des Fahrzeuges, zum anderen kann dies aufgrund einer unterbrochenen Energieversorgung oder einer Entfernung der Vorrichtung vom an der Radachse angebrachten Polrad geschehen. Folglich kann eine Manipulation der Vorrichtung stets erkannt und angezeigt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Diagnoseeingang vorgesehen, über den ein Diagnosesignal einspeisbar ist, welches das Zustandselement in den aktivierten Zustand versetzt. Ein solcher Diagnoseeingang hat den Vorteil, dass jederzeit ein Funktionstest der Vorrichtung durchgeführt werden kann. Das Diagnosesignal kann dabei einem Aktivierungssignal entsprechen, wobei das Diagnosesignal über eine separate Leitung, d.h. dem Diagnoseeingang eingespeist werden kann.
  • Die Einspeisung des Diagnosesignals während einer Bewegung des Fahrzeuges führt somit dazu, dass das Zustandselement in den aktivierten Zustand versetzt wird und nach dem Zurücklegen einer vorbestimmten Wegstrecke korrekterweise eine Bewegung des Fahrzeuges detektiert und anzeigt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein automatischer Aktivierungsgenerator vorgesehen, der ausgestaltet ist im aufgerüsteten Zustand des Fahrzeuges, d.h. in einem betriebsbereiten Zustand des Fahrzeuges, ein periodisches Aktivierungssignal zu generieren. Ein periodisch generiertes Aktivierungssignal hat den Vorteil, dass eine im Wesentlichen permanente Kontrolle der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung möglich ist, so dass ein Ausfall derselben sofort erkannt und die Vorrichtung repariert oder ersetzt werden kann.
  • Die periodische Erzeugung des Aktivierungssignals kann automatisch nach dem Aufrüsten des Schienenfahrzeuges erfolgen. Sofern beim Aufrüsten des Schienenfahrzeuges die Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung eine Bewegung des Schienenfahrzeuges meldet, wird die periodische Erzeugung des Aktivierungssignals nicht gestartet, da diese ansonsten die Alarmmeldung überschreiten würde.
  • Ein weiterer Vorteil eines periodisch erzeugten Aktivierungssignals ist, dass beim Abrüsten des Schienenfahrzeuges nicht die Gefahr besteht, dass die Aktivierung der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung versäumt, vergessen oder erst nach der Stromunterbrechung des Schienenfahrzeuges initiiert wird.
  • Die Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung kann in einer weiteren Ausgestaltung mit einem Wegimpulsgeber in einem gemeinsam genutzten Aufnahmegehäuse zu einem Sensorsystem kombiniert werden. Dies hat den Vorteil, dass eine einzige Radachse zur Anbringung von zwei Vorrichtungen unterschiedlicher Funktion genutzt werden kann.
  • Das eingangs beschriebene Verfahren zur Stillstandsüberwachung kann für das Überwachen der Drehung eines Fahrzeugrades auf eine zuvor beschriebene Vorrichtung zurückgreifen. Die Drehung des Fahrzeugrades kann dabei mittels verschiedener Inkrementalgeber generiert werden. Insbesondere können die Inkrementalsignale den Zählerstand sowohl erhöhen bzw. erniedrigen, wobei die Richtung der Änderung des Zählerstandes abhängig von der Drehrichtung des Fahrzeugrades ist.
  • Das Setzen des Startwertes der Zähleinheit und das Vergleichen des Zählerstandes erfolgt mit einem voreingestellten Start- bzw. Vergleichswert, der bevorzugt in einer Hardware kodiert sein kann. Die Kodierung eines voreingestellten Vergleichswertes kann zum Beispiel mittels eines Widerstandsnetzwerkes erfolgen.
  • Wird der Zählerstand mit zwei voreingestellten Vergleichswerten verglichen, so kann der voreingestellte Vergleichswert für eine zweite Vergleicherschaltung dem doppelten Wert des voreingestellten Startwertes der Zähleinheit entsprechen. Der zweite Vergleichswert kann hierbei aus dem Startwert der Zähleinheit gewonnen werden, indem der binär kodierte Startwert um 1 Bit verschoben als Vergleichswert in die zweite Vergleicherschaltung eingespeist wird.
  • Unter dem Ausgeben eines Statussignals kann die Änderung einer auf einer Leitung anliegenden Spannung oder aber das Übertragen eines Pulses bzw. einer Pulsfolge verstanden werden.
  • In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dieses ferner das automatische Erzeugen eines Aktivierungssignals vor dem Abrüsten des Fahrzeuges. Dies hat den Vorteil, dass die Aktivierung der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung stets erfolgt und weder vergessen, noch durch eine zeitlich falsche Abfolge der Aktivierung der Stillstandsüberwachung und des Stromlosschaltens nicht erfolgt.
  • Das Aktivierungssignal kann an die Zähleinheit und an das Zustandselement übertragen werden, wobei das Aktivierungssignal bevorzugt mit einer Verzögerung am Zustandselement eingespeist wird. Somit ist sichergestellt, dass zuerst der Zählerstand der Zähleinheit auf den voreingestellten Startwert zurückgesetzt wird, bevor das Zustandselement sich in dem aktivierten Zustand versetzt wird und somit bei Anliegen eines Ergebnissignal sofort wieder deaktiviert wird. Die Verzögerung erlaubt somit eine Art Totzeit, innerhalb welcher der Zustand des Zustandselementes zwar veränderbar ist, allerdings nach der Totzeit in einen definierten Zustand gebracht wird.
  • Das automatische Erzeugen des Aktivierungssignals kann beispielsweise beim Stillstand des Fahrzeuges, der zum Beispiel durch einen Wegimpulsgeber angezeigt werden kann, geschehen. Ebenso ist es möglich, dass das automatische Erzeugen des Aktivierungssignals automatisch vor dem Stromlosschalten des Fahrzeuges geschieht, wobei das Stromlosschalten beispielsweise mittels eines Schalters erfolgen kann, der mindestens drei unterschiedliche Stellungen aufweist, wobei in einer mittleren Stellung des Schalters das Aktivierungssignal erzeugt wird, bevor nach weiterer Bewegung des Schalters das Fahrzeug stromlos geschaltet wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das automatisch erzeugte Aktivierungssignal vor dem Abrüsten des Fahrzeuges periodische generiert. Diese Ausgestaltung erlaubt es, die Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung jederzeit im Betrieb des Fahrzeuges zu testen und automatisiert den Prozess des Abrüstens eines Schienenfahrzeuges.
  • Der Zugführer muss somit nicht zusätzlich zu den Schritten beim Abrüsten des Fahrzeuges den Schritt des Aktivierens der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung durchführen, da dieser Schritt, insbesondere das Erzeugen des Aktivierungssignals, bereits vorab automatisch erfolgt ist.
  • Somit kann beispielsweise die Zugsteuerung das Aktivierungssignal auslösen, was im Falle einer periodischen Erzeugung des Aktivierungssignals ferner den Vorteil hat, dass ein Defekt der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung sofort erkennbar ist. Die periodische Erzeugung des Aktivierungssignals kann beispielsweise mit einer Frequenz von 1 Hz erfolgen, so dass ein Ausfall der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung im Betrieb des Fahrzeuges quasi instantan detektierbar ist und angezeigt werden kann.
  • Mit dieser Ausgestaltung des Verfahrens besteht auch nicht die Gefahr, dass das Stromlosschalten des Fahrzeuges erfolgt, bevor die Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung aktiviert wurde. Ein erneutes Aufrüsten des Fahrzeuges, um die Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung zu aktivieren, ist somit nicht notwendig.
  • Das periodische Erzeugen des Aktivierungssignals, d.h. eine kontinuierliche Nutzung der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung, ist mit keinerlei Verschleiß verbunden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das automatische und periodische Erzeugen des Aktivierungssignals und das ausgegebene Statussignal mit einem jeweiligen Erwartungswert verglichen, wobei bei Übereinstimmung mit dem jeweiligen Erwartungswert die korrekte Funktion der Stillstandsüberwachung angezeigt wird. Dies hat den Vorteil, dass ein Ausfall oder Defekt der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung sofort angezeigt wird.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausgestaltungen mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Gleiche technische Merkmale und technische Merkmale mit gleicher Funktion werden der Übersichtlichkeit halber mit denselben Bezugszeichen versehen. Einzelne technische Merkmale der beschriebenen Ausgestaltungen können beliebig kombiniert und/oder weggelassen werden, sofern es nicht auf den mit dem weggelassenen technischen Merkmal erzielten technischen Effekt ankommt.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung, welche in einem Sensorsystem aufgenommen und an einer Radachse befestigt ist;
    Fig. 2
    eine Schaltbild einer Ausgestaltung der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung;
    Fig. 3a
    eine schematische Darstellung einer ersten Möglichkeit der Radialabtastung eines Fahrzeugrades;
    Fig. 3b
    eine schematische Darstellung einer zweiten Möglichkeit der Radialabtastung eines Fahrzeugrades;
    Fig. 4a
    eine schematische Darstellung einer ersten Möglichkeiten der Zentrumabtastung eines Fahrzeugrades; und
    Fig. 4b
    eine schematische Darstellung einer zweiten Möglichkeiten der Zentrumabtastung eines Fahrzeugrades; und
    Fig. 5
    eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung der Zähleinheit und zweier Vergleicherschaltungen als Teil der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung; und
    Fig. 6
    eine schematische Darstellung eines Sensorsystem zur Anbringung an einer Radachse eines Fahrzeuges
  • In der Figur 1 ist ein erfindungsgemässes Sensorsystem zur Anbringung an einer Radachse 9 eines Schienenfahrzeuges (nicht dargestellt) gezeigt. Das Fahrzeug kann sich in einem aufgerüsteten Zustand, d.h. in einem betriebsbereiten Zustand oder in einem abgerüsteten Zustand, d.h. in einem abgeschalteten Zustand befinden. In einem abgeschalteter Zustand ist das Fahrzeug in der Regel in Ruheposition und die elektrische Versorgung ist bis auf ggf. einem Batteriebetrieb abgeschaltet.
  • Das Sensorsystem umfasst ein Aufnahmegehäuse 7 zur Aufnahme mindestens einer Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung 1. Ferner ist ein Wegimpulsgeber 5 vorgesehen, der Teil der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung 1 sein kann oder separat vorgesehen ist.
  • Der Wegimpulsgeber 5 umfasst zumindest einen Sensor 13, der eine Massverkörperung 11 in der Ausführung eines Magneten (Figuren 3a, 3b, 4a, 4b) abtastet. Der Sensor 13 dient in Zusammenwirkung mit der Massverkörperung 11 zur Erfassung einer Rotation der Radachse 9 des Schienenfahrzeuges.
  • Die Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung 1 ist an dem Aufnahmegehäuse 7 befestigt. Die Massverkörperung 11 ist in der Ausführungsform der Fig. 1 als ein Polrad 15 ausgebildet. Das Polrad 15 ist auf der Radachse 9 befestigt.
  • Für lagerbehaftete Vorrichtungen zur Stillstandsüberwachung 1 kann ein Eingreiforgan (nicht dargestellt) vorgesehen sein. In besagten lagerbehafteten Ausgestaltungen der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung 1 greift das Eingreiforgan in ein Mitnahmeorgan (nicht gezeigt), so dass das Mitnahmeorgan die Rotation der Radachse 9 des Fahrzeugs auf einer Welle (nicht gezeigt) der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung 1 übertragen wird. Auf der gelagerten Welle der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung 1 befindet sich die Massverkörperung 11 in der Ausführung eines Magneten, welcher von einen oder mehreren Sensoren 13 abgetastet wird.
  • Die Figur 2 zeigt ein Schaltbild der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung mit einem Wegimpulsgeber 5.
  • Der Wegimpulsgeber 5 dient zur Erfassung von Drehbewegungen der Radachse 9. Hierbei tastet ein Sensor 13 die Massverkörperung 11 ab. Die Massverkörperung 11 kann als ein mehrpoliger Magnet in der Ausführung eines magnetischen Polrads 15 ausgeführt sein.
  • Die Figuren 3a und 3b zeigen zwei Varianten der Radialabtastung eines Fahrzeugrades (nicht gezeigt), wobei in beiden gezeigten Varianten als Massverkörperung 11 ein mehrpoliger Magnet in der Ausführung eines Polrads 15 verwendet wird.
  • In der ersten Variante der Figur 3a werden als Sensoren 11 zwei Low-Power-Hall Sensoren 21 verwendet. Die Low-Power-Hall-Sensoren 21 liefern direkt Inkrementalsignale, welche in Rechteckform vorliegen.
  • In einer zweiten Variante der Figur 3b wird als Sensor 11 ein magnetoresistiver Sensor 19 vorgesehen, welcher kosinus- bzw. sinusförmige Signale ausgibt, die in der dargestellten Verstärkerschaltung verstärkt werden und im Anschluss mittels einer Analog-Digital-Schaltung digitalisiert werden. Nach der Digitalisierung liegen Inkrementalsignale in einer Rechteckform vor. Die dargestellten rechteckförmigen Inkrementalsignale sind hierbei um 90° zueinander phasenverschoben.
  • Alternativ kann die Massverkörperung 11 in einer gelagerten Ausführung auch als ein zweipoliger Magnet 17 ausgeführt sein. In den Figuren 4a und 4b sind zwei Varianten der Zentrumsabtastung einer Radachse eines Schienenfahrzeuges (nicht gezeigt) dargestellt. Die erste Variante der Fig. 4a benutzt zwei Low-Power-Hall-Sensoren 21, welche außeraxial, d.h. neben der Radachse 9 des nicht gezeigten Fahrzeugrades angeordnet sind. Die Low-Power-Hall-Sensoren 21 befinden sich über einem zweipoligen Magneten 11, welcher auf der Radachse 9 angebracht ist. Die beiden Low-Power-Hall-Sensoren 21 liefern pro Umdrehung der Radachse 9 eine Periode der Inkrementalsignale, welche in Rechteckform vorliegen.
  • Die Figur 4b zeigt die Verwendung eines magnetoresistiven Sensors 19, welcher auf der Radachse 9 angeordnet ist und sich über dem zweipoligen Magneten 11 befindet. Auch in dieser Ausgestaltung der Zentrumsabtastung wird eine Verstärkerschaltung mit einer nachgeschalteten Analog-Digital-Schaltung verwendet, um Inkrementalsignale in Rechteckform zu erhalten.
  • Von der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung 1 wird eine mögliche Bewegung der Massverkörperung 11 detektiert.
  • Eine Erfassungseinrichtung 23 (Figur 2) weist jeweils eine Zähleinheit 25, mindestens eine Vergleicherschaltung 27, ein Zustandselement 29 und eine Ergebnisleitung 31 auf. Die Ergebnisleitung 31 verbindet die mindestens eine Vergleicherschaltung 27 und das Zustandselement 29.
  • Ebenso ist ein Zustandsausgang 33 gezeigt, welcher den Zustand des Zustandselementes 29 in Form eines Statussignals außerhalb der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung zur Verfügung stellt. Die Massverkörperung 11 wird mittels eines geeigneten Sensors 13 abgetastet, welcher Inkrementalsignale an eine Logikeinheit 35 der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung 1 überträgt.
  • Die jeweilige Logikeinheit 35 überträgt verarbeitete Inkrementalsignale zur jeweiligen Zähleinheit 25 der Erfassungseinrichtung 23. Diese Verbindung ist lediglich für eine erste Erfassungseinrichtung 23 dargestellt. In der schematische Darstellung eines Sensorsystem zur Anbringung an einer Radachse eines Fahrzeuges der Fig. 6 sind mehrere Erfassungseinrichtungen 23 gezeigt, die parallel zueinander angeordnet sind.
  • Jede Erfassungseinrichtung 23 der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung 1 besitzt neben dem Zustandsausgang 33 einen Aktivierungseingang 37, welcher sowohl mit der Zähleinheit 25, als auch über ein Verzögerungsglied 39 mit dem Zustandselement 29 verbunden ist.
  • Der Zustandsausgang 33 und auch der Aktivierungseingang 37 einer jeden Erfassungseinrichtung 23 sind mit einer Auswerteeinheit 67 (dargestellt in der Figur 6) verbunden. Die Auswerteeinheit 67 kann zum Beispiel in einem Fahrzeugleitstand 69 des nicht gezeigten Schienenfahrzeuges angeordnet sein.
  • In anderen Ausgestaltungen der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung 1 kann die Massverkörperung 11 Teil der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung sein. Hierbei kann es sich, wie bereits erwähnt, um eine eigengelagerte Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung 1 handeln. Es kann ebenso die Auswerteeinheit 67 in der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung 1 integriert sein.
  • Wie in der Figur 2 dargestellt ist die Massverkörperung 11 als ein mehrpoliger Magnet in der Ausführung eines Polrades 15 ausgestaltet und wird von zwei Low Power Hall Sensor 21 radial abgetastet. Die Inkrementalsignalen der Low Power Hall Sensoren 21 werden an eine Logikeinheit 35 geführt. Die Logikeinheit 35 stellt einer Zähleinheit 25 verarbeitete Inkrementalsignale zur Verfügung.
  • Die verarbeiteten Inkrementalsignale können in Form eines Clock-up- bzw. eines Clock-down-Signals, oder aber in Form eines Clock-Signals und eines V/R-Signals (Vorwärts / Rückwärts-Signal) vorliegen.
  • Die Zähleinheit 25 wird mit einem hardcodierten Startwert 41 versehen. An den Ausgängen der Zähleinheit 25 wird ein Zählerstand über Datenleitungen an zwei Vergleicherschaltungen 27, 27a, 27b übertragen. Eine mögliche Ausgestaltung der Zähleinheit 25 mit zwei Vergleicherschaltungen 27, 27a, 27b ist als Teil der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung 1 schematisch in der Figur 5 gezeigt.
  • Die erste Vergleicherschaltung 27a vergleicht den angelegten Zählerstand mit einem ersten voreingestellten Vergleichswert der Zähleinheit 25, der dem Wert 0 entspricht.
  • Der Zählerstand der Zähleinheit 25 wird über Datenleitungen auch an eine zweite Vergleicherschaltung 27b übertragen, wobei die zweite Vergleicherschaltung 27b diesen Zählerstand mit einem zweiten voreingestellten Vergleichswert der Zähleinheit 25 vergleicht. Der zweite voreingestellte Vergleichswert der Zähleinheit 25 entspricht dem doppelten Wert des hardcodierten Startwertes 41 der Zähleinheit 25. Dies wird durch eine Verschiebung um 1 Bit erreicht. Somit muss der zweite voreingestellte Vergleichswert der zweiten Vergleicherschaltung 27b nicht separat eingestellt werden.
  • Jede Vergleicherschaltung 27, 27a, 27b weist eine Ergebnisleitung 31 auf, welche zusammen mit einem Signal einer Spannungsüberwachungseinheit 51 sowie einem Signal einer Magnetfeldüberwachungseinheit 3 über eine ODER-Verknüpfung 45 anliegen. Das Ausgangssignal der ODER-Verknüpfung 45 wird an das Zustandselement 29 übergeben. Das Zustandselement 29 weist einen Zustandsausgang 33 auf, über den der Zustand des Zustandselementes 29 abgegriffen werden kann.
  • Ferner ist in der in Figur 2 gezeigten Ausgestaltung der Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung 1 ein Aktivierungseingang 37 gezeigt. Über den Aktivierungseingang 37 kann ein Aktivierungssignal an einen Preset-Eingang 63 der Zähleinheit 25 eingespeist werden. Das Aktivierungssignal wird von einem Fahrzeugleitstand 69 des Schienenfahrzeuges bereitgestellt und passiert vor dem Preset-Eingang 63 einen Tiefpassfilter 47.
  • Das Aktivierungssignal dient zum Setzen der Zähleinheit 25 auf den hardcodierten Startwert 41. Gleichzeitig wird das Aktivierungssignal über ein Verzögerungsglied 39 an das Zustandselement 29 geleitet. Eine Einspeisung des Aktivierungssignals in das Zustandselement 29 versetzt dieses in den aktivierten Zustand (nicht gezeigt).
  • Ferner zeigt die Figur 2 die Magnetfeldüberwachungseinheit 3 und die Spannungsüberwachungseinheit 51, auf welche nicht näher eingegangen wird. Es sei lediglich erwähnt, dass die Magnetfeldüberwachungseinheit 3 und die Spannungsüberwachungseinheit 51 bei einer Manipulation der Vorrichtung zur Stillstandüberwachung 1 das Zustandselement 29 deaktivieren kann, d.h. aus dem aktivierten Zustand in einen deaktivierten Zustand schalten kann.
  • Ferner kann im Fahrzeugleitstand 69 des Schienenfahrzeuges ein Aktivierungssignal periodisch generiert werden, welches zum automatischen Überprüfen der Vorrichtung zur Stillstandüberwachung 1 dient.
  • Die Figur 5 zeigt eine Zähleinheit 25 und zwei mit dieser verbundenen Vergleicherschaltungen 27a sowie 27b. Die Zähleinheit 25 weist drei Datenleitungen 55 auf. In der in der Figur 5 gezeigten Ausgestaltung sind ein Clock-Signal-Eingang 59, ein V/R-Signal-Eingang 61 sowie Preset-Eingang 63 dargestellt.
  • Ein eingespeistes Aktivierungssignal setzt den Zählerstand der Zähleinheit 25 auf den hardcodierten Startwert 41. Der hardcodierte Startwert 41 ist durch ein gezeichnetes Rechteck symbolisiert.
  • Wie bereits oben beschrieben, wird der hardcodierte Startwert 41 der Zähleinheit 25 um 1 Bit versetzt als zweiter voreingestellter Vergleichswert an die zweite Vergleicherschaltung 27b übergeben. Die beiden Vergleicherschaltungen 27a und 27b weisen jeweils eine Ergebnisleitung 31 auf, über welche ein Ergebnissignal ausgegeben werden kann. In der Figur 5 ist das Ergebnissignal als einzelner Impuls gezeigt, wobei das Ergebnissignal auch eine Pulsfolge sein kann.

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung von Fahrzeugen, insbesondere von Schienenfahrzeugen, umfassend wenigstens:
    - eine Logikeinheit (35) zur Aufnahme und Verarbeitung mindestens zweier in Abhängigkeit der Drehung eines Fahrzeugrades generierter Inkrementalsignale;
    - eine Zähleinheit (25), die einen Zählerstand in Abhängigkeit von den von der Logikeinheit (35) verarbeiteten mindestens zwei Inkrementalsignalen erhöht oder erniedrigt;
    - mindestens eine Vergleicherschaltung (27) zum Vergleichen des Zählerstandes mit einem in der mindestens einen Vergleicherschaltung (27) voreingestellten Vergleichswert und zum Ausgeben eines Ergebnissignals über eine Ergebnisleitung (31);
    - ein mit der mindestens einen Vergleicherschaltung (27) über die Ergebnisleitung (31) verbundenes Zustandselement (29), dessen Zustand sich zumindest in Abhängigkeit von dem Ergebnissignal ändert;
    - einen Aktivierungseingang (37) zur Übertragung eines Aktivierungssignals an die Zähleinheit (25) und über ein Verzögerungsglied (39) an das Zustandselement (29), wobei das Aktivierungssignal das Zustandselement (29) in einen aktivierten Zustand setzt;
    - einen Zustandsausgang (33), über welchen der Zustand des Zustandselementes (29) ausgegeben wird; und
    - wobei eine Überwachungseinheit (51) zur Überwachung einer Versorgungsspannung vorgesehen ist, deren Ausgang mit der Ergebnisleitung (31) der mindestens einen Vergleicherschaltung (27) über eine ODER-Verknüpfung (45) mit dem Zustandselement (29) verbunden ist.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Aktivierungseingang (37) einen nachgeschalteten Tiefpassfilter (47) aufweist.
  3. Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Magnetfeldüberwachungseinheit (3) vorgesehen ist, deren Ausgang wenigstens mit der Ergebnisleitung (31) der mindestens einen Vergleicherschaltung (27) über eine ODER-Verknüpfung (45) mit dem Zustandselement (29) verbunden ist.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zwei Vergleicherschaltungen (27a, 27b) vorhanden sind, die jeweils einen unterschiedlichen voreingestellten Vergleichswert aufweisen, wobei beide Vergleicherschaltungen (27, 27a, 27b) über eine ODER-Verknüpfung (45) mit dem Zustandselement (29) verbunden sind.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Wegimpulsgeber (5) zur Erzeugung der mindestens zwei Inkrementalsignale und eine Meßleitung zur Übertragung der mindestens zwei Inkrementalsignale vom Wegimpulsgeber (5) zur Logikeinheit (35) vorhanden sind.
  6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein magnetoresistiver Sensor (19) zur Erzeugung der mindestens zwei Inkrementalsignale und eine Meßleitung zur Übertragung der mindestens zwei Inkrementalsignale vom magnetoresistiven Sensor (19) vorgesehen sind.
  7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei wenigstens zwei Low-Power-Hall-Sensoren (21) zur Erzeugung der mindestens zwei Inkrementalsignale und eine Meßleitung zur Übertragung der mindestens zwei Inkrementalsignale von den zwei Low-Power-Hall-Sensoren (21) vorgesehen sind.
  8. Sensorsystem zur Anbringung an einer Radachse (9) eines Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, mit einem Aufnahmegehäuse (7) mit einer darin aufgenommenen Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7.
  9. Verfahren zur Stillstandsüberwachung von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, umfassend:
    - das Überwachen der Drehung eines Fahrzeugrades, wobei die Drehung des Fahrzeugrades mindestens zwei Inkrementalsignale generiert, die einen Zählerstand einer Zähleinheit (25) drehrichtungsabhängig erhöhen oder erniedrigen, und wobei die Änderung des Zählerstandes proportional zur Drehung des Fahrzeugrades ist;
    - das Vergleichen des Zählerstandes der Zähleinheit (25) mit mindestens einem Vergleichswert durch eine Vergleicherschaltung (27), wobei der Vergleichswert dem doppelten Wert eines voreingestellten Startwertes entspricht; und
    - das Ausgeben eines Statussignals entsprechend einem Ergebnis des Vergleiches des Zählerstandes mit dem mindestens einen Vergleichswert; und
    - das Überwachen einer Versorgungsspannung mit einer Überwachungseinheit (51), deren Ausgang mit einer Ergebnisleitung (31) der Vergleicherschaltung (27) über eine ODER-Verknüpfung (45) mit einem Zustandselement (29) verbunden ist und wobei eine Unterbrechung der Versorgungsspannung eine Deaktivierung des Zustandselementes (29) und damit eine Änderung des Zustandes des Statussignales bewirkt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein Aktivierungssignal über einen Aktivierungseingang (37) der Zähleinheit (25) angelegt wird und das Aktivierungssignal die Zähleinheit (25) auf den voreingestellten Startwert setzt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der voreingestellten Startwert in Abhängigkeit von einem Ansprechwinkel einer Drehung der Radachse (9) bestimmt wird und insbesondere hardwareseitig eingestellt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 11, wobei der voreingestellten Startwert in Abhängigkeit von einer Auflösung des Wegimpulsgebers (5) bestimmt wird und insbesondere hardwareseitig eingestellt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Vergleichen des Zählerstandes der Zähleinheit (25) mit einem ersten Vergleichswert und einem zweiten Vergleichswert erfolgt, wobei der erste Vergleichswert dem Wert Null entspricht und der zweite Vergleichswert dem doppelten Wert des voreingestellten Startwertes entspricht.
  14. Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein automatisch und periodisch erzeugtes Aktivierungssignal und das ausgegebene Statussignal mit einem jeweiligen Erwartungswert verglichen werden und wobei bei Übereinstimmung mit dem jeweiligen Erwartungswert die korrekte Funktion der Stillstandsüberwachung angezeigt wird.
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