EP4059802A1

EP4059802A1 - Verfahren zur detektion eines schienenfahzeugs

Info

Publication number: EP4059802A1
Application number: EP22156711.8A
Authority: EP
Inventors: Jan Gottschlich
Original assignee: Hanning and Kahl GmbH and Co KG
Current assignee: Hanning and Kahl GmbH and Co KG
Priority date: 2021-03-17
Filing date: 2022-02-15
Publication date: 2022-09-21
Also published as: DE102021106493A1

Abstract

1. Verfahren zur Detektion eines Schienenfahrzeugs in einem Gleisabschnitt (10), der als elektrischer Schwingkreis (16) konfiguriert ist, bei welchem Verfahren die Anwesenheit eines Fahrzeugs im Gleisabschnitt durch elektronische Auswertung von Änderungen der Resonanzfrequenz und der Dämpfung des Schwingkreises (16) erkannt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:- Anregen des Schwingkreises (16) mit einem Sendesignal (I_s), das eine einstellbare Sendefrequenz f_s hat,- Empfangen eines Empfangssignals (U_e), das für eine Oszillation des Schwingkreises (16) repräsentativ ist,- Regeln der Sendefrequenz f_s auf die Resonanzfrequenz des Schwingkreises (16), und- Entscheiden, ob sich ein Fahrzeug im Gleisabschnitt befindet, anhand eines Kriteriums, das eine Auswertung des Sendesignals (I_s) und des Empfangssignals (U_e) bei fortlaufender Regelung der Sendefrequenz einschließt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion eines Schienenfahrzeugs in einem Gleisabschnitt, der als elektrischer Schwingkreis konfiguriert ist, bei welchem Verfahren die Anwesenheit eines Fahrzeugs im Gleisabschnitt durch elektronische Auswertung von Änderungen der Resonanzfrequenz und/oder der Dämpfung des Schwingkreises erkannt wird.
Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einem Verfahren zur Detektion von Stra-ßenbahnwagen in einem Gleisabschnitt von verhältnismäßig geringer Länge, insbesondere einer Länge, die kleiner ist als die Länge des Straßenbahnwagens. Beispielsweise kann es sich bei dem Gleisabschnitt um eine Weiche handeln. Das Detektionsverfahren kann dann beispielsweise dazu dienen, einen Umstellschutz für die Weiche zu realisieren, der verhindert, dass die Weiche umgestellt werden kann, während sie von einem Schienenfahrzeug überfahren wird.
Ein Verfahren dieser Art ist beispielsweise aus EP 1 741 612 B1 bekannt.
Der zu sichernde Gleisabschnitt wird dadurch definiert, dass an jedem Ende dieses Gleisabschnitts die beiden Schienen des Gleises durch einen Kurzschlussverbinder elektrisch kurzgeschlossen werden. Die beiden Kurzschlussverbinder und die dazwischen liegenden Schienenabschnitte bilden dann einen elektrischen Stromkreis, der einen gewissen ohmschen Widerstand aber auch eine gewisse Kapazität und Induktivität aufweist und sich deshalb wie ein elektrischer (Parallel-) Schwingkreis verhält. Häufig werden die beiden Schienenabschnitte zusätzlich über einen Kondensator miteinander verbunden, so dass die Kapazität des Schwingkreises gezielt beeinflusst und damit die Resonanzfrequenz des Schwingkreises so eingestellt werden kann, dass die Resonanz bei einer für Messzwecke günstigen und möglichst wenig durch Störsignale verrauschten Frequenz liegt, beispielsweise bei einer Frequenz von 20 bis 30 kHz.
Bei bekannten Verfahren dieser Art wird in den durch den Gleisabschnitt gebildeten Schwingkreis ein Sendesignal mit einer Sendefrequenz eingespeist, die im Idealfall mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises übereinstimmt. An einer anderen Stelle im Schwingkreis wird dann eine elektrische Größe (Strom oder Spannung) abgegriffen, die aufgrund der Anregung des Schwingkreises oszilliert.
Wenn ein Schienenfahrzeug in den Gleisabschnitt einfährt, so befindet sich zeitweise mindestens eine Achse des Fahrzeugs innerhalb des Gleisabschnitts, so dass die beiden Schienenabschnitte durch diese Achse und die zugehörigen Räder elektrisch kurzgeschlossen werden. Dadurch kommt es zu einer deutlichen Veränderung der Resonanzfrequenz und der Dämpfung.
Wenn der Achsabstand des Fahrzeugs größer ist als die Länge des Gleisabschnitts, kann es jedoch auch vorkommen, dass sich das Fahrzeug über dem Gleisabschnitt befindet aber sich innerhalb dieses Abschnitts keine Achse befindet, durch die die Schienen kurzgeschlossen werden. Aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit der unteren Oberfläche des Wagenkastens, der sich in geringem Abstand zu den Schienen befindet, ergeben sich dennoch leichte Änderungen der Induktivität und der Kapazität und damit der Resonanzfrequenz und der Dämpfung, so dass bei ausreichender Messgenauigkeit auch in dieser Situation die Anwesenheit des Fahrzeugs erkannt werden kann.
Speziell bei Straßenbahnen besteht die Besonderheit, dass der Gleisabschnitt unter Umständen auch von Straßenfahrzeugen überfahren werden kann, die dann die Anwesenheit eines Schienenfahrzeugs vortäuschen können.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Genauigkeit und Verlässlichkeit des Detektionsverfahrens zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Anregen des Schwingkreises mit einem Sendesignal, das eine einstellbare Sendefrequenz f_s hat,
Empfangen eines Empfangssignals, das für eine Oszillation des Schwingkreises repräsentativ ist,
Regeln der Sendefrequenz f_s auf die Resonanzfrequenz des Schwingkreises, und
Entscheiden, ob sich ein Fahrzeug im Gleisabschnitt befindet, anhand eines Kriteriums, das eine Auswertung des Sendesignals und des Empfangssignals bei fortlaufender Regelung der Sendefrequenz einschließt.

Bei diesem Verfahren dient die Regelung der Sendefrequenz nicht nur zur Abstimmung des Senders auf die Resonanzfrequenz des Schwingkreises vor Beginn der eigentlichen Messung, sondern vielmehr wird die Regelung bei laufender Messung fortgesetzt. Das hat den Vorteil, dass der Schwingkreis während der gesamten Messdauer in Resonanz ist, insbesondere auch dann, wenn der Schwingkreis durch ein zu detektierendes Fahrzeug verstimmt wird. So erhält man aufgrund der Resonanz über die gesamte Messdauer hinweg ein Empfangssignal mit hoher Amplitude, das deutlich über dem Rauschpegel liegt und gut auswertbar ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die im Rahmen der Regelung auf die Resonanzfrequenz variierende Sendefrequenz f_s unmittelbar zur Auswertung herangezogen werden kann, so dass sich insbesondere Frequenzverschiebungen leichter detektieren lassen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Sendesignal um ein Stromsignal, und das Empfangssignal ist ein zwischen zwei Punkten des Schwingkreises abgegriffenes Spannungssignal. Wenn man die komplexe Amplitude des empfangenen Spannungssignals durch die komplexe Amplitude des Stromsignals dividiert, erhält man als Übertragungsfunktion eine komplexe Größe mit der Dimension einer Impedanz, die als "Transimpedanz" bezeichnet werden soll und die sich gut für eine elektronische Auswertung der Sende- und Empfangssignale hinsichtlich einer Änderung der Resonanzfrequenz und/oder der Dämpfung des Schwingkreises auswerten lässt.
Da der durch den Gleisabschnitt gebildete Schwingkreis sich wie ein Parallelschwingkreis verhält (Parallelschaltung von Kapazität und Induktivität), weist der Betrag der Transimpedanz bei Resonanz ein Maximum auf, und die Phase der Transimpedanz stimmt bei Resonanz mit der Phase des Sendesignals überein. Anders gesagt ist der Resonanzfall dadurch gekennzeichnet, dass die relative Phase des Empfangssignals in Bezug auf die Phase des Sendesignals bei 0° liegt. Diese relative Phase eignet sich somit als Rückkopplungssignal für die Regelung der Sendefrequenz im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens und ermöglicht zugleich eine empfindliche Detektion von Veränderungen der Resonanzfrequenz.
In einer Ausführungsform wird zur Regelung der Sendefrequenz ein digitaler Frequenzregler eingesetzt. Zum Beispiel können das Sendesignal und das Empfangssignal mit Analog/Digital-Wandlern digitalisiert werden, so dass sich mit einem digitalen Phasendetektor die Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen feststellen lässt. Anhand der Phasendifferenz wird dann ein numerischer Oszillator angesteuert, der die Frequenz des Sendesignals so regelt, dass die Phasendifferenz auf dem Wert 0° gehalten wird. Das digitale Ausgangssignal des Oszillators wird dann in einem Digital/Analog-Wandler in ein analoges Signal umgewandelt und verstärkt, um das Sendesignal zu bilden.
Die digitale Auswertung der Sende- und Empfangssignale zur Entscheidung, ob der Gleisabschnitt besetzt oder frei ist, kann ebenfalls mit einer digitalen Messeinheit oder vorzugsweise, aus Gründen der Redundanz, mit mehreren parallel arbeitenden digitalen Messeinheiten erfolgen. Eine hohe Funktionssicherheit lässt sich dadurch erreichen, dass die Messeinheiten unabhängig von dem digitalen Frequenzregler arbeiten.
In der Messeinheit können die digitalisierten Sende- und Empfangssignale durch schnelle Fourier-Transformation (FFT) in Spektren umgewandelt werden. Durch Division der komplexen Amplituden der beiden Spektren erhält man dann auf digitalem Wege ein Transimpedanzspektrum, das je nach Zustand des Schwingkreises einen Peak bei einer bestimmten Frequenz (der Resonanzfrequenz) aufweist. Wenn sich kein Fahrzeug auf dem Gleisabschnitt befindet, müssen der Betrag und die Phase der Transimpedanz bei der Peakfrequenz innerhalb eines eng begrenzten Fensters liegen.
Die Entscheidungsinstanz, die entscheidet, ob sich ein Fahrzeug auf dem Gleisabschnitt befindet, kann ein zweiwertiges Ausgangssignal (besetzt/frei) liefern. Für den Zustandswechsel von "besetzt" nach "frei" kann dabei ein kleineres Fenster vorgesehen sein als für den Zustandswechsel von "frei" nach "besetzt", so dass das System ein gewisses Hystereseverhalten aufweist.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen :

Fig. 1: ein Schaltungsdiagramm eines Gleisabschnitts, der als elektrischer Schwingkreis konfiguriert ist, zusammen mit einer Detektionseinrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2: ein Blockdiagramm eines digitalen Oszillators zur Erzeugung eines Sendesignals mit geregelter Frequenz;
Fig. 3: graphische Darstellungen des Betrages einer Transimpedanz des Schwingkreises als Funktion der Frequenz, für Zustände mit oder ohne Fahrzeug auf dem Gleisabschnitt;
Fig. 4: graphische Darstellungen der Phase der Transimpedanz als Funktion der Frequenz für die gleichen Zustände wie in Fig. 3;
Fig. 5: ein Blockdiagramm einer Messeinheit zur Detektion eines Fahrzeugs auf dem Gleisabschnitt;
Fig. 6: ein Beispiel eines Impedanz/Frequenz-Spektrums mit Toleranzfenstern zur Bestimmung des Detektionsergebnisses; und
Fig. 7: ein detaillierteres Blockdiagramm der in Fig. 1 gezeigten Detektionseinrichtung .

In Fig. 1 ist ein Gleisabschnitt 10 gezeigt, dessen Schienen 12 zusammen mit zwei Kurzschlussverbindern 14, die den Gleisabschnitt an beiden Enden begrenzen, einen elektrischen Schwingkreis 16 bilden. An den Schwingkreis 16 ist eine elektronische Detektionseinrichtung 18 angeschlossen, die an einer Einspeisungsstelle S ein Sendesignal I_s als Stromsignal in die beiden Schienen 12 einspeist und an einer Empfangsstelle E ein Empfangssignal U_e als Spannungssignal von den Schienen 12 abgreift.
Parallel zu den Kurzschlussverbindern 14 ist zwischen die beiden Schienen 12 des Gleisabschnitts ein Kondensator C geschaltet, mit dem sich die Eigenfrequenz des Schwingkreises 16 nach Bedarf einstellen lässt. Typischerweise liegt diese Eigenfrequenz im Bereich von 20 bis 30 kHz.
In Fig. 2 ist eine Oszillator- und Frequenzreglereinheit 20 gezeigt, die Teil der Detektionseinrichtung 18 ist und das Sendesignal I_s erzeugt, mit dem der Schwingkreis 16 zu Schwingungen angeregt wird. Das analoge, am Ausgang eines Verstärkers 22 anliegende Sendesignal I_s wird intern abgegriffen und gemessen, und die gemessene Stromstärke wird an einen Analog/Digital-Wandler 24 zurückgemeldet. Die an der Empfangsstelle des Schwingkreises 16 als Empfangssignal U_e abgegriffene Spannung wird an einen weiteren Analog/Digital-Wandler 26 der Oszillator- und Frequenzreglereinheit übermittelt. Ein Digitalrechner 28 weist als Eingangsstufe einen Phasendetektor 30 auf, der die digitalisierten Sende- und Empfangssignale von den Analog/Digital-Wandlern 24, 26 aufnimmt und daraus die relative Phase ϕ des Empfangssignals relativ zum Sendesignal berechnet. Eine Vergleichsstufe 32 vergleicht die relative Phase ϕ mit dem Sollwert 0° und übergibt das Vergleichsergebnis an eine Regelstufe 34 (beispielsweise einen PID-Regler), der abhängig vom Vergleichsergebnis den einen Sollwert für die Sendefrequenz f_s erzeugt. Anhand des so erhaltenen Sollwertes erzeugt ein numerischer Oszillator 38 ein beispielsweise sinusförmiges digitales Sendesignal mit der Sendefrequenz f_s. Dieses Signal wird in einem Digital/Analog-Wandler 40 in ein analoges Signal umgewandelt, das dann im Verstärker 22 verstärkt wird und das analoge Sendesignal I_s bildet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Phasendetektor 30 ein frequenzselektiver Phasendetektor, der das Empfangssignal nur in einem engen Frequenzband um die Sendefrequenz auswertet. Dadurch können Störsignale ausgeblendet werden, die ansonsten den Phasendetektor stören können. Realisiert werden kann dies zum Beispiel mit einem dem eigentlichen Phasendetektor vorgeschalteten Bandpass oder durch Phasenmessung mittels Diskreter Fourier-Transformation. Die Eingangsdaten für den Phasendetektor umfassen in diesem Fall neben dem Senderstrom und der Empfängerspannung auch die aktuelle Sendefrequenz.
Die Transimpedanz Z des Schwingkreises 16 ist definiert als der Quotient aus der komplexen Amplitude des Empfangssignals U_e und der komplexen Amplitude des Sendesignals I_s . Der Schwingkreis 16 verhält sich elektrisch wie ein Parallelschwingkreis, in dem die Kapazität und die Induktivität parallel geschaltet sind. Im Resonanzfall, also wenn die Sendefrequenz f_s der Eigenfrequenz des Schwingkreises übereinstimmt, nimmt der Betrag der Transimpedanz Z ein Maximum an, und die Phase der komplexen Transimpedanz (die gleich der Phasendifferenz ϕ zwischen Empfangssignal und Sendesignal ist) nimmt den Wert 0° an.
In Fig. 3 wird durch eine in durchgezogener Linie dargestellte Kurve F der Betrag der Transimpedanz |Z| als Funktion der Sendefrequenz f_s für den Fall angegeben, dass der Gleisabschnitt frei ist, sich also kein Fahrzeug auf diesem Gleisabschnitt befindet, und die Eigenfrequenz des Schwingkreises 16 auf 20 kHz eingestellt ist. Die Kurve F hat deshalb ein deutliches Maximum bei 20 kHz.
Entsprechend wird in Fig. 4 durch die in durchgezogener Linie dargestellte Kurve F' der Betrag der Transimpedanz als Funktion der Sendefrequenz für den Fall angegeben, dass der Gleisabschnitt frei ist. Man sieht, dass diese Kurve die 0°-Linie bei 20 kHz schneidet.
Unter diesen Bedingungen regelt die Oszillator- und Frequenzreglereinheit 20 die Sendefrequenz f_s auf den Resonanzwert von 20 kHz.
Wenn dagegen ein Fahrzeug in den Gleisabschnitt 10 einfährt oder diesen verlässt, so dass sich mindestens eine Fahrzeugachse auf dem Gleisabschnitt befindet und die Schienen 12 kurzschließt, so führt dies zu einer deutlichen Abnahme der Transimpedanz und zu einer Verschiebung der Resonanzfrequenz. Dieser Fall wird in Figuren 3 und 4 durch punktiert eingezeichnete Kurven E und E' dargestellt. Gestrichelt eingezeichnete Kurven B und B' illustrieren den Fall, dass der Gleisabschnitt 10 besetzt ist, d. h., dass sich ein Fahrzeug auf dem Gleisabschnitt befindet, jedoch keine Achse des Fahrzeugs innerhalb des Gleisabschnitts liegt, so dass die Schienen 12 nicht kurzgeschlossen werden. In dem Fall ergibt sich lediglich eine geringe Verschiebung der Resonanzfrequenz und eine geringe Abnahme der maximalen Transimpedanz infolge der Metallfläche des Fahrzeugaufbaus des Fahrzeugs.
Wenn der Gleisabschnitt 10 ein Abschnitt eines Straßenbahngleises ist und beispielsweise von einem PKW überfahren wird, so kann die Abweichung der Transimpedanzkurven von den Kurven F und F' kleiner oder größer sein als bei den Kurven B und B'. Allein anhand dieses Unterschiedes ist es jedoch in der Regel nicht möglich, zuverlässig zu entscheiden, ob sich wirklich ein Schienenfahrzeug auf dem Gleisabschnitt befindet und deshalb die Weiche nicht umgestellt werden darf, oder ob der Gleisabschnitt lediglich von einem PKW überfahren wird.
In Fig. 5 ist als Blockdiagramm eine Messeinheit 42 dargestellt, die dazu dient, anhand des Sendesignals und des Empfangssignals U_s zu entscheiden, ob der Gleisabschnitt frei oder von einem Schienenfahrzeug besetzt ist. Das Sendesignal und das Empfangssignal werden jeweils mittels eines Analog/Digital-Wandlers 44 bzw. 46 digitalisiert. Die digitalisierten Signale werden in einer Prozessoreinheit 48 jeweils einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) unterzogen, so dass man die Spektren der komplexen Amplituden des Sendesignals und des Empfangssignals erhält. Ein Divisionsglied 50 berechnet aus diesen komplexen Amplituden die gleichfalls komplexe Transimpedanz Z als Funktion der Frequenz. Die Amplituden des Sendesignals, des Empfangssignals und der Transimpedanz, jeweils als Funktionen der Frequenz f, werden an ein Auswahlglied 52 übergeben, das eine Frequenz f_pk sucht, bei der der Betrag der Transimpedanz maximal ist. Diese Frequenz f_pk sowie die Transimpedanz Z und das Sendesignal I_s bei dieser Frequenz werden an ein Entscheidungsmodul 54 übergeben, das anhand dieser Größen feststellt, in welchem Zustand sich der Gleisabschnitt 10 befindet.
Zur Vereinfachung soll angenommen werden, dass das Entscheidungsmodul 54 als Ergebnis nur ein zweiwertiges Signal liefert, das entweder den Wert "frei" oder den Wert "besetzt" haben kann.
Ein Beispiel für einen möglichen Entscheidungsalgorithmus soll anhand der Fig. 6 illustriert werden, die ein vereinfachtes Spektrum (Funktion der Frequenz f) des Betrages |Z| der Transimpedanz darstellt. Der Einfachheit halber sind hier nur zwei Peaks P1 und P2 gezeigt, die sich in ihrer Frequenzlage und Amplitude unterscheiden. Der Peak P1 repräsentiert den Fall, dass der Gleisabschnitt frei ist, während der Peak P2 den Fall repräsentiert, dass der Gleisabschnitt durch ein Schienenfahrzeug besetzt ist. Der Peak P1 liegt innerhalb von zwei ineinander geschachtelten und unterschiedlich großen Fenstern W1 und W2, die jeweils sowohl in der Dimension f (Frequenz) als auch in der Dimension |Z| (Amplitude) eine gewisse Ausdehnung haben. Streng genommen handelt es sich bei diesen Fenstern um dreidimensionale Fenster, die auch in der Dimension der Phase der Transimpedanz eine gewisse Ausdehnung haben, was jedoch in dem zweidimensionalen Diagramm in Fig. 6 nicht dargestellt werden kann. In der Dimension der Phase sind die Fenster auf die Phasendifferenz 0° zentriert und haben nur eine geringe Ausdehnung, so dass sichergestellt ist, dass ein gefundener Peak nur dann ausgewertet wird, wenn die Phase nahezu 0° ist und der Schwingkreis somit in Resonanz ist.
Die Abmessungen des Fensters W1 in den Dimensionen Frequenz und Amplitude sind so gewählt, dass ein Peak nur dann innerhalb dieses Fensters liegt, wenn der Gleisabschnitt wirklich frei ist, sich also keine Fahrzeugachse im Gleisabschnitt befindet (Kurven E und E' in Figuren 3 und 4) und sich auch kein Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs über dem Gleisabschnitt befindet (Kurven B und B' in Figuren 3 und 4). Wenn der Peak innerhalb dieses Fensters W1 liegt, ist das Entscheidungsergebnis deshalb "frei". Wenn nun ein PKW den Gleisabschnitt überfährt, so führt dies zu einer Verlagerung des Peaks, jedoch ist diese Verlagerung so gering, dass der Peak immer noch innerhalb des größeren Fensters W2 bleibt. Das Entscheidungsmodul 54 verbleibt dann in dem Zustand "frei". Wenn jedoch ein Schienenfahrzeug in den Gleisabschnitt einfährt, so verursacht mindestens eine Achse einen Kurzschluss, und der Peak verlagert sich zu einem Punkt außerhalb des Fensters W2, (Peak P2). Daraufhin wechselt das Entscheidungsmodul 54 in den Zustand "besetzt". Wenn dann die Achse des Schienenfahrzeugs dann den Gleisabschnitt wieder verlässt, sich aber der Wagenkasten immer noch über dem Gleisabschnitt befindet, so wandert der Peak wieder in das Fenster W2 zurück, bleibt aber außerhalb des Fensters W1. Unter diesen Umständen verbleibt das Entscheidungsmodul im Zustand "besetzt". Erst wenn der Peak wieder in das Fenster W1 wandert, ändert sich der Zustand wieder in "frei".
In Fig. 7 ist ein detaillierteres Blockdiagramm der kompletten Detektionseinrichtung 18 gezeigt. In diesem Beispiel umfasst die Detektionseinrichtung die Oszillator- und Frequenzreglereinheit 20 sowie zwei unabhängig voneinander arbeitende Messeinheiten 42, die beide den in Fig. 5 gezeigten Aufbau haben. Eine Trennstufe 56 ist dazu vorgesehen, das von der Oszillator- und Frequenzreglereinheit 20 erzeugte Sendesignal I_s aufzuteilen in ein Signal, das in den Schwingkreis 16 eingespeist wird, und Signale, die an die Sendesignal-Eingänge der beiden Messeinheiten 42 angelegt werden. Eine weitere Trennstufe 58 ist dazu vorgesehen, das vom Schwingkreis empfangene Empfangssignal U_e aufzuteilen in ein Signal, das an die Oszillator- und Frequenzreglereinheit 20 zurückgemeldet wird, und Signale, die an die Empfangssignal-Eingänge der beiden Messeinheiten 42 angelegt werden. Insgesamt bildet somit die Detektionseinrichtung 18 ein redundantes Messsystem, bei dem die beiden Messeinheiten 42 unabhängig voneinander und auch unabhängig von der Oszillator- und Frequenzreglereinheit 20 arbeiten, so dass die Störanfälligkeit auf ein Minimum reduziert wird.

Claims

Verfahren zur Detektion eines Schienenfahrzeugs in einem Gleisabschnitt (10), der als elektrischer Schwingkreis (16) konfiguriert ist, bei welchem Verfahren die Anwesenheit eines Fahrzeugs im Gleisabschnitt durch elektronische Auswertung von Änderungen der Resonanzfrequenz und der Dämpfung des Schwingkreises (16) erkannt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- Anregen des Schwingkreises (16) mit einem Sendesignal (I_s), das eine einstellbare Sendefrequenz f_s hat,

- Empfangen eines Empfangssignals (U_e), das für eine Oszillation des Schwingkreises (16) repräsentativ ist,

- Regeln der Sendefrequenz f_s auf die Resonanzfrequenz des Schwingkreises (16), und

- Entscheiden, ob sich ein Fahrzeug im Gleisabschnitt befindet, anhand eines Kriteriums, das eine Auswertung des Sendesignals (I_s) und des Empfangssignals (U_e) bei fortlaufender Regelung der Sendefrequenz einschließt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Sendesignal (I_s) ein periodisch oszillierendes Stromsignal ist und das Empfangssignal (U_e) ein Spannungssignal ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem durch Division der komplexen Amplitude des Empfangssignals durch die komplexe Amplitude des Sendesignals eine komplexe Übertragungsfunktion berechnet und weiter ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zur Regelung der Sendefrequenz f_s ein digitaler Frequenzregler eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der digitale Frequenzregler Teil einer Oszillator- und Frequenzreglereinheit (20) ist, in der durch Vergleich der Phasendifferenz (ϕ) zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal ein Sollwert für die Sendefrequenz f_s gebildet wird, mit einem numerischen Oszillator (38) ein oszillierendes digitales Signal mit einer dem Sollwert entsprechenden Frequenz gebildet wird, aus dem dann durch Digital/Analog-Umwandlung das Sendesignal (I_s) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der digitale Frequenzregler einen frequenzselektiven Phasendetektor aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Entscheidung, ob sich ein Fahrzeug im Gleisabschnitt befindet, von mindestens einer digitalen Messeinheit (42) getroffen wird, die unabhängig von der Oszillator- und Frequenzreglereinheit (20) arbeitet.
Verfahren nach Ansprüchen 3 und 7, bei dem das Sendesignal (I_s) und das Empfangssignal (U_e) digitalisiert und jeweils durch eine digitale Fourier-Transformation in ein Spektrum umgerechnet werden, aus den Spektren die Transimpedanz (Z) als Funktion der Zeit berechnet wird, ein Frequenzwert aufgesucht wird, bei dem der Betrag der Transimpedanz maximal ist, und zur Entscheidung, ob sich ein Fahrzeug im Gleisabschnitt befindet, geprüft wird, ob sich das Maximum des Betrages der Transimpedanz in einem vorgegebenen Frequenz- und Amplitudenfenster (W1, W2) befindet.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem ein Entscheidungsmodul (54), das die Entscheidung trifft, ob sich ein Fahrzeug im Gleisabschnitt befindet, von einem Zustand "besetzt" in einen Zustand "frei" wechselt, wenn das Maximum in einem ersten Fenster (W1) liegt, und von dem Zustand "frei" erst dann wieder in den Zustand "besetzt" zurückkehrt, wenn das Maximum außerhalb eines größeren zweiten Fensters (W2) liegt.
Vorrichtung zur Detektion eines Schienenfahrzeugs in einem Gleisabschnitt (10), gekennzeichnet durch eine elektronische Detektionseinrichtung (18), die dazu konfiguriert ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
Softwareprodukt mit Programmcode, der, wenn er in eine elektronische Detektionseinrichtung (18) nach Anspruch 9 geladen ist, die Detektionseinrichtung veranlasst, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.