WO2010066560A1 - Sensoreinrichtung für eine anlage des spurgebundenen verkehrs sowie anordnung mit einer sensoreinrichtung - Google Patents

Sensoreinrichtung für eine anlage des spurgebundenen verkehrs sowie anordnung mit einer sensoreinrichtung Download PDF

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WO2010066560A1
WO2010066560A1 PCT/EP2009/065607 EP2009065607W WO2010066560A1 WO 2010066560 A1 WO2010066560 A1 WO 2010066560A1 EP 2009065607 W EP2009065607 W EP 2009065607W WO 2010066560 A1 WO2010066560 A1 WO 2010066560A1
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WO
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sensor device
inductive coupling
coupling element
sensor
coil
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Application number
PCT/EP2009/065607
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Freise
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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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
    • B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or train
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings

Definitions

  • Sensor device for a system of track-bound traffic and arrangement with a sensor device
  • Sensor devices for track-bound traffic systems i.
  • wheel sensors or axle counting sensors in the train detection technology are usually fixed, i. inseparable, connected to its connection or supply cable.
  • a watertight connection of the connection cable to the respective sensor device is ensured in particular.
  • a disadvantage of a fixed connection of the connection cable to the sensor device is that when stuffing or grinding work on the track, the sensor device usually due to the disturbing connection cable completely dismantle and reinstall after completion of the work and be measured.
  • the present invention relates to a sensor device for a system of track-bound traffic, in particular for a train detection system of the rail-bound traffic, the sensor device with at least one interface for releasably connecting a connection cable.
  • Such a sensor device with an interface for releasably connecting a connecting cable in the form of a socket and a cover for a connector of the connecting cable is known from the published European patent application EP 1 808 531 Al.
  • the detachable connection between the sensor device and the connecting cable makes it possible to disconnect the connecting cable from the housing of the sensor device in the aforementioned track work and to remove it from the sensor device, for example, on the track bed, in order to prevent the track track being obstructed. to avoid the use of machines.
  • This offers the advantage that the actual sensor device can remain in its position, ie, for example screwed tight to a rail of a system of rail-bound traffic. After completion of the track work, the connection cable can be connected by means of the connector in a relatively simple manner again with the sensor device.
  • a problem or a difficulty associated with the known sensor device is the fact that a permanent and complete sealing of the connector is to ensure. This is necessary in order to avoid corrosion of the contacts and thus to ensure a perfect contact even under the harsh ambient conditions which normally prevail at a track of the track-bound traffic.
  • the present invention has for its object to provide a sensor device for a system of track-bound traffic, especially for a train detection system rail-bound traffic, the sensor device with at least one interface for releasably connecting a connection cable, which is a particularly reliable and at the same time low-cost even under harsh environmental conditions Connecting a connecting cable to the sensor device allows.
  • a sensor device for a system of track-bound traffic especially for a train detection system rail-bound traffic
  • the sensor device with at least one interface for releasably connecting a connecting cable
  • the interface is a first inductive coupling element and is designed for releasably connecting a second inductive coupling element of the connection cable in such a way that when connected connection cable inductive, galvanically isolated transmission between the first inductive coupling element of the sensor device and the second inductive coupling element of the connection cable is possible.
  • the sensor device according to the invention is advantageous because by means of the first inductive coupling element inductive coupling of a second inductive coupling element having connection cable is made possible to the sensor device.
  • This offers the advantage that in this case open, corrodible plug contacts are avoided.
  • both sides of the releasable connection advantageously be constructed waterproof and electrically isolated.
  • soiled joints can, if necessary, be easily cleaned on site without the risk of usually damaging comparatively sensitive plug contacts.
  • the inductive coupling elements can advantageously be formed in a comparatively simple manner, for example in the form of transformer or transformer halves.
  • the sensor device according to the invention is designed for transmitting electrical current and / or sensor data.
  • the respective configuration depends, for example, on whether a current or voltage supply is available at the installation location of the sensor device or whether a corresponding supply has to be made via the connection cable.
  • the sensor device according to the invention may further be configured such that the sensor device is designed to transmit the electrical current and / or the sensor data between the first inductive coupling element and the second inductive coupling element.
  • the sensor device is designed to transmit the electrical current and / or the sensor data between the first inductive coupling element and the second inductive coupling element.
  • the sensor device according to the invention can advantageously also be designed such that the sensor device has a further inductive coupling element and is designed to transmit the electrical current via the first inductive coupling element and to transmit the sensor data via the further inductive coupling element.
  • the sensor device according to the invention is designed such that the first inductive coupling element is arranged within a housing of the sensor device. This is advantageous because the first inductive coupling element is protected in this case by the housing of the sensor device from damage, such as by weather, mechanical effects or other external influences.
  • the sensor device according to the invention can also be designed such that the interface is designed such that the second inductive coupling element is arranged with the connecting cable connected within the housing of the sensor device.
  • the interface is designed such that the second inductive coupling element is arranged with the connecting cable connected within the housing of the sensor device.
  • the second inductive coupling element of the connection cable is thus arranged in the connected state of the connection cable within the housing of the sensor device and thus in turn best protected against environmental influences.
  • the first inductive coupling element can be designed in various ways known per se.
  • the first inductive coupling element has a coil. This is a particularly simple embodiment of the first inductive coupling element.
  • the sensor device according to the invention is so pronounced that the first inductive coupling element has a material guiding the magnetic field of the coil.
  • the material guiding the magnetic field of the coil is preferably ferrite or iron powder, since In this case, the stray magnetic field is kept particularly low. If the first inductive coupling element of the sensor device and the second inductive coupling element of the connection cable are arranged in the connected state of the connection cable such that the inductive coupling elements, which may be, for example, identically constructed transformer halves, close the magnetic circuit by the material surrounding the coils , creates a powerful transformer that can be used for both energy and data transmission. In this case, a gapless, mechanically close connection of the two inductive coupling elements is desirable.
  • the sensor device according to the invention can also be embodied in the form that the coil is an air-core coil.
  • the coil is an air-core coil.
  • the sensor device according to the invention can also be configured such that the coil is arranged in an electrical resonant circuit.
  • the electrical resonant circuit for example, in the connected state of the connecting cable to compensate for or minimize the effects of a possibly not negligible air gap between the first inductive coupling element and the second inductive coupling element on the transmission properties of the inductive coupling.
  • the first inductive coupling element is electrically connected to a detection device of the sensor device.
  • a power supply of the detection device as well as in particular a transmission of sensor data detected by the detection device is made possible via the interface.
  • the sensor device according to the invention can also be designed such that the first inductive coupling element is directly connected to at least one sensor coil of the detection device.
  • a corresponding transmitter usually comprises a transmitter oscillating circuit fed with a pure alternating current, in which case a receiving resonant circuit of the sensor device designed as a receiver supplies an alternating voltage.
  • the sensor device according to the invention can also be designed such that the first inductive coupling element has a protective layer for protection against external weather influences.
  • the invention further includes an arrangement with a sensor device according to the invention or a sensor device according to one of the previously described preferred developments of the sensor device according to the invention and with a connection cable connected to the interface of the sensor device with the second inductive coupling element.
  • the arrangement according to the invention is embodied such that the first inductive coupling element and the second inductive coupling element have coils of different windings.
  • This offers the advantage that a level adjustment is made possible by means of the different numbers of turns of the coils used in the two inductive coupling elements.
  • the two inductive coupling elements can be used for re-clamping and thus also for impedance matching of the input variables.
  • an additional matching transformer is saved, which could otherwise possibly be required in order to generate a voltage required by the sensor device.
  • this applies to sensors with separate transmitters and receivers on both sides of the rail, since, in terms of function, a comparatively high voltage is usually required for the transmitter resonant circuit.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the arrangement according to the invention with a first embodiment of the sensor device according to the invention
  • Figure 2 is a schematic representation of a second embodiment of the arrangement according to the invention with a second embodiment of the sensor device according to the invention and a connection cable connected to the sensor device and
  • Figure 3 shows a schematic representation of the second embodiment of the arrangement according to the invention with the second embodiment of the sensor device according to the invention as well as a connection cable detached from the sensor device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the arrangement according to the invention with a first embodiment of the sensor device according to the invention.
  • a sensor device 1 is shown in Figure 1, which comprises a housing 3 with a housing surface 4 in addition to a detection device.
  • the sensor device 2 is a wheel sensor for track release.
  • the detection device 2 of the sensor device 1 is connected by means of electrical lines 5, 6 to a connecting cable 20, which is connected to the sensor device 1 in detachable form.
  • the sensor device 1 has an interface which comprises a first inductive coupling element 11, which cooperates in the connected state of the connecting cable 20 with a second inductive coupling element 21 of the connecting cable 20 for inductive transmission of electrical signals.
  • a transmission of current or energy and of sensor data can take place.
  • the inductive coupling elements 11, 21 in the illustrated embodiment each consist of a separable transformer half, the two transformer halves 20 forming a transformer in the connected state of the connecting cable 20.
  • the first inductive coupling element 11 terminates flush with the surface 4 of the housing 3.
  • other positions of the first inductive coupling element 11 in the housing 3 of the sensor device 1 may also be advantageous.
  • a transformer coupling point suffices for operation of the sensor device 1, since current or energy can be transmitted simultaneously into the sensor device 1 and sensor data from the sensor device 1 via the transformer or transformer formed by the two inductive coupling elements 11 and 21.
  • an embodiment using two corresponding coupling transformers is possible. This embodiment offers the advantage that a separate, decoupled energy supply and data transmission is made possible.
  • an embodiment is conceivable in which only the transmission of the sensor data via the inductive coupling elements 11, 21 takes place while the power supply of the sensor device 1, for example via a separate connection.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a second embodiment of the arrangement according to the invention with a second embodiment of the sensor device according to the invention and a connection cable connected to the sensor device.
  • the structure of the transformer formed from the first inductive coupling element 11 and the second inductive coupling element 21 is shown in more detail compared to Figure 2 in more detail.
  • the inductive coupling elements 11, 21 have coils 12 and 22, respectively, which are surrounded by a material guiding the magnetic field.
  • this material is ferrite or iron powder, as a result, the stray magnetic field is kept low.
  • the transformer windings are connected on the part of the first inductive coupling element 11 by means of the electrical lines 5, 6 with the detection device 2 and on the part of the second inductive coupling element 21 with electrical leads 24, 25 of the connecting cable 20.
  • the coils 12, 22 are protected from external weather influences by a protective layer 13 or 23, wherein, for example, a potting compound for sealing the coils 12, 22 can be used.
  • one of the two inductive coupling elements 11, 21 could also be designed as a resonant circuit coil, as a result of which effects which could result from a non-negligible air gap between the two inductive coupling elements 11, 21 could be compensated or minimized with regard to the transmission properties.
  • Figure 3 shows a schematic representation of the second embodiment of the arrangement according to the invention with the second embodiment of the sensor device according to the invention as well as a connection cable detached from the sensor device.
  • the representation of Figure 3 corresponds to that of Figure 2, with the only difference that the connecting cable 20 and the second inductive
  • Coupling element 21 in Figure 3 is not connected to the sensor device 1 or the first inductive coupling element 11 or coupled. This makes it clear again which of the components shown the sensor device 1 and which belong to the connection cable 20 or to the connection cable 20 associated with the second inductive coupling element 21.
  • the inductive or transformer coupling of the connection cable 20 to the sensor device 1 offers the particular advantage that there are no open, corrodible plug contacts. As a result, a particularly waterproof connection is made possible, which is thus particularly robust and, moreover, can also be cleaned with little effort.
  • a level adjustment for example, a sufficiently high

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine auch unter rauen Umgebungsbedingungen ein besonders zuverlässiges und zugleich aufwandsarmes Anschließen eines Anschlusskabels ermöglichende Sensoreinrichtung (1) für eine Anlage des spurgebundenen Verkehrs, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage des schienengebundenen Verkehrs, die Sensoreinrichtung (1) mit zumindest einer Schnittstelle zum lösbaren Anschließen eines Anschlusskabels (20), wobei die Schnittstelle ein erstes induktives Koppelelement (11) aufweist und zum lösbaren Anschließen eines zweiten induktiven Koppelelementes (21) des Anschlusskabels (20) in der Art ausgebildet ist, dass bei angeschlossenem Anschlusskabel (20) eine induktive, galvanisch getrennte Übertragung zwischen dem ersten induktiven Koppelelement (11) der Sensoreinrichtung (SE) und dem zweiten induktiven Koppelelement (21) des Anschlusskabels (20) möglich ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung mit einer Sensoreinrichtung.

Description

Beschreibung
Sensoreinrichtung für eine Anlage des spurgebundenen Verkehrs sowie Anordnung mit einer Sensoreinrichtung
Sensoreinrichtungen für Anlagen des spurgebundenen Verkehrs, d.h. beispielsweise Radsensoren oder Achszählsensoren in der Gleisfreimeldetechnik, sind üblicherweise fest, d.h. untrennbar, mit ihrem Anschluss- beziehungsweise Zuleitungskabel verbunden. Hierdurch wird insbesondere ein wasserdichter Anschluss des Anschlusskabels an die jeweilige Sensoreinrichtung gewährleistet. Ein Nachteil einer festen Verbindung des Anschlusskabels mit der Sensoreinrichtung besteht jedoch darin, dass bei Stopf- oder Schleifarbeiten am Gleis die Sensor- einrichtung aufgrund des störenden Anschlusskabels üblicherweise komplett abzubauen und nach Beendigung der Arbeiten wieder einzubauen und einzumessen ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung für eine Anlage des spurgebundenen Verkehrs, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage des schienengebundenen Verkehrs, die Sensoreinrichtung mit zumindest einer Schnittstelle zum lösbaren Anschließen eines Anschlusskabels.
Eine solche Sensoreinrichtung mit einer Schnittstelle zum lösbaren Anschließen eines Anschlusskabels in Form einer Steckerbuchse sowie einer Abdeckung für einen Stecker des Anschlusskabels ist aus der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung EP 1 808 531 Al bekannt. Dabei ermöglicht es die lösbare Verbindung zwischen der Sensoreinrichtung und dem Anschlusskabel, bei den zuvor genannten Gleisarbeiten das Anschlusskabel vom Gehäuse der Sensoreinrichtung abzutrennen und entfernt von der Sensoreinrichtung beispielsweise am Gleisbett abzulegen, um eine Behinderung der für die Gleisar- beiten eingesetzten Maschinen zu vermeiden. Dies bietet den Vorteil, dass die eigentliche Sensoreinrichtung an ihrer Position, d.h. beispielsweise festgeschraubt an einer Schiene einer Anlage des schienengebundenen Verkehrs, verbleiben kann. Nach Abschluss der Gleisarbeiten kann das Anschlusskabel mittels der Steckverbindung auf vergleichsweise einfache Art und Weise wieder mit der Sensoreinrichtung verbunden werden .
Ein Problem beziehungsweise eine Schwierigkeit im Zusammenhang mit der bekannten Sensoreinrichtung ist darin zu sehen, dass eine dauerhafte und vollständige Abdichtung der Steckverbindung zu gewährleisten ist. Dies ist erforderlich, um eine Korrosion der Kontakte zu vermeiden und somit eine ein- wandfreie Kontaktierung auch unter den üblicherweise an einer Strecke des spurgebundenen Verkehrs herrschenden rauen Umgebungsbedingungen sicherzustellen .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung für eine Anlage des spurgebundenen Verkehrs, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage des schienengebundenen Verkehrs, die Sensoreinrichtung mit zumindest einer Schnittstelle zum lösbaren Anschließen eines Anschlusskabels, anzugeben, die auch unter rauen Umgebungsbedingungen ein besonders zuverlässiges und zugleich aufwandsarmes Anschließen eines Anschlusskabels an die Sensoreinrichtung ermöglicht .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Sensor- einrichtung für eine Anlage des spurgebundenen Verkehrs, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage des schienengebundenen Verkehrs, die Sensoreinrichtung mit zumindest einer Schnittstelle zum lösbaren Anschließen eines Anschlusskabels, wobei die Schnittstelle ein erstes induktives Koppelelement aufweist und zum lösbaren Anschließen eines zweiten induktiven Koppelelementes des Anschlusskabels in der Art ausgebildet ist, dass bei angeschlossenem Anschlusskabel eine induktive, galvanisch getrennte Übertragung zwischen dem ersten induktiven Koppelelement der Sensoreinrichtung und dem zweiten induktiven Koppelelement des Anschlusskabels möglich ist.
Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung ist vorteilhaft, da mittels des ersten induktiven Koppelelementes eine induktive Ankopplung eines ein zweites induktives Koppelelement aufweisenden Anschlusskabels an die Sensoreinrichtung ermöglicht wird. Dies bietet den Vorteil, dass hierbei offene, korrodierbare Steckkontakte vermieden werden. So können beide Seiten der lösbaren Verbindung vorteilhafterweise wasserdicht und elektrisch isoliert aufgebaut werden. Darüber hinaus können verschmutzte Verbindungsstellen erforderlichenfalls auf einfache Art und Weise vor Ort gereinigt werden, ohne dass hierbei die Gefahr besteht, üblicherweise vergleichsweise empfindliche Steckkontakte zu beschädigen. Des Weiteren ent- fällt auch die Gefahr eines durch wiederholtes Stecken verursachten möglichen Verschleißes der Steckkontakte. Die induktiven Koppelelemente können vorteilhafterweise auf vergleichsweise einfache Art und Weise, etwa in Form von Übertrager- beziehungsweise Transformatorhälften, ausgebildet werden.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung zum Übertragen von elektrischem Strom und/oder von Sensordaten ausgebildet. Dies bedeutet, dass vorteilhafterweise sowohl die Stromversorgung der Sensoreinrichtung als auch die Übertragung von Sensordaten, insbesondere von der Sensoreinrichtung an eine über das Anschlusskabel an die Sensoreinrichtung angebundene Anschlussstelle, etwa in Form eines Stellwerks oder einer sonstigen Auswerteeinrichtung, über die Schnittstelle erfolgen kann. Die jeweilige Ausgestaltung hängt hierbei beispielsweise davon ab, ob am Einbauort der Sensoreinrichtung eine Strom- beziehungsweise Spannungsversorgung zur Verfügung steht oder eine entsprechende Versorgung über das Anschlusskabel zu erfolgen hat.
Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung weiterhin derart ausgestaltet sein, dass die Sensorein- richtung zum Übertragen des elektrischen Stroms und/oder der Sensordaten zwischen dem ersten induktiven Koppelelement und dem zweiten induktiven Koppelelement ausgebildet ist. Dies ist vorteilhaft, da somit mittels des ersten induktiven Koppelelementes beispielsweise sowohl Strom beziehungsweise Energie an die Sensoreinrichtung übertragen werden kann als auch Sensordaten ausgehend von der Sensoreinrichtung über das Anschlusskabel übertragen werden können. Dies bedeutet, dass für einen Betrieb der Sensoreinrichtung vorteilhafterweise seitens der Sensoreinrichtung lediglich ein induktives Kop- pelelement erforderlich ist.
Alternativ zu der zuvor genannten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung vorteilhafterweise auch derart ausgeprägt sein, dass die Sensoreinrichtung ein weite- res induktives Koppelelement aufweist und zum Übertragen des elektrischen Stroms über das erste induktive Koppelelement sowie zum Übertragen der Sensordaten über das weitere induktive Koppelelement ausgebildet ist. Dies bietet den Vorteil, dass durch die sensoreinrichtungsseitige Verwendung von zwei induktiven Koppelelementen, denen somit jeweils auch zwei getrennte induktive Koppelelemente seitens des Anschlusskabels zugeordnet sind, Energiezuführung und Datenübertragung voneinander getrennt beziehungsweise entkoppelt werden können. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung derart ausgestaltet, dass das erste induktive Koppelelement innerhalb eines Gehäuses der Sensoreinrichtung angeordnet ist. Dies ist vorteil- haft, da das erste induktive Koppelelement in diesem Fall durch das Gehäuse der Sensoreinrichtung vor Beschädigungen, etwa durch Witterung, mechanische Einwirkungen oder sonstige äußere Einflüsse, geschützt wird.
Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung auch derart ausgeführt sein, dass die Schnittstelle derart ausgebildet ist, dass das zweite induktive Koppelelement bei angeschlossenem Anschlusskabel innerhalb des Gehäuses der Sensoreinrichtung angeordnet ist. Gemäß dieser Ausführungs- form ist somit nicht nur das erste induktive Koppelelement der Sensoreinrichtung, sondern darüber hinaus auch das zweite induktive Koppelelement des Anschlusskabels im angeschlossenen Zustand des Anschlusskabels innerhalb des Gehäuses der Sensoreinrichtung angeordnet und somit wiederum bestmöglich vor Umgebungseinflüssen geschützt.
Grundsätzlich kann das erste induktive Koppelelement auf verschiedene, für sich bekannte Arten ausgeführt sein. In einer weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungs- gemäßen Sensoreinrichtung weist das erste induktive Koppelelement eine Spule auf. Hierbei handelt es sich um eine besonders einfache Ausführungsform des ersten induktiven Koppelelementes .
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung derart ausgeprägt, dass das erste induktive Koppelelement ein das magnetische Feld der Spule führendes Material aufweist. Bei dem das magnetische Feld der Spule führenden Material handelt es sich vorzugsweise um Ferrit oder Eisenpulver, da in diesem Fall das magnetische Streufeld besonders gering gehalten wird. Sofern das erste induktive Koppelelement der Sensoreinrichtung und das zweite induktive Koppelelement des Anschlusskabels im angebundenen Zustand des Anschlusskabels derart angeordnet sind, dass die induktiven Koppelelemente, bei denen es sich beispielsweise um gleichartig aufgebaute Transformatorhälften handeln kann, den magnetischen Kreis durch das die Spulen umgebende Material schließen, entsteht ein leistungsfähiger Transformator, der sowohl zur Energie- als auch zur Datenübertragung genutzt werden kann. Hierbei ist ein möglichst spaltloser, mechanisch enger Zusammen- schluss der beiden induktiven Koppelelemente wünschenswert.
Alternativ zu der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbil- düng kann die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung auch in der Form ausgeführt sein, dass die Spule eine Luftspule ist. Hierdurch wird eine Beeinflussung der magnetischen Eigenschaften des feldführenden Materials durch starke äußere Magnetfelder, wie sie beispielsweise von Wirbelstrombremsen von Schienenfahrzeugen verursacht werden können, vermieden. Dies ist vorteilhaft, da eine solche Beeinflussung beispielsweise zu einer Veränderung der Kopplungseigenschaften zwischen dem ersten induktiven Koppelelement und dem zweiten induktiven Koppelelement führen kann. Allerdings besteht ein gewisser Nachteil bei der Verwendung eines ersten induktiven Koppelelementes mit einer Luftspule darin, dass in diesem Fall üblicherweise mit einer erhöhten magnetischen Streuung und einer verminderten Kopplung zu rechnen ist.
Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung auch derart ausgestaltet sein, dass die Spule in einem elektrischen Schwingkreis angeordnet ist. Dies ist vorteilhaft, da es mittels des elektrischen Schwingkreises ermöglicht wird, im angeschlossenen Zustand des Anschlusskabels beispielsweise die Auswirkungen eines unter Umständen nicht zu vernachlässigenden Luftspaltes zwischen dem ersten induktiven Koppelelement und dem zweiten induktiven Koppelelement auf die Übertragungseigenschaften der induktiven Kopplung zu kompensieren beziehungsweise zu minimieren.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ist das erste induktive Koppelelement an eine Detektionseinrichtung der Sensorein- richtung elektrisch angebunden. Hierdurch wird eine Stromversorgung der Detektionseinrichtung sowie darüber hinaus insbesondere eine Übertragung von durch die Detektionseinrichtung erfassten Sensordaten über die Schnittstelle ermöglicht.
Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung auch derart ausgestaltet sein, dass das erste induktive Koppelelement unmittelbar mit zumindest einer Sensorspule der Detektionseinrichtung verbunden ist. Dies betrifft beispielsweise den Fall, dass ein Sensor räumlich getrennte Sensoreinrich- tungen in Form eines Senders und eines Empfängers beidseits einer Strecke beziehungsweise einer Schiene aufweist. Dabei umfasst ein entsprechender Sender üblicherweise einen mit einem reinen Wechselstrom gespeisten Senderschwingkreis, in welchen Fall auch ein Empfangsschwingkreis der als Empfänger ausgebildeten Sensoreinrichtung eine Wechselspannung liefert. Da darüber hinaus zur Aufbereitung der angekoppelten Energie üblicherweise keine zusätzliche aktive Elektronik in dem Gehäuse der die jeweilige Sensorspule umfassenden Sensoreinrichtung nötig ist, besteht somit vorteilhafterweise die Mög- lichkeit, über das erste induktive Koppelelement ein Wechselsignal unmittelbar in eine Sensorspule in Form einer Sendespule der Detektionseinrichtung einzuleiten und umgekehrt bei einer empfangsseitigen Sensoreinrichtung das empfangene Wech- selsignal unmittelbar von der Empfangsspule in das erste induktive Koppelelement der Schnittstelle zu führen.
Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung wei- terhin auch derart ausgestaltet sein, dass das erste induktive Koppelelement zum Schutz vor äußeren Witterungseinflüssen eine Schutzschicht aufweist.
Die Erfindung umfasst ferner eine Anordnung mit einer erfin- dungsgemäßen Sensoreinrichtung beziehungsweise einer Sensoreinrichtung gemäß einer der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung und mit einem an die Schnittstelle der Sensoreinrichtung angeschlossenen Anschlusskabel mit dem zweiten induktiven Koppel- element.
Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Anordnung derart ausgeführt, dass das erste induktive Koppelelement sowie das zweite induktive Koppelelement Spulen unterschiedlicher Win- dungszahl aufweisen. Dies bietet den Vorteil, dass mittels der unterschiedlichen Windungszahlen der in den beiden induktiven Koppelelementen verwendeten Spulen eine Pegelanpassung ermöglicht wird. Dies bedeutet, dass die beiden induktiven Koppelelemente zum Umspannen und damit auch zur Impedanzan- passung der Eingangsgrößen verwendet werden können. Auf diese Art wird vorteilhafterweise ein zusätzlicher Anpasstransformator eingespart, der anderenfalls gegebenenfalls erforderlich sein könnte, um eine seitens der Sensoreinrichtung benötigte Spannung zu erzeugen. Dies betrifft beispielsweise wie- derum Sensoren mit getrennten Sendern und Empfängern beidseits der Schiene, da hier funktionsbedingt üblicherweise eine vergleichsweise hohe Spannung für den Senderschwingkreis erforderlich ist. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierzu zeigt
Figur 1 in einer schematischen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung,
Figur 2 in einer schematischen Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung sowie einem an die Sensoreinrichtung angeschlossenen Anschlusskabel und
Figur 3 in einer schematischen Darstellung das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung sowie einem von der Sensoreinrichtung gelösten Anschlusskabel .
In den Figuren werden für gleiche beziehungsweise im Wesentlichen gleich wirkende Komponenten die gleichen Bezugszeichen verwendet .
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensorein- richtung. Ebenso wie in den weiteren Figuren ist dabei die
Anordnung in einer Schnittdarstellung in Draufsicht gezeigt, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils nur der im Schnitt obere Teil der Komponenten der Schnittstelle mit dem betreffenden Bezugszeichen gekennzeichnet ist. Im Detail ist in Figur 1 eine Sensoreinrichtung 1 dargestellt, die neben einer Detektionseinrichtung 2 ein Gehäuse 3 mit einer Gehäuseoberfläche 4 umfasst. Die Sensoreinrichtung
I ist mittels in Figur 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten Befestigungsmitteln an einer Schiene 30 einer Eisenbahnanlage montiert. Dabei sei im Folgenden angenommen, dass es sich bei der Sensoreinrichtung 2 um einen Radsensor zur Gleisfreimeldung handelt.
Entsprechend der Darstellung in Figur 1 ist die Detektionseinrichtung 2 der Sensoreinrichtung 1 mittels elektrischer Leitungen 5, 6 an ein Anschlusskabel 20 angebunden, welches mit der Sensoreinrichtung 1 in lösbarer Form verbunden ist. Hierzu weist die Sensoreinrichtung 1 eine Schnittstelle auf, die ein erstes induktives Koppelelement 11 umfasst, welches im angeschlossenen Zustand des Anschlusskabels 20 mit einem zweiten induktiven Koppelelement 21 des Anschlusskabels 20 zur induktiven Übertragung elektrischer Signale zusammenwirkt. Vorzugsweise kann dabei mittels der induktiven Koppel- elemente 11, 21 sowohl eine Übertragung von Strom beziehungsweise Energie als auch von Sensordaten erfolgen. Entsprechend der Darstellung in Figur 1 bestehen die induktiven Koppelelemente 11, 21 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils aus einer trennbaren Transformatorhälfte, wobei die beiden Transformatorhälften im angeschlossenen Zustand des Anschlusskabels 20 einen Transformator bilden.
In dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 schließt das erste induktive Koppelelement 11 plan mit der Oberfläche 4 des Gehäu- ses 3 ab. In Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten können jedoch auch andere Positionen des ersten induktiven Koppelelementes 11 in dem Gehäuse 3 der Sensoreinrichtung 1 vorteilhaft sein. So kann das erste induktive Koppelelement
II zur Erzielung einer besseren mechanischen Führung sowie zu einem verbesserten Schutz beispielsweise auch tiefer in dem Gehäuse 3 der Sensoreinrichtung 1 angeordnet sein, so dass im angeschlossenen Zustand beispielsweise auch das zweite induktive Koppelelement 21 des Anschlusskabels 20, d.h. der gesam- te aus den beiden induktiven Koppelelementen 11 und 21 gebildete Koppeltransformator, von dem umgebenden Sensorgehäuse 3 geschützt wird.
Grundsätzlich reicht eine transformatorische Koppelstelle für einen Betrieb der Sensoreinrichtung 1 aus, da über den durch die beiden induktiven Koppelelemente 11 und 21 gebildeten Transformator beziehungsweise Übertrager gleichzeitig Strom beziehungsweise Energie in die Sensoreinrichtung 1 hinein und Sensordaten aus der Sensoreinrichtung 1 heraus übertragen werden können. Alternativ hierzu ist jedoch auch eine Ausführungsform unter Verwendung von zwei entsprechenden Koppeltransformatoren möglich. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine getrennte, entkoppelte Energiezuführung und Datenübertragung ermöglicht wird. Darüber hinaus ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei der lediglich die Übertragung der Sensordaten über die induktiven Koppelelemente 11, 21 erfolgt, während die Energieversorgung der Sensoreinrichtung 1 beispielsweise über einen separaten Anschluss erfolgt.
Es sei darauf hingewiesen, dass aus Gründen der Übersichtlichkeit sowohl in Figur 1 als auch in den weiteren Figuren 2 und 3 verschiedene weitere Komponenten der Steuerrichtung 1 nicht dargestellt sind. Dies betrifft neben den zuvor bereits erwähnten Befestigungsmitteln zur Montage der Sensoreinrich- tung 1 an der Schiene 30 insbesondere auch vorzugsweise als Bestandteil der Schnittstelle vorhandene Verbindungsmittel zur mechanischen Verriegelung beziehungsweise Justierung der beiden induktiven Koppelelemente 11, 21. Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung sowie einem an die Sensoreinrichtung angeschlossenen Anschlusskabel. Dabei ist im Vergleich zu Figur 2 der Aufbau des aus dem ersten induktiven Koppelelement 11 sowie dem zweiten induktiven Koppelelement 21 gebildeten Transformators eingehender dargestellt. Hierbei ist erkennbar, dass die induktiven Koppelemente 11, 21 Spulen 12 beziehungsweise 22 aufweisen, die von einem das magnetische Feld führenden Material umgeben sind. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem Material um Ferrit oder Eisenpulver, da hierdurch das magnetische Streufeld gering gehalten wird. Die gleichartig aufgebauten Transformatorhälften in Form des ersten induktiven Koppelelementes 11 sowie des zweiten induktiven Koppelementes
21 schließen bei einem möglichst spaltlosen mechanischen Zu- sammenschluss den magnetischen Kreis durch das die Spulen 12,
22 umgebende Material und es entsteht ein Transformator, der entsprechend den vorstehenden Ausführungen zur Energie- und/oder zur Datenübertragung genutzt werden kann. Die Transformatorwicklungen sind seitens des ersten induktiven Koppelelementes 11 mittels der elektrischen Leitungen 5, 6 mit der Detektionseinrichtung 2 und seitens des zweiten induktiven Koppelelementes 21 mit elektrischen Zuleitungen 24, 25 des Anschlusskabels 20 verbunden. Geschützt werden die Spulen 12, 22 vor äußeren Witterungseinflüssen durch eine Schutzschicht 13 beziehungsweise 23, wobei beispielsweise eine Vergussmasse zum Versiegeln der Spulen 12, 22 eingesetzt werden kann.
Grundsätzlich sind für den Aufbau der induktiven Koppelelemente 11, 21, d.h. für den Aufbau der Koppeltransformatorhälften, gängige Geometrien wie zum Beispiel Halbschalenkerne oder E-Kerne verwendbar, wie sie üblicherweise im industriellen Umfeld eingesetzt werden. Darüber hinaus sind jedoch auch andere Geometrien denkbar, soweit sie vorteilhafterweise einen magnetischen Rückschluss für die Feldlinien bilden und somit gute Übertragungseigenschaften zwischen dem ersten induktiven Koppelelement 11 und dem zweiten induktiven Koppel- element 21 ermöglichen. Des Weiteren sind jedoch auch Ausführungen mit lediglich teilweiser Feldführung oder ganz ohne feldführendes Material denkbar, d.h. eine Ausführung der Spulen 12, 22 als reine Luftspulen. Dies hat den Vorteil, dass es kein feldführendes Material gibt, welches durch starke äu- ßere Magnetfelder, wie sie zum Beispiel von Wirbelstrombremsen von Schienenfahrzeugen herrühren können, in seinen magnetischen Eigenschaften beeinflusst werden kann, wodurch sich die Kopplungseigenschaften der induktiven Koppelelemente 11, 21 verschlechtern könnten.
Vorteilhafterweise könnte auch eines der beiden induktiven Koppelelemente 11, 21 als Schwingkreisspule ausgeführt werden, wodurch Auswirkungen, die sich durch einen nicht zu vernachlässigenden Luftspalt zwischen den beiden induktiven Kop- pelelementen 11, 21 ergeben könnten, hinsichtlich der Übertragungseigenschaften kompensiert beziehungsweise minimiert werden könnten.
Figur 3 zeigt in einer schematischen Darstellung das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung sowie einem von der Sensoreinrichtung gelösten Anschlusskabel. Dabei entspricht die Darstellung der Figur 3 derjenigen der Figur 2, mit dem einzigen Unterschied, dass das Anschlusskabel 20 beziehungsweise das zweite induktive
Koppelelement 21 in Figur 3 nicht mit der Sensoreinrichtung 1 beziehungsweise dem ersten induktiven Koppelelement 11 verbunden beziehungsweise gekoppelt ist. Hierdurch wird nochmals klar verdeutlicht, welche der dargestellten Komponenten zu der Sensoreinrichtung 1 und welche zu dem Anschlusskabel 20 beziehungsweise dem zu dem Anschlusskabel 20 gehörigen zweiten induktiven Koppelelement 21 gehören.
Entsprechend den vorstehenden Ausführungen bietet die induktive beziehungsweise transformatorische Ankopplung des Anschlusskabels 20 an die Sensoreinrichtung 1 insbesondere den Vorteil, dass es keine offenen, korrodierbaren Steckkontakte gibt. Hierdurch wird eine besonders wasserdichte Verbindung ermöglicht, die somit besonders robust ist und darüber hinaus auch aufwandsarm gereinigt werden kann. Durch unterschiedliche Windungszahlen der Spulen 12, 22 des ersten induktiven Koppelementes 11 beziehungsweise des zweiten induktiven Koppelelementes 21 kann darüber hinaus vorteilhafterweise eine Pegelanpassung erfolgen, um zum Beispiel eine genügend hohe
Wechselspannung für einen Senderschwingkreises der Sensoreinrichtung 1 zu erzeugen. Weiterhin besteht vorteilhafterweise auch die Möglichkeit, eine in die Sensoreinrichtung 1 eingekoppelte Wechselspannung, beispielsweise im Falle von Senso- ren mit getrenntem Sender und Empfänger beidseitig der Schiene, unmittelbar zur Anregung eines Senderschwingkreises zu nutzen. Das Empfangswechselsignal kann dann von der betreffenden Sensoreinrichtung vorteilhafterweise ebenfalls induktiv auf das Anschlusskabel 20 übertragen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Sensoreinrichtung (1) für eine Anlage des spurgebundenen Verkehrs, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage des schienengebundenen Verkehrs, die Sensoreinrichtung (1) mit zumindest einer Schnittstelle zum lösbaren Anschließen eines Anschlusskabels (20), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schnittstelle - ein erstes induktives Koppelelement (11) aufweist und
- zum lösbaren Anschließen eines zweiten induktiven Koppelelementes (21) des Anschlusskabels (20) in der Art ausgebildet ist, dass bei angeschlossenem Anschlusskabel (20) eine induktive, galvanisch getrennte Übertragung zwischen dem ersten induktiven Koppelelement (11) der Sensoreinrichtung (SE) und dem zweiten induktiven Koppelelement (21) des Anschlusskabels (20) möglich ist.
2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sensoreinrichtung (1) zum Übertragen von elektrischem Strom und/oder von Sensordaten ausgebildet ist.
3. Sensoreinrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sensoreinrichtung (1) zum Übertragen des elektrischen Stroms und/oder der Sensordaten zwischen dem ersten induktiven Koppelelement (11) und dem zweiten induktiven Koppelelement (21) ausgebildet ist.
4. Sensoreinrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sensoreinrichtung (1) - ein weiteres induktives Koppelelement aufweist und zum Übertragen des elektrischen Stroms über das erste induktive Koppelelement (11) sowie zum Übertragen der Sensordaten über das weitere induktive Koppelelement ausgebildet ist.
5. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das erste induktive Koppelelement (11) innerhalb eines Gehäu- ses (3) der Sensoreinrichtung (1) angeordnet ist.
6. Sensoreinrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schnittstelle derart ausgebildet ist, dass das zweite in- duktive Koppelelement (21) bei angeschlossenem Anschlusskabel (20) innerhalb des Gehäuses (3) der Sensoreinrichtung (1) angeordnet ist.
7. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das erste induktive Koppelelement (11) eine Spule (12) aufweist .
8. Sensoreinrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das erste induktive Koppelelement (11) ein das magnetische Feld der Spule (12) führendes Material aufweist.
9. Sensoreinrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Spule (12) eine Luftspule ist.
10. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Spule (12) in einem elektrischen Schwingkreis angeordnet ist .
11. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das erste induktive Koppelelement (11) an eine Detektionsein- richtung (2) der Sensoreinrichtung (1) elektrisch angebunden ist .
12. Sensoreinrichtung nach einem Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das erste induktive Koppelelement (11) unmittelbar mit zumindest einer Sensorspule der Detektionseinrichtung (2) verbun- den ist.
13. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das erste induktive Koppelelement (11) zum Schutz vor äußeren Witterungseinflüssen eine Schutzschicht (13) aufweist.
14. Anordnung mit einer Sensoreinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche und einem an die Schnittstelle der Sensoreinrichtung (1) angeschlossenen Anschlusskabel (20) mit dem zweiten induktiven Koppelelement (21) .
15. Anordnung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das erste induktive Koppelelement (11) sowie das zweite in- duktive Koppelelement (21) Spulen (12, 22) unterschiedlicher Windungszahl aufweisen.
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