WO2007079909A1 - Verfahren und einrichtung zum überwachen eines gleises - Google Patents

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WO2007079909A1
WO2007079909A1 PCT/EP2006/012147 EP2006012147W WO2007079909A1 WO 2007079909 A1 WO2007079909 A1 WO 2007079909A1 EP 2006012147 W EP2006012147 W EP 2006012147W WO 2007079909 A1 WO2007079909 A1 WO 2007079909A1
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current
rails
rail
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magnetic field
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PCT/EP2006/012147
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Inventor
Heinz Kutzer
Original Assignee
Framatome Anp Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/042—Track changes detection
    • B61L23/044—Broken rails

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for monitoring a track for a breakage of one of its rails.
  • the rails are welded together, it may come by external influences, such as due to the influence of temperature to break the rails. Due to the high mechanical stress acting on the rails, a relatively large gap is created, which can be a considerable source of danger. In order to be able to recognize such track fractures, it is known, for example from DE 199 54 760 A1, to detect and evaluate the acoustic signals propagating in the rails when a railway train passes over with a receiver coupled to the rails.
  • DE 199 29 570 Al it is provided in the proposed from DE 199 29 570 Al method to couple acoustic vibrations in a rail or track section and record with a arranged at the end of the rail section receiver, so that a monitoring of the track section is also possible if this not being run over by a train. Also in the method disclosed in DE 41 16 650 Al for detecting rail interruptions, acoustic signals are coupled into the rail and are received by a body sound pickup at the end of a measuring path.
  • a current is fed into the rails of a track section with a fixed current source and the currents flowing in both rails are measured and compared with each other. If the difference between these currents exceeds a threshold, this is an indication that there is a break in one of the rails.
  • the invention is based on the object to provide a method for monitoring a track, with a breakage of one of its rails can be easily detected.
  • the invention is based on the object to provide a device for carrying out the method.
  • the object is achieved according to the invention with a method having the features of
  • an operating current flowing in each of the rails as it passes over an electrically powered rail vehicle from it to a ground point is detected, and the operating currents flowing in both rails are compared with each other, wherein, in the event that the difference in the operating currents exceeds a predetermined limit, is closed to a fraction of one of its rails.
  • Detecting the operating current in the sense of the present invention fertil is understood to mean that a physical quantity is measured, which depends on the operating current, and thus is a measure of the operating current. For this purpose, it is also sufficient to measure a physical quantity which is directly affected only by a part of the operating current, ie. H. depends on a part of the rail, for example in the foot region of the rail flowing partial flow. This partial flow is then also a measure of the total operating current.
  • the current sensor used is preferably an inductive current transformer or a magnetic field sensor, in particular a Hall probe.
  • a signal is imparted to the current sensors which, even in the absence of an operating current flowing in the rails, ie, independent of the operating current. depending on the current flowing in the rails operating current generated a non-zero measurement signal. This measure makes it possible to permanently check the functional readiness of the device used to detect the operating current.
  • FIGS. 1 and 2 each show in a schematic diagram a device coupled to the rails of a track according to the invention in an operating situation with intact rails or with a broken rail,
  • FIGS. 3 and 4 show embodiments of the device in a block diagram
  • FIGS. 5 and 6 show an embodiment according to the invention of a current sensor in a lateral plan view of the rail or in a longitudinal plan view of the rail,
  • FIGS. 7 and 8 show a further embodiment of a current sensor in which the operating current is detected by only a part of the current flowing in the rail is measured (partial current measurement),
  • FIGS. 9 and 10 show a particularly advantageous embodiment of a current sensor suitable for partial current measurement.
  • an electrically operated rail vehicle 2 with its wheelsets 4 is located on rails 6a, b of a track 6.
  • the supply current I which is taken from a catenary 8 with a current collector, flows via the symbolically drawn drive motors 10 and via the wheelsets 4 onto the rails 6a , b off.
  • the track 6 is divided into a plurality of track sections 12 which are each defined by two adjacent grounding or feed points 14.
  • the feed stream I is divided in each case into operating currents I a , v and I a / r or I biV and I b , r , which flow in the respective rails 6a, b to the adjacent grounding points 14.
  • the rail currents Ia, v / Ia, r, Ib, v and I b , r then flow via a return conductor, which may have been laid underground, to a transformer.
  • a measuring device 20 for monitoring the track 6 to a fraction of one of its rails 6a, b, wherein for each track section 12 such a measuring device 20 is provided.
  • Measuring devices 20 includes a sensor unit 22 for detecting the respectively in the rails 6a and 6b flowing operating current I 3 , v and I b , v.
  • the sensor unit 22 contains two current sensors 22a, b, which detect the operating current I 3 / V or I b , v flowing in each case in the rails 6a, b to the grounding point 14 adjacent to the sensor unit 22 without contact.
  • the respective measurement signals M a and M b are in a local Evaluation device 24 is digitized, for example, after prior low-pass filtering and fed via a bus line 26 to a higher-level, central evaluation device 28 of a control room, in which optionally further processing and evaluation of the measuring signals transmitted by the measuring device 20 takes place.
  • the measuring devices 20 are arranged in the vicinity of a grounding point 14. In principle, however, it is possible to position the measuring devices 20 at arbitrary locations between the adjacent grounding points 14.
  • the breakage of the rail 6b at a fracture site 30, as close to this ground point 14 between the breaking point 30 and this earthing point 14 current sensor located is the cut in Gleisab- 12 22b no rail current I b , v , while on the adjacent rail 6a still a high or larger, detected by the current sensor 22a operating current I 3 , v flows.
  • the measurement signals M 3 , b generated by the current sensors 22 a, b have a significant difference.
  • inductive current transformers are provided in the sensor unit 22 as current sensors 22a, b, which are schematically illustrated by a coil 40a or b. In the coils 40a, b by the in the rails 6a, b flowing operating current I a, v / Ib, v induced voltages are detected as measurement signals M a> b.
  • These measurement signals M a , b are each fed via a low-pass filter 42 to an A / D converter 44 and subjected to a further evaluation in a local computing device 46.
  • the data generated in this calculating device 46 for example, a value corresponding to the effective value of the operating currents I a , v / I b , v flowing in the rails 6 a, b, are applied to the bus line 26 via a bus driver 48 and from there to the further one Evaluation in the central evaluation device 28 of a control room, which generates a status signal S when the difference of the operating currents I a , b exceeds a predetermined threshold value.
  • auxiliary means 50a and b associated with the well in the absence of a current flowing operating current in the rails 6a, b I a #v # I b , v e is generated in non-zero measurement signal M 3 , b .
  • This auxiliary device 50a, b is in the example of the figure, in which are provided as current sensors 22a, b inductive current transformer, formed by an auxiliary circuit with an AC power source 52 in the coil of 40a and b and a respective resistor 54 coil circuit an alternating current couples.
  • a self-sufficient voltage supply of the local measuring device 20 is also provided with a battery 60 which is charged with the aid of a charging device 62 fed by the measuring signals M a # b at each crossing of a rail vehicle in the relevant track section.
  • an external supply of the measuring device 20 via the bus line 26 is provided in the embodiment of Figure 4.
  • magnetic field sensors for example Hall probes
  • the zero point offset explained with reference to FIG. 3 can in this case be effected by a permanent magnet 64 symbolically illustrated in FIG. 4, which is arranged in each case in the vicinity of the magnetic field sensor and generates a magnetic field at the location of the magnetic field sensor which is sufficiently large to produce a metrologically sufficient value - to shift point.
  • DC-powered track systems can be monitored.
  • each current sensor 22a, b comprises an open iron core 70a, b, which has an approximately U-shape and engages with its base 72a, b the rail 6a or b and whose legs 74a, b contact the inverted T Shape of the rails 6a, b are adapted to have the smallest possible distance to this.
  • the laminated core of the iron core 70a, b is bolted to the rail 6a, b.
  • the slide ne 6a, b, a through hole 80a, b is introduced, through which a leg 74a, b with each other non-positively connecting, the magnetic circuit not closing, for example, consisting of an insulator bolt 82a, b is performed.
  • One of the legs 72a, b passes through the coil 40a, b or is provided with a dashed line recess 76a, b, in which in an alternative embodiment, the magnetic field sensor is introduced.
  • the iron core 70a, b is divided into two, so that it can be retrofitted on both sides of the rail 6a, b.
  • a leg 74a, b and the base 72a, b form a part which is pushed under the rail 6a, b.
  • the other leg 74a, b is screwed to the base 72a, b.
  • the legs 74a, b have a trapezoidal shape in their region remote from the base 72a, b in order to ensure the highest possible magnetic flux into the interior of the coils 40a, b or into the recess 76a, b initiate.
  • the iron core 70a, b is closed.
  • a passage opening 84a, b is introduced into the rail 6a, b, through which the laminated core of the iron core 70a, b is guided and screwed to one of the legs 74a, b.
  • one of the legs 74a, b passes through the coil 40a, b or is provided with a recess 76a, b shown in dashed lines, in which the magnetic field sensor is inserted in an alternative embodiment.
  • the magnetic field sensor is inserted in an alternative embodiment.
  • for detecting the operating current only the inside of the closed iron core 70a, b in the rail 6a, b flowing partial flow and the magnetic field generated by this used. Although this partial flow is lower than the total operating current, the sensitivity to the arrangement shown in Figures 5 and 6 is increased because the large air gap between the free ends of the legs 74a, b is omitted.
  • LEMflex current sensor instead of a rigid closed laminated core with a coil or magnetic field sensor mounted thereon or according to Figures 9 and 10 as a current sensor 22a, b a known under the trade name LEMflex current sensor is provided which comprises a flexible magnetic conductor 86a, b, the ends of which detachably be connected by a closure 88a, b, in which, depending on the embodiment, a magnetic field sensor (Hall probe) or an inductive transducer is integrated.
  • a magnetic field sensor Hall probe
  • a bolt closing the magnetic circuit for example a steel bolt, is used in the exemplary embodiment of FIGS. 5 and 6, only the partial current flowing within this circuit is analogously detected in the embodiments according to FIGS. 7-10.

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Abstract

Bei einem Verfahren und einer Einrichtung zur Überwachung eines Gleises (6) auf einen Bruch einer seiner Schienen (6a, b) wird ein in jeder der Schienen (6a, b) bei Überfahrt eines elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeuges (2) ein von diesem zu einem Erdungspunkt (14) fließender Betriebsstrom (I<SUB>a</SUB>,<SUB>v</SUB>,I<SUB>b</SUB>,<SUB>v</SUB>) erfasst. Die in beiden Schienen (6a, b) fließenden Betriebsströme (I<SUB>a</SUB>,<SUB>v,</SUB>I<SUB>b</SUB>,<SUB>v</SUB>) werden miteinander verglichen, und es wird für den Fall, dass die Differenz der Betriebsströme (I<SUB>a</SUB>,<SUB>v,</SUB>I<SUB>b</SUB>,<SUB>v</SUB>) einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, auf einen Bruch einer der Schienen (6a,b) geschlossen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Einrichtung zum Überwachen eines Gleises
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Überwachen eines Gleises auf einen Bruch einer seiner Schienen.
Bei einem Eisenbahngleis, dessen Schienen miteinander verschweißt sind, kann es durch äußere Einflüsse, wie z.B. durch Temperatureinfluss zu einem Bruch der Schienen kommen. Auf Grund der auf die Schienen wirkenden hohen mechanischen Spannung entsteht ein relativ großer Spalt, der eine erhebliche Gefahrenquelle darstellen kann. Um derartige Gleisbrüche erkennen zu können, ist es beispielsweise aus der DE 199 54 760 Al bekannt, die sich in den Schienen bei Überfahren eines Eisenbahnzuges ausbreitenden akustischen Signale mit einem an die Schienen angekoppelten Empfänger zu erfassen und auszuwerten. Alternativ hierzu ist es bei dem aus der DE 199 29 570 Al vorgeschlagenen Verfahren vorgesehen, in einen Schienen- oder Gleisabschnitt akustische Schwingungen einzukoppeln und mit einem am Ende des Schienenabschnittes angeordneten Empfänger aufzunehmen, so dass eine Überwachung des Gleisabschnittes auch dann möglich ist, wenn dieser nicht von einem Eisenbahnzug überfahren wird. Auch bei dem in der DE 41 16 650 Al offenbarten Verfahren zum Erkennen von Schienenunterbrechungen werden in die Schiene akustische Signale eingekoppelt, die am Ende einer Messstrecke von einem Körper- schallaufnehmer empfangen werden. Neben solchen, auf der Ausbreitung von akustischen Signalen in der Schiene beruhenden Verfahren zum Erkennen eines Bruchs der Schiene sind auch, beispielsweise aus der DE 37 38 696 C2 , Verfahren bekannt, bei denen am Ende eines Gleisabschnittes ein Gleisstrom eingespeist wird und überwacht wird, ob am anderen Ende des Gleisabschnittes ein Gleisstrom fließt. Solche Gleisstromkreise werden auch dazu benutzt, um festzustellen, ob in einem Gleisabschnitt ein Zugfahrt stattfindet. Dies erfolgt mit Hilfe eines sogenannten Gleisrelais, das abfällt, wenn die Schienen durch die Überfahrt eines Zuges kurzgeschlossen sind. Spricht das Gleisrelais nicht wieder an, wenn der Eisenbahnzug den Gleisabschnitt verlassen hat, oder wird ein Abfall des Gleisrelais festgestellt, ohne dass eine Zugfahrt stattfindet, kann daraus auf einen Bruch der Schienen geschlossen werden.
Bei dem in der WO 01/76927 Al offenbarten Verfahren wird in die Schienen eines Gleisabschnittes mit einer ortsfesten Stromquelle ein Strom eingespeist und es werden die in beiden Schienen fließenden Ströme gemessen und miteinander verglichen. Überschreitet die Differenz dieser Ströme einen Schwellwert so ist dies ein Indiz dafür, dass ein Bruch in einer der Schienen vorliegt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Überwachen eines Gleises anzugeben, mit dem ein Bruch einer seiner Schienen auf einfache Weise erkannt werden kann. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Bei dem Verfahren zum Überwachen eines Gleises auf einen Bruch einer seiner Schienen wird ein in jeder der Schienen bei der Überfahrt eines elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeuges von diesem zu einem Erdungspunkt fließender Betriebsstrom erfasst, und es werden die in beiden Schienen fließenden Betriebsströme miteinander verglichen, wobei für den Fall, dass die Differenz der Betriebsströme einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, auf einen Bruch einer seiner Schienen geschlossen wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Bruch einer Schiene zu erfassen, während sich das Schienenfahrzeug zwischen zwei Erdungspunkten auf der Schiene befindet, noch bevor das Schienenfahrzeug den Bruch erreicht.
Erfassen des Betriebsstromes im Sinne der vorliegenden Erfin- düng ist dabei so zu verstehen, dass eine physikalische Größe gemessen wird, die vom Betriebsstrom abhängt, und somit ein Maß für den Betriebsstrom ist. Hierzu genügt es auch, eine physikalische Größe zu messen, die unmittelbar nur von einem Teil des Betriebsstromes, d. h. von einem in einem Teil der Schiene, beispielsweise im Fußbereich der Schiene fließenden Teilstrom abhängt. Dieser Teilstrom ist dann ebenfalls ein Maß für den gesamten Betriebstrom.
Wenn der jeweils in einer Schiene fließende Betriebsstrom berührungslos mit einem Stromsensor erfasst wird, ist eine besonders einfache Nachrüstung der Gleisanlagen möglich. Als Stromsensor wird vorzugsweise ein induktiver Stromwandler oder ein Magnetfeldsensor, insbesondere eine Hall -Sonde verwendet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird den Stromsensoren ein Signal aufgeprägt, das auch in Abwesenheit eines in den Schienen fließenden Betriebsstromes, d.h. unab- hängig von dem in den Schienen fließenden Betriebsstrom ein von Null verschiedenes Messsignal erzeugt. Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Funktionsbereitschaft der zum Erfassen des Betriebsstromes verwendeten Einrichtung permanent zu über- prüfen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.
Hinsichtlich der Einrichtung wird die genannte Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 8, deren Vorteile sich ebenso wie die Vorteile der diesem Patentanspruch nachangeordneten Unteransprüche aus den Vorteilen der ihnen jeweils zugeordneten Verfahrensansprüche ergeben.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verweisen. Es zeigen:
Figuren 1 und 2 jeweils in einem Prinzipbild eine an die Schienen eines Gleises angekoppelte Einrichtung gemäß der Erfindung in einer Betriebssituation mit intakten Schienen bzw. mit einer gebrochenen Schiene,
Figuren 3 und 4 jeweils Ausgestaltungen der Einrichtung in einem Prinzipschaltbild,
Figuren 5 und 6 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Stromsensors in einer seitlichen Draufsicht auf die Schiene bzw. in einer Draufsicht in Längsrichtung der Schiene,
Figuren 7 und 8 eine weitere Ausführungsform eines Stromsensors, bei der der Betriebsstrom dadurch erfasst wird, dass nur ein Teil des in der Schiene fließenden Stromes gemessen wird (Teilstrommessung) ,
Figuren 9 und 10 eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung eines zur Teilstrommessung geeigneten Stromsensors.
Gemäß Figur 1 befindet sich ein elektrisch betriebenes Schienenfahrzeug 2 mit seinen Radsätzen 4 auf Schienen 6a, b eines Gleises 6. Der von einer Oberleitung 8 mit einem Stromabnehmer abgenommene Speisestrom I fließt über die symbolisch eingezeichneten Antriebsmotore 10 und über die Radsätze 4 auf die Schienen 6a, b ab. Das Gleis 6 ist in eine Vielzahl von Gleisabschnitten 12 unterteilt, die jeweils durch zwei benachbarte Erdungs- oder Einspeisepunkte 14 festgelegt sind. Der Speise- ström I teilt sich jeweils in Betriebsströme Ia,v und Ia/r bzw. IbiV und Ib,r auf, die in den jeweiligen Schienen 6a, b zu den benachbarten Erdungspunkten 14 fließen. Ausgehend von diesen Erdungspunkten 14 fließen dann die Schienenströme Ia,v/ Ia,r, Ib,v und Ib,r über einen gegebenenfalls im Erdreich verlegten Rückleiter zu einem Transformator ab.
Innerhalb eines Gleisabschnittes 12 befindet sich eine Messeinrichtung 20 zur Überwachung des Gleises 6 auf einen Bruch einer seiner Schienen 6a, b, wobei für jeden Gleisabschnitt 12 eine solche Messeinrichtung 20 vorgesehen ist. Jede dieser
Messeinrichtungen 20 enthält eine Sensoreinheit 22 zum Erfassen des in den Schienen 6a bzw. 6b jeweils fließenden Betriebsstromes I3,v bzw. Ib,v. Die Sensoreinheit 22 enthält hierzu zwei Stromsensoren 22a,b, die den in den Schienen 6a, b zu dem der Sensoreinheit 22 benachbarten Erdungspunkt 14 jeweils fließenden Betriebsstrom I3/V bzw. Ib,v berührungslos erfassen. Die jeweiligen Messsignale Ma und Mb werden in einer lokalen Auswerteeinrichtung 24 beispielsweise nach vorheriger Tiefpassfilterung digitalisiert und über eine Busleitung 26 einer übergeordneten, zentralen Auswerteeinrichtung 28 einer Steuerwarte zugeführt, in der eine gegebenenfalls weitere Verarbei- tung und Auswertung der von der Messeinrichtung 20 weitergegebenen Messsignale erfolgt .
Im Ausführungsbeispiel sind die Messeinrichtungen 20 in der Nähe eines Erdungspunktes 14 angeordnet. Grundsätzlich ist es jedoch möglich, die Messeinrichtungen 20 an beliebigen Orten zwischen den benachbarten Erdungspunkten 14 zu positionieren.
Bei intakten Schienen 6a, b sind die in ihnen fließenden Schienenströme Ia,v und Ib,v abgesehen von kurzfristigen Schwankungen durch unterschiedliche Kontaktverhältnisse zwischen dem Radsatz 4 und den Schienen 6a, b annähernd gleich groß.
Tritt nun, wie in Figur 2 dargestellt, ein Bruch der Schiene 6b an einer Bruchstelle 30 auf, so wird von der im Gleisab- schnitt 12 in der Nähe dieses Erdungspunktes 14 zwischen der Bruchstelle 30 und diesem Erdungspunkt 14 befindlichen Stromsensor 22b kein Schienenstrom Ib,v erfasst, während über die benachbarte Schiene 6a nach wie vor ein hoher bzw. größerer, vom Stromsensor 22a erfasster Betriebsstrom I3,v fließt. Mit anderen Worten: Die von den Stromsensoren 22a, b erzeugten Messsignale M3,b weisen einen signifikanten Unterschied auf. Übersteigt dieser Unterschied bzw. eine diesen Unterschied charakterisierende, aus den Messsignalen abgeleitete mathematische Größe, beispielsweise ein normierter Differenzwert, einen vorgegebenen Schwellwert, so ist dies ein Indiz für das Vorliegen eines Bruches in einer der Schienen 6a, b, im Beispiel die Schiene 6b. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 sind in der Sensoreinheit 22 als Stromsensoren 22a, b induktive Stromwandler vorgesehen, die schematisch durch eine Spule 40a bzw. b veranschau- licht sind. Die in den Spulen 40a, b durch den in den Schienen 6a, b fließenden Betriebsstrom Ia,v/ Ib,v induzierten Spannungen werden als Messsignale Ma>b erfasst. Diese Messsignale Ma,b werden jeweils über ein Tiefpassfilter 42 einem A/D- Wandler 44 zugeführt und in einer lokalen Recheneinrichtung 46 einer weiteren Auswertung unterzogen. Die in dieser Recheneinrichtung 46 erzeugten Daten, beispielsweise eine dem Effektivwert der in den Schienen 6a, b jeweils fließenden Betriebsströme Ia,v/ Ib,v entsprechende Größe, werden über einen Bustreiber 48 auf die Busleitung 26 gegeben und gelangen von da zur weiteren Auswertung in die zentrale Auswerteeinrichtung 28 einer Steuerwarte, die ein Statussignal S generiert, wenn die Differenz der Betriebsströme Ia,b einen vorgegebenen Schwell- wert überschreitet.
Um zu vermeiden, dass ein Ausfall eines der Stromsensoren 22a, b das Vorhandensein einer Bruchstelle vortäuscht, ist außerdem den Stromsensoren 22a, b eine Hilfseinrichtung 50a bzw. b zugeordnet, mit der auch in Abwesenheit eines in den Schienen 6a, b fließenden Betriebsstromes Ia#v# Ib,v ein von Null verschiedenes Messsignal M3,b erzeugt wird. Diese Hilfseinrichtung 50a, b ist im Beispiel der Figur, in dem als Stromsensoren 22a, b induktive Stromwandler vorgesehen sind, durch einen Hilfsstromkreis mit einer Wechselstromquelle 52 gebildet, die in den aus Spule 40a bzw. b und jeweils einem Widerstand 54 bestehenden Spulenkreis einen Wechselstrom einkoppelt. Auf diese Weise werden auch in Abwesenheit eines Schienenstromes in den beiden Messspulen 40a, b von Null verschiedene Messsig- nale Ma,b erzeugt. Durch diese aufgeprägte Nullpunktsverschiebung kann nun eine Überwachung der Stromsensoren 22a im Beispiel der Spulen 40a, b, auf Betriebsbereitschaft erfolgen.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist außerdem eine autarke Spannungsversorgung der lokalen Messeinrichtung 20 mit einer Batterie 60 vorgesehen, die mit Hilfe einer von den Messsignalen Ma#b gespeisten Ladeeinrichtung 62 bei jeder Überfahrt eines Schienenfahrzeuges im betreffenden Gleisabschnitt gela- den wird.
Alternativ hierzu ist im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 eine Fremdversorgung der Messeinrichtung 20 über die Busleitung 26 vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel sind als Stromsensoren 22a, b Magnetfeldsensoren, beispielsweise Hallsonden, vorgesehen. Die zur Figur 3 erläuterte Nullpunktsverschiebung kann in diesem Fall durch einen in der Figur 4 symbolisch veranschaulichten Permanentmagneten 64 erfolgen, der jeweils in der Nähe des Magnetfeldsensors angeordnet ist und am Ort des Magnetfeldsensors ein Magnetfeld erzeugt, das hinreichend groß ist, um eine messtechnisch ausreichende NuIl- punktsverschiebung zu bewirken. Mit einer solchen Anordnung können auch gleichstromgespeiste Gleisanlagen überwacht werden.
Gemäß Figuren 5 und 6 umfasst jeder Stromsensor 22a, b einen offenen Eisenkern 70a, b, der eine angenäherte U-Form aufweist und mit seiner Basis 72a, b die Schiene 6a bzw. b untergreift und dessen Schenkel 74a, b an die umgekehrte T-Form der Schie- ne 6a, b angepasst sind, um einen möglichst geringen Abstand zu dieser aufzuweisen. Das Blechpaket des Eisenkerns 70a, b ist mit der Schiene 6a, b verschraubt. Hierzu ist in die Schie- ne 6a, b eine Durchgangsbohrung 80a, b eingebracht, durch die ein die Schenkel 74a, b miteinander kraftschlüssig verbindender, den magnetischen Kreis nicht schließender, beispielsweise aus einem Isolator bestehender Schraubbolzen 82a, b geführt ist. Einer der Schenkel 72a, b durchsetzt die Spule 40a, b oder ist mit einer gestrichelt eingezeichneten Aussparung 76a, b versehen, in der in einer alternativen Ausführungsform der Magnetfeldsensor eingebracht ist. Zur Erleichterung der Montage ist der Eisenkern 70a, b zweigeteilt, so dass er ausgehend von beiden Seiten nachträglich an der Schiene 6a, b montiert werden kann. Im Ausführungsbeispiel bilden ein Schenkel 74a, b und die Basis 72a, b ein Teil, das unter die Schiene 6a, b geschoben wird. Im Montageendzustand wird dann der andere Schenkel 74a, b mit der Basis 72a, b verschraubt.
Der Figur 6 ist außerdem zu entnehmen, dass die Schenkel 74a, b in ihrem von der Basis 72a, b abgewandten Bereich eine trapez- ähnliche Form aufweisen, um einen möglichst hohen magnetischen Fluss in den Innenraum der Spulen 40a, b bzw. in die Aussparung 76a, b einzuleiten.
Im Ausführungsbeispiel der Figuren 7 und 8 ist der Eisenkern 70a, b geschlossen. In die Schiene 6a, b ist hierzu eine Durchgangsöffnung 84a, b eingebracht, durch die das Blechpaket des Eisenkerns 70a, b geführt und mit einem der Schenkel 74a, b verschraubt ist. Einer der Schenkel 74a, b durchsetzt ebenso wie im Ausführungsbeispiel der Figuren 5 und 6 die Spule 40a, b oder ist mit einer gestrichelt eingezeichneten Aussparung 76a, b versehen, in der in einer alternativen Ausführungs- form der Magnetfeldsensor eingebracht ist. In dieser Ausführungsform wird zum Erfassen des Betriebsstromes nur der innerhalb des geschlossenen Eisenkernes 70a, b in der Schiene 6a, b fließende Teilstrom und das von diesem erzeugte magnetische Feld genutzt. Obwohl dieser Teilstrom niedriger ist als der gesamte Betriebsstrom ist die Empfindlichkeit gegenüber der in Figuren 5 und 6 dargestellten Anordnung erhöht, da der große Luftspalt zwischen den Freienden der Schenkel 74a, b entfällt.
Anstelle eines starren geschlossenen Blechpaketes mit einer daran oder einem darin angeordneten Spule bzw. Magnetfeldsensor ist gemäß Figuren 9 und 10 als Stromsensor 22a, b ein unter dem Handelsnamen LEMflex bekannter Stromsensor vorgesehen, der einen flexiblen magnetischer Leiter 86a, b umfasst, dessen Enden lösbar miteinander durch einen Verschluss 88a, b verbunden werden, in dem je nach Ausführungsform ein Magnetfeldsensor (Hallsonde) oder ein induktiver Wandler integriert ist.
Wird im Ausführungsbeispiel der Figuren 5 und 6 ein den magnetischen Kreis schließender Schraubbolzen, beispielsweise ein Schraubbolzen aus Stahl verwendet, wird auch in diesem Fall in Analogie in den Ausführungsformen gemäß Figuren 7 - 10 nur der innerhalb dieses Kreises fließende Teilstrom erfasst.
16
Bezugszeichenliste
2 Schienenfahrzeug 74a, b Schenkel 5 4 Radsatz 80a, b Durchgangsbohrung 6 Gleis 35 82a, b Schraubbolzen 6a, b Schiene 84a, b Durchgangsöffnung 8 Oberleitung 86a,b flexibler magn. Leiter
10 Antriebsmotor 88a, b Verschluss 10 12 Gleisabschnitt I Speisestrom
14 Erdungspunkt 40 Ia,v Betriebsstrom
20 Messeinrichtung Ia,r Betriebsstrom
22 Sensoreinheit Ib,v Betriebsstrom
22a, b Stromsensor Ib,r Betriebsstrom 15 24 lokale Auswerteeinrichtung Ma,b Messsignal
26 Busleitung 45 S Statussignal
28 zentrale Auswerteeinrichtung
30 Bruchstelle 20 40a, b Spule
42 Tiefpassfilter
44 A/D-Wandler
46 Recheneinrichtung
48 Bustreiber 25 50a, b Hilfseinrichtung
52 Wechselstromquelle
54 Widerstand
60 Batterie
62 Ladeeinrichtung 30 64 Permanentmagnet
70a, b Eisenkern
72a, b Basis

Claims

11Ansprüche
1. Verfahren zum Überwachen eines Gleises (6) auf einen Bruch einer seiner Schienen (6a,b), bei dem ein in jeder der Schienen (6a, b) bei Überfahrt eines elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeuges (2) von diesem zu einem Erdungspunkt (14) fließender Betriebsstrom (Ia,v,Ib,v) erfasst wird, und die in beiden Schienen (6a, b) fließenden Betriebsströme (Ia<V/Ib,v) miteinander verglichen werden, und für den Fall, dass die Differenz der Betriebsströme (Ia,v,Ib,v) einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet auf einen Bruch einer der Schienen (6a,b) geschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der jeweils in einer Schiene (6a, b) fließende Betriebsstrom (Ia,V/Ib,v) berührungslos mit einem Stromsensor (22a, b) erfasst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem als Stromsensor (22a, b) ein induktiver Stromwandler verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem als Stromsensor (22a, b) ein Magnetfeldsensor verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem den Stromsensoren (22a, b) ein Signal aufgeprägt wird, das unabhängig von einem in den Schienen (6a, b) fließenden Betriebsstrom (Ia,v/ Ib,v) ein von Null verschiedenes Messsignal (Ma,b) erzeugt . 12
6. Verfahren nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 3, bei dem in einen Spulenkreis des induktiven Stromwandlers (22a, b) ein Strom eingespeist wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 in Verbindung mit Anspruch 4, bei dem am Ort des Magnetfeldsensors ein Magnetfeld erzeugt wird.
8. Einrichtung zum Überwachen eines Gleises (6) auf einen Bruch einer seiner Schienen (6a, b), mit einer Messeinrichtung (20) zum Erfassen eines in jeder der Schienen (6a, b) bei Überfahrt eines elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeuges (2) von diesem zu einem Erdungspunkt (14) fließenden Betriebsstromes (Ia,v# Ib,v)/ sowie mit einer Auswerteeinrich- tung (24,28) zum Vergleichen der in den beiden Schienen fließenden Betriebsströme (Ia,vflb,v) und zum Erzeugen eines den Bruch anzeigenden Statussignales (S) wenn die Differenz der beiden Betriebsströme (Ia,v,Ib,v) einen vorgegebenen Grenzwert (S) überschreitet.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, bei der die Messeinrichtung (20) einen an jeder Schiene (6a, b) angeordneten Stromsensor (22a, b) zum berührungslosen Erfassen des in dieser Schiene (6a, b) fließenden Betriebsstromes (Ia,V/Ib,v) umfasst.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, bei der der Stromsensor (22a, b) ein induktiver Stromwandler ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, bei der der induktive Strom- wandler eine Spule (40a, b) umfasst, die um einen Schenkel (74) eines die Schiene (6a, b) umgreifenden u-förmigen Eisenkerns (70) angeordnet ist. 13
12. Einrichtung nach Anspruch 9, bei der der Stromsensor (22a, b) ein Magnetfeldsensor ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, bei der der Magnetfeldsensor in einer Aussparung (76) eines die Schiene (6a, b) umgreifenden u-förmigen Eisenkerns (70) angeordnet ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 10, bei der der induktive Strom- wandler eine Spule (40a, b) umfasst, die um einen Schenkel (74) eines geschlossenen Eisenkerns (70) angeordnet ist, der durch die Schiene (6) hindurchgeführt ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 12, bei der der Magnetfeldsensor in einer Aussparung (76) eines geschlossenen Eisenkerns (70) angeordnet ist, der durch die Schiene (6) hindurchgeführt ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 9, bei der der Stromsensor (22) einen flexiblen magnetischen Leiter (86) umfasst, der durch die Schiene (6) hindurchgeführt ist.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, mit einer Hilfseinrichtung (50a, b) zum Erzeugen eines den Stromwandlern (22a, b) aufgeprägten Signals, das unabhängig von einem in den Schienen (6a, b) fließenden Betriebsstrom (Ia,v,Ib,v) ein von Null verschiedenes Messsignal (Ma,b) erzeugt.
18. Einrichtung nach Anspruch 17 in Verbindung mit Anspruch 10 oder 11, bei der die Hilfseinrichtung (50a, b) eine Stromquel- Ie (52) zum Einspeisen eines Stromes in einen Spulenkreis des induktiven Stromwandlers ist. 14
19. Einrichtung nach Anspruch 17 in Verbindung mit Anspruch 12, bei der in der Nähe des Magnetfeldsensors ein Permanentmagnet (64) angeordnet ist, der am Ort des Magnetfeld- sensors ein Magnetfeld erzeugt.
20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 19, mit einer Batterie (60) zur Spannungsversorgung der Messeinrichtung (20) sowie mit einer an wenigstens einen der Stromwandler angeschlossenen Ladeeinrichtung (62) zum Laden der Batterie (60).
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