WO2024068313A1 - Verfahren und system zum überwachen eines gleisabschnitts - Google Patents

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WO2024068313A1
WO2024068313A1 PCT/EP2023/075490 EP2023075490W WO2024068313A1 WO 2024068313 A1 WO2024068313 A1 WO 2024068313A1 EP 2023075490 W EP2023075490 W EP 2023075490W WO 2024068313 A1 WO2024068313 A1 WO 2024068313A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rail
measurement signals
rail vehicle
sensor
track section
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/075490
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Föge
Michael WÜBBENHORST
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of WO2024068313A1 publication Critical patent/WO2024068313A1/de

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Classifications

    • 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
    • B61L1/16—Devices for counting axles; Devices for counting vehicles
    • B61L1/163—Detection devices
    • B61L1/165—Electrical
    • 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
    • B61L1/16—Devices for counting axles; Devices for counting vehicles
    • B61L1/162—Devices for counting axles; Devices for counting vehicles characterised by the error correction

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for monitoring a section of track for the presence or absence of at least part of a rail vehicle moving on the track.
  • axle counters by detecting the vehicle wheels using counting points (sensors).
  • a method for monitoring a track section for the presence or absence of at least part of a rail vehicle moving on the track comprising: obtaining first measurement signals from a first sensor located at the beginning of the track section; Obtaining second measurement signals from a second sensor located at the end of the track section (in the case of switch or crossing sections, there may be additional sensors that limit the track section); Evaluating the first measurement signals and the second measurement signals in order to register or count metal bodies moving in and to register or count metal bodies moving out, with both axles or wheels and any brakes present being detected as metal bodies; Infer the presence or absence of the part of the rail vehicle on the track section based on registration or counting.
  • the method can be implemented in software and hardware.
  • the method can, for example, be carried out or controlled by a system for monitoring a track section according to an embodiment of the present invention.
  • the monitored track section can typically have a length of between 30 m (possibly even shorter, but the track section length should always be greater than the maximum axle distance of a vehicle so that a vehicle cannot stand over the section) and virtually infinite.
  • the rail vehicle can, for example, be used for transport be used by passengers and/or to transport goods.
  • Both the first sensor (sensor counting into the track section) and the second sensor (sensor counting out of the track section) can be designed to detect metal masses or metal bodies that are above or below the top edge of the rail or in the detection area of the sensor condition .
  • the sensors can include conventional sensors, in particular axle counting sensors. The sensors must also be able to detect the direction of travel.
  • a single sensor may be sufficient to detect both entering and leaving vehicles.
  • the first sensor is identical to the second sensor.
  • more than two sensors can be present at different points on the track section, whose measurements can be used.
  • the rail vehicle can move in the direction from the beginning of the track section to the end of the track section.
  • the rail vehicle does not necessarily have to pass through the entire track section, but can, for example, come to a standstill before the track section has been completely traveled through or, if necessary, change direction within the track section.
  • the rail vehicle can pass through the track section completely, so that both the first sensor and a second sensor (and/or further sensors, e.g. at a switch or crossing point) are passed by the rail vehicle or part of the rail vehicle at the same time.
  • the rail vehicle can, for example, have a length between 10 m and 500 m.
  • Embodiments of the present invention can also enable the To detect the presence of a complete rail vehicle on the track section or to detect its absence.
  • the measurement signals can be obtained via cable connections, optical connections or wirelessly from the first sensor or the second sensor.
  • the measurement signals can include analog measurement signals, for example values of induced voltages which are generated in the sensors due to metal bodies passing through.
  • the evaluation of the first measurement signals and the second measurement signals can, for example, comprise a comparison with one or more threshold values.
  • Incoming metal bodies can be understood as metallic, particularly ferromagnetic masses or bodies which are parts of the rail vehicle and which move past the first sensor into the track section.
  • Outgoing metal bodies can be understood as all metallic, particularly ferromagnetic parts of the rail vehicle which move past the second sensor and thus move outside the track section.
  • any brakes that may be present are also detected, which can be provided in particular between two wheels or between two axles of the rail vehicle.
  • the brakes can be used for braking in certain driving situations or under certain external environmental conditions.
  • Embodiments of the present invention need not necessarily require knowledge of the presence of such brakes on the rail vehicle.
  • the evaluation can However, it must be carried out in such a way that any existing brakes are also detected, without assuming knowledge of their existence.
  • At least one counter (or register or memory location) can be provided, which, for example, counts up the retraction of the metal body and counts down the extension of the metal body. This means that neither the number of metal bodies moving in nor the number of metal bodies moving out necessarily have to be counted.
  • both the number of exits of the metal body and the number of entries of the metal body can actually be counted, in particular in two different counters (or registers or memory locations).
  • the evaluation generation of a release signal
  • Embodiments of the present invention do not require knowledge of the number of axles or wheels and/or the number of brakes that may be present on the rail vehicle.
  • differently configured rail vehicles can be supported by embodiments of the present invention in that their absence or presence can be reliably determined.
  • the method is designed such that the metal bodies comprise elements of the rail vehicle which are arranged vertically close to the rail, in particular wheels and/or wheel axles and/or brakes of the rail vehicle.
  • the method can thus register both wheels or wheel axles, but also brakes of the rail vehicle, both when entering and leaving the monitored track section.
  • the method can therefore be applied to various types of rail vehicles.
  • the method is designed such that the evaluation of the first measurement signals and the second measurement signals comprises: determining a first number of first measurement signals which are above an upper threshold or which are below a lower threshold; determining a second number of second measurement signals which are above the upper threshold or which are below the lower threshold, wherein the upper threshold is greater than the lower threshold.
  • the measurement signals can be given, for example, as a measurement signal level, in particular relative voltage (for example related to a measurement value in the absence of a metal body or rail vehicle) as a function of time.
  • the upper threshold and/or the lower threshold can be determined by determining measurement values from known metal bodies or from vehicles of known configuration) or training data, whereby, for example, test measurements can be carried out with different rail vehicles passing the sensors.
  • the configuration of the rail vehicles with regard to the number of wheels and/or any brakes present can be known.
  • the method can be implemented by defining only an upper threshold and a lower threshold and determining whether the respective measurement signals are above or below of the respective sleeper. This provides a very simple method for reliable monitoring of the track section.
  • a conventionally provided delay in the measurement signals below the lower threshold is suppressed.
  • a lower threshold can have been used to detect a fault during assembly of the respective sensor, in particular to detect whether fixing bolts or screws have come loose so that the position of the sensor relative to the rail has changed unfavorably, e.g. the sensor has fallen off the rail.
  • a measurement signal below the lower threshold was conventionally suppressed or delayed.
  • This conventionally provided delay is suppressed according to embodiments of the present invention, since the event that a measurement signal is below the lower threshold is also used to detect metal bodies, in particular to detect a magnetic rail brake, in a reliable manner.
  • the method is designed such that the conclusion as to the presence or absence of the rail vehicle comprises: comparing the first number with the second number; concluding the presence or absence of the part of the rail vehicle on the track section from the comparison result.
  • the first number When the first number is compared with the second number, it can be determined, for example, whether the number of metal bodies entering the track section is the same or different from the number of metal bodies leaving the track section. This allows reliable monitoring to be carried out.
  • the method further comprises: concluding that the track deviation section is free from the part of the rail vehicle if the first number is equal to the second number; and/or concluding that the track section is not free of the part of the rail vehicle if the first number is greater than the second number; and/or inferring the presence of an error if the first number is smaller than the second number.
  • the method is designed such that the upper threshold is selected such that a brake from a non-activated brake, in particular a magnetic rail brake, of the rail vehicle or from a wheel axle or The measurement signal caused by the wheel is above.
  • both a wheel or a wheel axle and a non-activated brake can be reliably detected.
  • the method is designed such that the lower threshold is selected such that a measurement signal caused by an activated brake, in particular a magnetic rail brake, of the rail vehicle is below and a measurement signal caused by a wheel or a wheel axle is above.
  • An activated brake can therefore also be detected by determining whether a measurement signal is below the lower threshold. This makes it possible to reliably detect or register both an activated brake and a non-activated brake by evaluating the respective measurement signals. This can improve the reliability of the process.
  • the method is designed such that the upper threshold and/or the lower threshold are set in such a way that both wheel axles and/or wheels as well as any magnetic rail brakes present are counted in both the activated and the inactivated state be registered, with a rail friction contact surface of the magnetic rail brake (in the non-activated state) being in particular at a distance of 4 mm to 9 mm from the rail.
  • a magnetic rail brake can be provided, for example, between two wheel axles or wheels of the rail vehicle, for example in a railcar.
  • the magnetic rail brake can be brought into contact with the surface of the rail via a rail friction contact surface in order to achieve a braking effect due to frictional resistance.
  • Embodiments of the present invention can support magnetic rail brakes which are a relatively small distance from the rail. This can be the case in particular with local rail vehicles, such as subways, commuter trains or trams.
  • the part of the rail vehicle has at least one magnetic rail brake, which is in particular temporarily activated or temporarily inactivated (while the measurement signals are being recorded, for example).
  • the method is designed such that the first measurement signals were permanently recorded while the part of the rail vehicle passes/sweeps over the first sensor; wherein the second measurement signals were also recorded permanently while the part of the rail vehicle passes/crosses the first sensor.
  • the measurement signals can be monitored permanently, but can also be event-controlled. There is a permanent assessment or if there is no change in the measured values recorded by the sensors within a certain period of time. The occupancy status of the track section is then derived from this.
  • the first sensor and/or the second sensor is configured as a metal sensor, in particular as a counting point of an axle counter system. This allows conventional sensors to be supported, which can simplify the implementation of the invention.
  • the first sensor and/or the second sensor comprises: an electromagnetic generator coil mounted on one side of a rail of the track for generating an alternating magnetic field; an electromagnetic detection coil, mounted on the other side of the rail of the track, for detecting a changing magnetic field by inducing a voltage, which in particular represents the measurement signals.
  • the generator coil can, for example, generate a (higher frequency) changing magnetic field with a frequency of a few kilohertz (e.g. between 30 kHz and 1000 kHz).
  • the changing magnetic field generated by the generator coil can also extend into the area of the detection coil.
  • the magnetic field generated by the generator coil can be changed.
  • the measurement signal can, for example, represent the level of the induced voltage, in particular based on an induced voltage (e.g. ratio) in the absence of any metal body between the excitation coil and the detection coil, that is to say in the absence of any metal body located on the surface of the Rail moves.
  • the rail vehicle is a long-distance rail vehicle or a local rail vehicle, in particular a subway, a tram or a commuter train.
  • a system for monitoring a track section for the presence of presence or absence of at least a part of a rail vehicle moving on the track comprising: an input port that is configured: to receive first measurement signals from a first sensor located at the beginning of the track section; to receive second measurement signals from a second sensor located at the end of the track section; an evaluation block that is configured: to evaluate the first measurement signals and the second measurement signals in such a way as to register or count incoming metal bodies and to register or count outgoing metal bodies, wherein both axles or wheels and any brakes that may be present are detected as metal bodies; and to conclude the presence or absence of the part of the rail vehicle on the track section based on the registration or counting.
  • Fig. 1 schematically illustrates a system for monitoring a track section according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 2 illustrates in a schematic side view a part of a rail vehicle whose presence on a track section is monitored according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 3 illustrates measurement signals and counting pulses according to a conventional method
  • Fig. 4 illustrates measurement signals and corresponding counting pulses which are recorded or evaluated according to embodiments of the present invention
  • Fig. 5 shows experimental results obtained according to embodiments of the present invention.
  • the system 1 of FIG. 1 for monitoring a track section 2 for the presence or absence of at least part of a rail vehicle 4 moving on the rails 3a, 3b of the track 40 has an input port 5a, 5b in order to receive first measurement signals 6a from a first located at the beginning 7 of the track section 2 To obtain sensor 8a, and to obtain second measurement signals 6b from a second sensor 8b located at the end 9 of the track section 2.
  • the system 1 further comprises an evaluation block which is configured to evaluate the first measurement signals 6a and the second measurement signals 6b in order to register or count incoming metal bodies 10a, 10b, 10c, 1od and 11a, 11b of the rail vehicle 4, whereby As a metal body, both axles or wheels 10a, 10b, 10c, l Od as well as any existing brakes 11a, 11b are detected.
  • the evaluation block of the system 1 is further configured to conclude the presence or absence of the part of the rail vehicle 4 on the track section 2 based on the registration or counting.
  • the system 1 is designed to carry out or control a method for monitoring the track section 2 .
  • the rail vehicle 4 moves on the two rails 3a, 3b of a track 40 in the direction indicated by the arrow 12.
  • the rail vehicle 4 comprises at least one railcar, which has two pairs of wheel axles 10a, 10b, 10c, 10d, wherein Between each two wheel axles 10a, 10b or 10c, lO a magnetic rail brake 11a, 11b is mounted.
  • the two rails 3a, 3b together with sleepers (not shown) and ballast or solid track form the track 40.
  • the sensors 8a, 8b each include a generator coil 13, which is attached to one side of a rail 3b of the track and is designed to generate a changing magnetic field.
  • the sensors 8a, 8b further comprise an electromagnetic detection coil 14, which is designed to detect a changing magnetic field by inducing a voltage.
  • the measurement signals 6a, 6b can in particular represent a relative (or absolute) induced voltage, which is given as a proportion of an induced voltage that is generated when no metal body passes the respective sensor 8a, 8b.
  • the sensors 8a, 8b are therefore configured as metal sensors, which can also conventionally be referred to as counting points.
  • the system 1 may further comprise the first sensor 8a and the second sensor 8b.
  • the rail vehicle 4 is illustrated at a time after the wheel axles 10c, 1od and the magnetic rail brake 11b have already passed the first sensor 8a. In the further course the rail vehicle passes 4 or the wheels pass. Wheel axles 10a, 10b and the magnetic rail brake 11a also the first sensor 8a. During a later, second period of time, the rail vehicle 4 and in particular the respective wheel axles and the magnetic rail brakes can pass the second sensor 8b.
  • Fig. 2 illustrates in a schematic side view a part of the rail vehicle 4, which moves on the rail 3a, 3b.
  • the rail vehicle 4 includes a wheel 10a with a wheel axle, a wheel 10b, and a magnetic rail brake 11a, which is arranged between the wheels or wheel axles 10a and 10b.
  • the wheels 10a, 10b are mounted on a bogie 12a together with the magnetic rail brake 11a.
  • the distance d of a rail friction contact surface 41 of the magnetic rail brake 11a from the surface of the rail 3b, which is designated d, can be, for example, 4 to 9 mm.
  • Fig. 3 illustrates in two coordinate systems with a respective abscissa 15, which shows the time, and in a respective ordinate 16, which shows the relative induced voltage in the detection coil 14, which represents the measurement signal of a sensor, or the digitized wheel pulse on an ordinate 17 indicates the analog measurement signals 18, 19, which were recorded in a conventional method and which were each converted into pulses or pulse profiles 20, 21. It was only determined whether the respective measurement signal 18, 19 is above a conventional upper switching threshold 22 or not. If the measurement signal 18, 19 is above the conventional upper switching threshold, which is, for example, 1.58, the signal is evaluated as a counting pulse 20, 21 and is therefore counted as a wheel or as a wheel axle of the rail vehicle.
  • a lower conventional switching threshold 22a (e.g. at 0.85) is used for drop detection.
  • a relatively small signal in the area of the brake 27 is not considered a wheel pulse in the measuring area 18, since the measuring signal of the relatively small brake (meaning the relative increase in the voltage induced in the detector coil 14 resulting from the metal mass of the brakes) in the area 27 is below the conventional upper threshold 22.
  • a relatively large However, braking in the region 28 generates a measurement signal 19 which is above the conventional upper threshold 22 and thus leads to the evaluation as a counting pulse. In this conventional case, a relatively large brake is thus incorrectly evaluated as the presence of a wheel, which is indicated by a flash.
  • Embodiments of the present invention can avoid such miscounts by braking which causes an increase in the induced voltage in the region of the threshold 22).
  • Fig. 4 examples of measurement signals and derived pulse counts are illustrated in Fig. 4.
  • the abscissas 15 indicate time
  • the ordinate 16 indicates the relative induction voltage
  • the ordinate 17 indicates a count pulse.
  • An upper threshold 30 and a lower threshold 31 are defined.
  • the measurement signals 32 were recorded by a rail vehicle which has at least two wheel axles 10a, 10b and a magnetic rail brake 11a.
  • the magnetic rail brake was deactivated, that is, passive.
  • the measurement signals 32 generated due to the presence of the wheels or wheel axles 10a, 10b and due to the presence of the magnetic rail are all above the upper threshold 30 and are therefore evaluated as pulses in the counting pulse profile 33.
  • the measurement signal curve 34 in Fig. 4 illustrates the measurement signals of the same section of the rail vehicle when the magnetic rail brake 10a is activated, that is, active.
  • the measurement signals 34 caused by the presence of the wheel axles or wheels 10a, 10b are again above the upper threshold 30.
  • the measurement signal 34 in the area of the active magnetic rail brake is not above the upper threshold 30, but below a lower threshold 31.
  • the upper threshold 30 can, for example, lie in a range from 1.2 to 1.35 of a relative induction voltage (or relative wheel cant).
  • the lower threshold 31 can, for example, be in a range from 0.8 to 0.9 of a relative induction voltage (or relative wheel cant).
  • the evaluation leads to a counting pulse profile 35, which counts both the wheels or wheel axles 10a, 10b as counting pulses and the active brake 11a.
  • Magnetic rail brakes are available in various designs and, depending on their design, some of them have a strong influence on the wheel sensor. If the vehicles in question also have small wheels, reliable operation with conventional axle counters is often no longer possible.
  • Embodiments of the present invention may include the following details, but do not constitute necessary features of the present invention:
  • the brakes are not energized and move a few millimeters above the top edge of the rail. Due to the large metal mass, the brakes influence the counting points to a greater or lesser extent - depending on the design of the brake and its distance from the sensor.
  • the upper threshold 30 defined according to an embodiment of the present invention may be smaller than a conventionally used upper switching threshold.
  • an embodiment of the present invention proposes to also advantageously use the lower switching threshold of the counting points.
  • the lower switching threshold of the counting points is used to detect the sensor failure. If, for example, the fastening bolts on the If the wheel sensor has come loose and the sensor has moved away from the rail, this must be disclosed for safety reasons (drop detection). The undershoot of the lower threshold is usually delayed in the counting point and is not immediately passed on.
  • the conventionally applied deceleration is switched off.
  • activated brakes generate the same signals when the lower threshold is undershot as passive brakes when the upper threshold is exceeded.
  • a method is proposed with which both passive (deactivated) and active (activated) brakes, in particular magnetic rail brakes, can be reliably detected and counted like wheels.
  • Fig. 5 shows, in coordinate systems with abscissas 15, which indicate the time, and with ordinates 16, which indicate the absolute induction voltage or an ordinate 17, which indicates the counting pulse, measurement signals 36 of a rail vehicle, which has eight axles or wheels and between or between pairs Each of the wheels has magnetic rail brakes, which are shown in the first half of the figure. 5 are activated and in the second half of the figure. 5 are deactivated (passive).
  • the upper threshold 30 and the lower threshold 31 are also shown.
  • the upper threshold 30 is 1.28 and the lower threshold is 0.85, but these values can be adjusted depending on the application or situation.
  • the counting pulse profile 37 shows that both the wheels or wheel axles and the magnetic track brakes are reliably detected in the activated and in the non-activated state.
  • the rail vehicle comprises two carriages, each with two bogies, with the magnetic rail brakes being active in the first carriage and passive in the second carriage. Using the proposed method and system, a track section can be monitored in a reliable manner.

Landscapes

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

Abstract

Bereitgestellt ist ein Verfahren zum Überwachen eines Gleisabschnitts (2) auf Vorhandensein oder Fehlen zumindest eines Teils eines sich auf der Schiene (3a,3b) bewegenden Schienenfahrzeuges (4), wobei das Verfahren aufweist: Erhalten von ersten Messsignalen (6a) eines am Anfang (7) des Gleisabschnitts (2) befindlichen ersten Sensors (8a); Erhalten von zweiten Messsignalen (6b) eines am Ende (9) des Gleisabschnitts (2) befindlichen zweiten Sensors (8b); Auswerten der ersten Messsignale (6a) und der zweiten Messsignale (6b), um einfahrende Metallkörper zu registrieren oder zu zählen und um ausfahrende Metallkörper zu registrieren oder zu zählen, wobei als Metallkörper sowohl Achsen oder Räder (10a,10b,10c,10d) als auch etwaig vorhandene Bremsen (11a, 11b) detektiert werden; Schließen auf das Vorhandensein oder Fehlen des Teils des Schienenfahrzeuges (4) auf dem Gleisabschnitt (2) basierend auf der Registrierung oder Zählung.

Description

Beschreibung
Verfahren und System zum Überwachen eines Gleisabschnitts
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betri f ft ein Verfahren und ein System zum Überwachen eines Gleisabschnitts auf das Vorhandensein oder Fehlen zumindest eines Teils eines sich auf dem Gleis bewegenden Schienenfahrzeugs .
STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise werden Gleisabschnitte unter Verwendung sogenannter Achs zähler mittels Detektion der Fahrzeugräder durch Zählpunkte ( Sensoren) überwacht .
Es ist j edoch beobachtet worden, dass herkömmliche Verfahren und Systeme zum Überwachen von Gleisabschnitten nicht in allen Situationen und bei allen Konfigurationen der Schienenfahrzeuge zuverlässige Ergebnisse liefern . Dadurch kommt es zu Fehl zählungen, was eine Verminderung der Verfügbarkeit der Gleis freimeldung zur Folge hat .
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren beziehungsweise ein System zum Überwachen eines Gleisabschnitts vorzusehen, wobei die Zuverlässigkeit des Verfahrens erhöht ist und unzeitige oder bleibende Belegungen der Gleisabschnitte vermieden werden können . Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren beziehungsweise ein System zum Überwachen eines Gleisabschnitts vorzuschlagen, welches auch für Schienenfahrzeuge zuverlässige Ergebnisse liefert , welche insbesondere zwischen den Rädern auch Magnetschienenbremsen aufweisen . Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen spezi fi ziert .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Überwachen eines Gleisabschnitts auf Vorhandensein oder Fehlen zumindest eines Teils eines sich auf dem Gleis bewegenden Schienenfahrzeuges bereitgestellt , wobei das Verfahren aufweist : Erhalten von ersten Messsignalen eines am Anfang des Gleisabschnitts befindlichen ersten Sensors ; Erhalten von zweiten Messsignalen eines am Ende des Gleisabschnitts befindlichen zweiten Sensors (bei Weichenoder Kreuzungsabschnitten ggf . noch weitere Sensoren, die den Gleisabschnitt begrenzen) ; Auswerten der ersten Messsignale und der zweiten Messsignale , um Einfahrende Metallkörper registrieren oder zu zählen und um Aus fahrende Metallkörper zu registrieren oder zu zählen, wobei als Metallkörper sowohl Achsen oder Räder als auch etwaig vorhandene Bremsen detek- tiert werden; Schließen auf das Vorhandensein oder Fehlen des Teils des Schienenfahrzeuges auf dem Gleisabschnitt basierend auf der Registrierung oder Zählung .
Das Verfahren kann in Software und Hardware implementiert werden . Das Verfahren kann zum Beispiel von einem System zum Überwachen eines Gleisabschnitts gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung durchgeführt oder gesteuert werden .
Der überwachte Gleisabschnitt kann zum Beispiel typischerweise eine Länge von zwischen 30 m ( ev . auch kürzer, aber die Gleisabschnittslänge sollte immer größer als der maximale Achsabstand eines Fahrzeuges sein, damit ein Fahrzeug nicht über dem Abschnitt stehen kann) und quasi unendlich aufweisen . Das Schienenfahrzeug kann zum Beispiel zur Beförderung von Passagieren und/oder zur Beförderung von Transportgütern genutzt werden .
Sowohl der erste Sensor ( in den Gleisabschnitt einzählender Sensor ) als auch der zweite Sensor ( aus dem Gleisabschnitt aus zählender Sensor ) können so ausgebildet sein, Metallmassen beziehungsweise Metallkörper zu detektieren, welche sich ober- oder unterhalb der Schienenoberkante der Schiene oder im Detektionsbereich des Sensors befinden . Die Sensoren können herkömmliche Sensoren, insbesondere Achs zählsensoren, umfassen . Die Sensoren müssen in der Lage sein, auch die Fahrtrichtung zu detektieren .
Zur Überwachung von Abstellgleisen, kann ein einziger Sensor ausreichen, um sowohl einfahrende als auch aus fahrende Fahrzeuge zu detektieren . In diesem Fall ist der erste Sensor identisch mit dem zweiten Sensor .
In anderen Aus führungs formen können mehr als zwei Sensoren an verschiedenen Stellen des Gleisabschnittes vorhanden sein, deren Messungen herangezogen werden können .
Das Schienenfahrzeug kann sich in der Richtung vom Anfang des Gleisabschnitts zum Ende des Gleisabschnitts bewegen . Das Schienenfahrzeug muss nicht unbedingt den gesamten Gleisabschnitt passieren, sondern kann zum Beispiel zum Stillstand kommen, bevor der Gleisabschnitt vollständig durchfahren ist oder ggf . innerhalb des Gleisabschnittes die Fahrtrichtung ändert . Gemäß anderen Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung kann das Schienenfahrzeug den Gleisabschnitt vollständig durchfahren, so dass sowohl der erste Sensor als auch ein zweiter Sensor (und/oder weitere Sensoren, z . B . an einem Weichen- oder Kreuzungspunkt ) von dem Schienenfahrzeug beziehungsweise einem Teil des Schienenfahrzeugs gleichzeitig passiert wird . Das Schienenfahrzeug kann zum Beispiel eine Länge zwischen 10 m und 500 m aufweisen . Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung können auch ermöglichen, das Vorhandensein eines vollständigen Schienenfahrzeugs auf dem Gleisabschnitt zu detektieren beziehungsweise dessen Fehlen zu detektieren .
Die Messsignale können über Kabelverbindungen, optische Verbindungen oder kabellos von dem ersten Sensor beziehungsweise dem zweiten Sensor erhalten werden . Die Messsignale können analoge Messsignale umfassen, zum Beispiel Werte von induzierten Spannungen, welche aufgrund von passierenden Metallkörpern in den Sensoren erzeugt werden .
Das Auswerten der ersten Messsignale und der zweiten Messsignale kann zum Beispiel einen Vergleich mit einem oder mit mehreren Schwellwerten umfassen .
Als einfahrende Metallkörper können metallische , insbesondere ferromagnetische Massen oder Körper, aufgefasst werden, welche Teile des Schienenfahrzeugs sind und welche sich über den ersten Sensor hinweg in den Gleisabschnitt hinein bewegen . Als Aus fahrende Metallkörper können sämtliche metallische , insbesondere ferromagnetische Teile des Schienenfahrzeugs , aufgefasst werden, welche sich über den zweiten Sensor hinweg bewegen und somit sich nach außerhalb des Gleisabschnitts bewegen .
Konventionell wurden lediglich Räder von Schienenfahrzeugen registriert . Gemäß der vorliegenden Aus führungs form der Erfindung werden j edoch auch etwaig vorhandene Bremsen detek- tiert , die insbesondere zwischen zwei Rädern beziehungsweise zwischen zwei Achsen des Schienenfahrzeugs vorgesehen sein können . Die Bremsen können in bestimmten Fahrsituationen oder unter bestimmten äußeren Umweltbedingungen zum Bremsen eingesetzt werden .
Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung brauchen nicht notwendigerweise die Kenntnis des Vorhandenseins derartiger Bremsen des Schienenfahrzeugs erfordern . Die Auswertung kann j edoch derartig durchgeführt werden, dass auch diese etwaig vorhandenen Bremsen detektiert werden, ohne die Kenntnis deren Vorhandenseins voraus zusetzen .
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung kann mindestens ein Zähler ( oder Register oder Speicherstelle ) vorgesehen sein, der das Einfahren den Metallkörper zum Beispiel hochzählt und das Aus fahren des Metallkörper herunterzählt . Somit müssen weder notwendigerweise die Anzahl der einfahrenden Metallkörper gezählt werden noch die Anzahl der aus fahrenden Metallkörper gezählt werden . Am Ende einer Bewertung bzw . Mess zeit kann lediglich der Stand des zumindest einen Zählers ausgelesen werden, um zu bestimmen, ob der Teil des Schienenfahrzeugs in dem Gleisabschnitt vorhanden ist oder fehlt .
Gemäß einer anderen Aus führungs form können sowohl die Anzahl der Aus fahrten des Metallkörpers als auch die Anzahl der Einfahrten des Metallkörpers tatsächlich gezählt werden, insbesondere in zwei verschiedenen Zählern ( oder Registern oder Speicherstellen) . Die Bewertung ( Generierung einer Freimeldung) erfolgt nach Vergleich der Zählerstände des ein- und aus zählenden Sensors . Kommt der Vergleich zu dem Ergebnis , dass genauso viel Metallkörper ein- als auch ausgezählt wurden, so hat das Schienenfahrzeug den Gleisabschnitt verlassen . Bei aktiven Magnetschienenbremsen wird statt des Metallkörpers die Sättigung der Schiene detektiert .
Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung erfordern nicht die Kenntnis der Anzahl der Achsen beziehungsweise Räder und/oder der Anzahl von etwaig vorhandenen Bremsen an dem Schienenfahrzeug . Somit können verschieden konfigurierte Schienenfahrzeuge durch Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung unterstützt werden, indem deren Fehlen beziehungsweise Vorhandensein zuverlässig bestimmt werden kann . Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren derart ausgestaltet , dass die Metallkörper Elemente des Schienenfahrzeuges umfassen, die vertikal nahe der Schiene angeordnet sind, insbesondere Räder und/oder Radachsen und/oder Bremsen des Schienenfahrzeuges .
Somit kann das Verfahren sowohl Räder beziehungsweise Radachsen, aber auch Bremsen des Schienenfahrzeugs registrieren, sowohl beim Einfahren in den als auch beim Aus fahren aus dem überwachten Gleisabschnitt . Somit ist das Verfahren auf verschiedene Arten von Schienenfahrzeugen anwendbar .
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren derart ausgestaltet , dass das Auswerten der ersten Messsignale und der zweiten Messsignale umfasst : Bestimmen einer ersten Anzahl von ersten Messsignalen, die oberhalb einer oberen Schwelle liegen oder die unterhalb einer unteren Schwelle liegen; Bestimmen einer zweiten Anzahl von zweiten Messsignalen, die oberhalb der oberen Schwelle liegen oder die unterhalb der unteren Schwelle liegen, wobei die obere Schwelle größer ist als die untere Schwelle .
Die Messsignale können zum Beispiel als Messsignalhöhe insbesondere relative Spannung ( zum Beispiel bezogen auf einen Messwert bei Fehlen eines Metallkörpers oder Schienenfahrzeugs ) als eine Funktion der Zeit gegeben sein . Die obere Schwelle und/oder die untere Schwelle können durch bestimmen von Messwerten von bekannten Metallkörpern oder von Fahrzeugen bekannter Konfiguration) oder Trainingsdaten ermittelt worden sein, wobei zum Beispiel Testmessungen durchgeführt werden können, wobei verschiedene Schienenfahrzeuge die Sensoren passieren . Für die Testmessungen kann die Konfiguration der Schienenfahrzeuge hinsichtlich der Anzahl der Räder und/oder der etwaig vorhandenen Bremsen bekannt sein . Somit kann das Verfahren durch Definition lediglich einer oberen Schwelle und einer unteren Schwelle und die Bestimmung, ob die j eweiligen Messsignale oberhalb beziehungsweise unterhalb der j eweiligen Schwelle liegen, durchgeführt werden . Somit ist ein sehr einfaches Verfahren für eine zuverlässige Überwachung des Gleisabschnitts bereitgestellt .
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung wird eine herkömmlich vorgesehene Verzögerung der Messsignale unterhalb der unteren Schwelle unterdrückt . Herkömmlich kann eine untere Schwelle dazu verwendet worden sein, eine Störung bei der Montage des j eweiligen Sensors zu detektieren, insbesondere zu detektieren, ob sich Fixierungsbol zen oder Schrauben gelöst haben, so dass sich die Position des Sensors relativ zur Schiene ungünstig verändert hat , z . B . Abfall des Sensors von der Schiene . Dazu wurde herkömmlich ein Messsignal unterhalb der unteren Schwelle unterdrückt beziehungsweise verzögert . Diese herkömmlich vorgesehene Verzögerung wird gemäß Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung unterdrückt , da auch das Ereignis , dass ein Messsignal unterhalb der unteren Schwelle liegt , verwendet wird, um Metallkörper zu detektieren, insbesondere um eine Magnetschienenbremse zu detektieren, und zwar in zuverlässiger Weise .
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren derart ausgebildet , dass das Schließen auf das Vorhandensein oder Fehlen des Schienenfahrzeuges umfasst : Vergleichen der ersten Anzahl mit der zweiten Anzahl ; Schließen auf das Vorhandensein oder Fehlen des Teils des Schienenfahrzeuges auf dem Gleisabschnitt aus dem Vergleichsergebnis .
Wenn die erste Anzahl mit der zweiten Anzahl verglichen wird, kann bestimmt werden zum Beispiel , ob die Anzahl der in den Gleisabschnitt einfahrenden Metallkörper gleich oder unterschiedlich ist der Anzahl der aus dem Gleisabschnitt aus fahrenden Metallkörper . Damit kann eine zuverlässige Überwachung durchgeführt werden .
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner : Schließen, dass der Gleisab- schnitt frei von dem Teil des Schienenfahrzeuges ist , falls die erste Anzahl gleich der zweiten Anzahl ist ; und/oder Schließen, dass der Gleisabschnitt nicht frei von dem Teil des Schienenfahrzeuges ist , falls die erste Anzahl größer als die zweite Anzahl ist ; und/oder Schließen auf Vorliegen eines Fehlers , falls die erste Anzahl kleiner als die zweite Anzahl ist .
Damit sind einfache logische Abfragen ausreichend, um eine zuverlässige Diagnose über den Besetzungs zustand des Gleisabschnitts zu erreichen .
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren derart ausgebildet , dass die obere Schwelle derart gewählt ist , dass ein von einer nicht aktivierten Bremse , insbesondere Magnetschienenbremse , des Schienenfahrzeuges oder von einer Radachse bzw . Rad hervorgerufenes Messsignal oberhalb liegt .
Damit kann durch die Feststellung, dass ein Messsignal oberhalb der oberen Schwelle liegt , sowohl ein Rad beziehungsweise eine Radachse als auch eine nicht aktivierte Bremse zuverlässig detektiert werden .
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren derart ausgebildet , dass die untere Schwelle derart gewählt ist , dass ein von einer aktivierten Bremse , insbesondere Magnetschienenbremse , des Schienenfahrzeuges hervorgerufenes Messsignal unterhalb liegt und von einem Rad bzw . einer Radachse hervorgerufenes Messsignal oberhalb liegt .
Somit kann durch Bestimmung, ob ein Messsignal unterhalb der unteren Schwelle liegt , auch eine aktivierte Bremse detektiert werden . Somit ist es ermöglicht , durch die Auswertung der j eweiligen Messsignale sowohl eine aktivierte Bremse als auch eine nicht aktivierte Bremse zuverlässig zu detektieren beziehungsweise zu registrieren . Damit kann die Zuverlässigkeit des Verfahrens verbessert werden .
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren derart ausgebildet , dass die obere Schwelle und/oder die untere Schwelle derart eingestellt sind, dass sowohl Radachsen und/oder Räder als auch etwaig vorhandene Magnetschienenbremsen sowohl im aktivierten als auch im inaktivierten Zustand gezählt oder registriert werden, wobei eine Schienenreibkontakt fläche der Magnetschienenbremse ( im nicht aktivierten Zustand) insbesondere einen Abstand von 4 mm bis 9 mm von der Schiene hat .
Eine Magnetschienenbremse kann zum Beispiel zwischen zwei Radachsen beziehungsweise Rädern des Schienenfahrzeugs vorgesehen sein, zum Beispiel in einem Triebwagen . Die Magnetschienenbremse kann zum Bremsen über eine Schienenreibkontaktfläche in Kontakt mit der Oberfläche der Schiene gebracht werden, um aufgrund eines Reibwiderstandes eine Bremswirkung zu erzielen . Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung können Magnetschienenbremsen unterstützen, welche einen relativ geringen Abstand von der Schiene haben . Dies kann insbesondere bei Nahverkehrsschienenfahrzeugen, wie etwa U- Bahn, S-Bahn oder Straßenbahn, der Fall sein .
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung weist der Teil des Schienenfahrzeuges zumindest eine Magnetschienenbremse auf , die insbesondere zeitweise aktiviert ist oder zeitweise inaktiviert ist (während die Messsignale aufgenommen werden, zum Beispiel ) .
Herkömmlicherweise kann das Vorhandensein von Magnetschienenbremsen zu Fehl zählungen und damit zu Fehldiagnosen der Belegung eines Gleisabschnitts . Da j edoch Magnetschienenbrem- sen zuverlässig mitregistriert beziehungsweise mitgezählt werden können, sind auch Schienenfahrzeuge mit zumindest einer Magnetschienenbremse unterstützt .
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren derart ausgestaltet , dass die ersten Messsignale permanent aufgenommen wurden, während der Teil des Schienenfahrzeuges den ersten Sensor passiert/überstreicht ; wobei die zweiten Messsignale ebenfalls permanent aufgenommen wurden, während der Teil des Schienenfahrzeuges den ersten Sensor passiert/überstreicht .
Die Überwachung der Messignale kann permanent erfolgen, kann aber auch ereignisgesteuert erfolgen . Es erfolgt eine permanente Bewertung bzw . wenn es in einem bestimmten Zeitraum keine Änderung der Messwerte , die von den Sensoren aufgenommen werden, erfolgt . Daraus wird dann der Belegungs zustand des Gleisabschnittes abgeleitet .
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist der erste Sensor und/oder der zweite Sensor als Metallsensor, insbesondere als Zählpunkt eines Achs zähler-Systems , konfiguriert . Damit können konventionelle Sensoren unterstützt werden, was die Implementierung der Erfindung vereinfachen kann .
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung umfasst der erste Sensor und/oder der zweite Sensor : eine elektromagnetische Erzeugerspule , angebracht auf einer Seite einer Schiene des Gleises zum Erzeugen eines wechselnden Magnetfeldes ; eine elektromagnetische Detektionsspule , angebracht auf der anderen Seite der Schiene des Gleises , zum Detektieren eines wechselnden Magnetfeldes durch Induktion einer Spannung, die insbesondere die Messsignale repräsentiert . Die Erzeugerspule kann zum Beispiel ein (höherf requentes ) wechselndes Magnetfeld mit einer Frequenz von einigen Kilohertz ( z . B . zwischen 30 kHz und 1000 kHz ) erzeugen . Das wechselnde Magnetfeld, welches durch die Erzeugerspule erzeugt wird, kann auch in den Bereich der Detektionsspule reichen . Wenn ein Metallkörper, insbesondere ferromagnetischer Metallkörper, in den Raum zwischen der Erzeugerspule und der Detektionsspule eintritt ( zum Beispiel ein Rad oder eine Magnetschienenbremse eines Schienenfahrzeugs ) , kann das Magnetfeld, welches von der Erzeugerspule erzeugt ist , geändert werden . Damit kann die in der Empfängerspule induzierte Spannung, welche in der Detektionsspule aufgrund des veränderten Magnetfelds induziert ist , gegenüber einer induzierten Spannung bei Fehlen des Metallkörpers geändert werden . Das Messsignal kann dabei zum Beispiel die Höhe der induzierten Spannung repräsentieren, insbesondere bezogen auf eine induzierte Spannung ( z . B . Verhältnis ) bei Fehlen irgendeines Metallkörpers zwischen der Erregerspule und der Detektionsspule , das heißt bei Fehlen irgendeines Metallkörpers , welcher sich auf der Oberfläche der Schiene bewegt .
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Schienenfahrzeug ein Fernverkehrsschienenfahrzeug oder ein Nahverkehrsschienenfahrzeug, insbesondere eine U-Bahn, eine Straßenbahn oder eine S-Bahn .
Es sollte verstanden werden, dass Merkmale , welche individuell oder in irgendeiner Kombination, im Zusammenhang mit einem Verfahren zum Überwachen eines Gleisabschnitts erläutert , bereitgestellt oder angewendet wurden, ebenso individuell oder in irgendeiner Kombination auch auf ein System zum Überwachen eines Gleisabschnitts angewendet werden können, gemäß Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung oder umgekehrt .
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist ein System zum Überwachen eines Gleisabschnitts auf Vorhan- densein oder Fehlen zumindest eines Teils eines sich auf dem Gleis bewegenden Schienenfahrzeuges bereitgestellt , wobei das System aufweist : einen Eingangsport , der konfiguriert ist : um erste Messsignale von einem am Anfang des Gleisabschnitts befindlichen ersten Sensor zu erhalten; um zweite Messsignale von einem am Ende des Gleisabschnitts befindlichen zweiten Sensor zu erhalten; einen Auswerteblock, der konfiguriert ist : die ersten Messsignale und die zweiten Messsignale derart aus zuwerten, um einfahrende Metallkörper zu registrieren oder zu zählen und um aus fahrende Metallkörper zu registrieren oder zu zählen, wobei als Metallkörper sowohl Achsen oder Räder als auch etwaig vorhandene Bremsen detektiert werden; und auf das Vorhandensein oder Fehlen des Teils des Schienenfahrzeuges auf dem Gleisabschnitt basierend auf der Registrierung oder Zählung zu schließen .
Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert . Die Erfindung ist nicht auf die illustrierten oder beschriebenen Aus führungs formen beschränkt .
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig . 1 illustriert schematisch ein System zum Überwachen eines Gleisabschnitts gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung;
Fig . 2 illustriert in einer schematischen Seitenansicht einen Teil eines Schienenfahrzeugs , dessen Vorhandensein auf einem Gleisabschnitt gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung überwacht wird;
Fig . 3 illustriert Messsignale und Zählimpulse gemäß einem herkömmlichen Verfahrens ; Fig . 4 illustriert Messsignale und entsprechende Zählpulse , welche gemäß Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung aufgenommen beziehungsweise ausgewertet sind;
Fig . 5 zeigt experimentelle Resultate , die gemäß Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung erhalten wurden .
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUS FÜHRUNGS FORMEN
Das System 1 der Fig . 1 zum Überwachen eines Gleisabschnitts 2 auf das Vorhandensein oder Fehlen zumindest eines Teils eines sich auf den Schienen 3a, 3b des Gleises 40 bewegenden Schienenfahrzeugs 4 weist einen Eingangsport 5a, 5b auf , um erste Messsignale 6a von einem am Anfang 7 des Gleisabschnitts 2 befindlichen ersten Sensor 8a zu erhalten, und um zweite Messsignale 6b von einem am Ende 9 des Gleisabschnitts 2 befindlichen zweiten Sensor 8b zu erhalten . Das System 1 umfasst ferner einen Auswerteblock, der konfiguriert ist , die ersten Messsignale 6a und die zweiten Messsignale 6b derart aus zuwerten, um einfahrende Metallkörper 10a, 10b, 10c, l Od und 11a, 11b des Schienenfahrzeugs 4 zu registrieren oder zu zählen, wobei als Metallkörper sowohl Achsen oder Räder 10a, 10b, 10c, l Od als auch etwaig vorhandene Bremsen 11a, 11b detektiert werden . Der Auswerteblock des Systems 1 ist ferner konfiguriert , das Vorhandensein oder Fehlen des Teils des Schienenfahrzeugs 4 auf dem Gleisabschnitt 2 basierend auf der Registrierung oder Zählung zu schließen . Das System 1 ist ausgebildet , ein Verfahren zum Überwachen des Gleisabschnitts 2 durchzuführen oder zu steuern .
Das Schienenfahrzeug 4 bewegt sich auf den zwei Schienen 3a, 3b eines Gleises 40 in der durch den Pfeil 12 gekennzeichneten Richtung . In der illustrierten Aus führungs form der Fig . 1 umfasst das Schienenfahrzeug 4 zumindest einen Triebwagen, welcher zwei Radachspaare 10a, 10b, 10c, l Od aufweist , wobei zwischen j eweils zwei Radachsen 10a, 10b bzw . 10c, l Od j eweils eine Magnetschienenbremse 11a, 11b montiert ist .
Die zwei Schienen 3a, 3b bilden zusammen mit (nicht dargestellten) Schwellen und Schotter oder fester Fahrbahn das Gleis 40 .
Die Sensoren 8a, 8b umfassen beispielhaft j eweils eine Erzeugerspule 13 , welche auf einer Seite einer Schiene 3b des Gleises angebracht ist und ausgebildet ist , ein wechselndes Magnetfeld zu erzeugen . Die Sensoren 8a, 8b umfassen ferner eine elektromagnetische Detektionsspule 14 , die zum Detektie- ren eines wechselnden Magnetfeldes durch Induktion einer Spannung ausgebildet ist . Die Messsignale 6a, 6b können dabei insbesondere eine relative ( oder absolute ) induzierte Spannung repräsentieren, welche als Anteil einer induzierten Spannung gegeben ist , die erzeugt ist , wenn kein Metallkörper den j eweiligen Sensor 8a, 8b passiert . Somit sind die Sensoren 8a, 8b als Metallsensoren konfiguriert , welche herkömmlich auch als Zählpunkte bezeichnet werden können .
Das System 1 kann ferner den ersten Sensor 8a und den zweiten Sensor 8b umfassen .
In Fig . 1 ist das Schienenfahrzeug 4 zu einem Zeitpunkt illustriert , nachdem die Radachsen 10c, l Od sowie die Magnetschienenbremse 11b bereits den ersten Sensor 8a passiert haben . Im weiteren Verlauf passiert das Schienenfahrzeug 4 beziehungsweise passieren die Räder bzw . Radachsen 10a, 10b und die Magnetschienenbremse 11a auch den ersten Sensor 8a . Während eines späteren zweiten Zeitraums kann das Schienenfahrzeug 4 und insbesondere auch die j eweiligen Radachsen und die Magnetschienenbremsen den zweiten Sensor 8b passieren .
Fig . 2 illustriert in einer schematischen Seitenansicht einen Teil des Schienenfahrzeugs 4 , welches sich auf der Schiene 3a, 3b bewegt . Das Schienenfahrzeug 4 umfasst dabei ein Rad 10a mit einer Radachse, ein Rad 10b, sowie eine Magnetschienenbremse 11a, welche zwischen den Rädern bzw. Radachsen 10a und 10b angeordnet ist. Die Räder 10a, 10b sind zusammen mit der Magnetschienenbremse 11a auf einem Drehgestell 12a montiert. Der Abstand d einer Schienenreibkontakt fläche 41der Magnetschienenbremse 11a von der Oberfläche der Schiene 3b, welcher mit d bezeichnet wird, kann zum Beispiel 4 bis 9 mm betragen .
Fig. 3 illustriert in zwei Koordinatensystemen mit einer jeweiligen Abszisse 15, die die Zeit anzeigt, und in einer jeweiligen Ordinate 16, die die relative induzierte Spannung in der Detektionsspule 14, welche das Messsignal eines Sensors repräsentiert, anzeigt beziehungsweise den digitalisierten Radimpuls auf einer Ordinate 17 anzeigt, die analogen Messsignale 18, 19, welche in einem herkömmlichen Verfahren auf genommen wurden und welche jeweils in Impulse oder Impulsprofile 20, 21 umgewandelt wurden. Dabei wurde lediglich festgestellt, ob das jeweilige Messsignal 18, 19 oberhalb einer herkömmlichen oberen Schaltschwelle 22 liegt oder nicht. Liegt das Messsignal 18, 19 oberhalb der herkömmlichen oberen Schaltschwelle, welche z.B. bei 1,58 liegt, so wird das Signal als ein Zählimpuls 20, 21 gewertet und somit als ein Rad beziehungsweise als eine Radachse des Schienenfahrzeugs gezählt. Eine untere herkömmliche Schaltschwelle 22a (z.B. bei 0,85) dient der Abfallerkennung.
In den Bereichen 23, 24, 25, 26 sind tatsächlich Räder beziehungsweise Radachsen des Schienenfahrzeugs vorhanden. In Bereichen 27, 28 jedoch sind keine Räder oder Radachsen, sondern Bremsen vorhanden. Ein relativ kleines Signal im Bereich der Bremse 27 wird in dem Messbereich 18 nicht als Radimpuls gewertet, da das Messsignal der relativ kleinen Bremse (meint die aus durch die Metallmasse der Bremsen resultierende relative Erhöhung der in der Detektorspule 14 induzierten Spannung) in dem Bereich 27 unterhalb der herkömmlichen oberen Schwelle 22 liegt. Eine relativ große Bremse in dem Bereich 28 erzeugt j edoch ein Messsignal 19 , welches oberhalb der herkömmlichen oberen Schwelle 22 liegt und führt somit zur Bewertung als ein Zählimpuls . In diesem herkömmlichen Fall wird somit fälschlicherweise eine relativ große Bremse als das Vorhandensein eines Rades gewertet , was durch einen Blitz gekennzeichnet ist . Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung können derartige Fehl zählungen vermeiden, durch Bremsen, die eine Erhöhung der induzierten Spannung im Bereich der Schwelle 22 bewirken) .
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung sind Beispiele von Messsignalen und abgeleiteten Impuls zählungen beziehungsweise Zählimpulsen in Fig . 4 illustriert . Die Abs zissen 15 zeigen die Zeit an, die Ordinate 16 zeigt die relative Induktionsspannung an, und die Ordinate 17 zeigt einen Zählimpuls an . Es werden eine obere Schwelle 30 und eine untere Schwelle 31 definiert .
Die Messsignale 32 wurden von einem Schienenfahrzeug aufgenommen, welches zumindest zwei Radachsen 10a, 10b aufweist sowie eine Magnetschienenbremse 11a aufweist . Bei Aufnahme der Messsignale 32 war die Magnetschienenbremse deaktiviert , das heißt passiv . Die aufgrund des Vorhandenseins der Räder beziehungsweise Radachsen 10a, 10b sowie aufgrund des Vorhandenseins der Magnetschiene erzeugten Messsignale 32 liegen alle oberhalb der oberen Schwelle 30 und werden somit in dem Zählpulsprofil 33 als Pulse gewertet .
Die Messsignalkurve 34 in Fig . 4 illustriert die Messsignale des gleichen Abschnitts des Schienenfahrzeugs , wenn die Magnetschienenbremse 10a aktiviert , das heißt aktiv, ist . In diesem Falle liegen wiederum die aufgrund des Vorhandenseins der Radachsen beziehungsweise Räder 10a, 10b hervorgerufenen Messsignale 34 oberhalb der oberen Schwelle 30 . Anders als in den Messsignalen 32 liegt j edoch das Messsignal 34 im Bereich der aktiven Magnetschienenbremse nicht oberhalb der oberen Schwelle 30 , sondern unterhalb einer unteren Schwelle 31 . Die obere Schwelle 30 kann zum Beispiel in einem Bereich von 1 , 2 bis 1 , 35 einer relativen Induktionsspannung (beziehungsweise relativen Radüberhöhung) liegen . Die untere Schwelle 31 kann zum Beispiel in einem Bereich von 0 , 8 bis 0 , 9 einer relativen Induktionsspannung (beziehungsweise relativen Radüberhöhung) liegen . Auch für den Fall der aktiven Bremse führt somit die Auswertung zu einem Zählpulsprofil 35 , das sowohl die Räder beziehungsweise Radachsen 10a, 10b als Zählimpulse zählt als auch die aktive Bremse 11a .
Herkömmlich beobachtete Fehl zählungen bei Achs zählverfahren aufgrund von etwaig vorhandenen Magnetschienenbremsen ( aktiviert oder deaktiviert ) können somit reduziert oder gar ganz verhindert werden .
Magnetschienenbremsen gibt es in diversen Aus führungen, und manche von ihnen führen in Abhängigkeit ihrer Bauform zu starken Beeinflussungen auf den Radsensor . Wenn die betrof fenen Fahrzeuge zusätzlich noch kleine Räder aufweisen, ist herkömmlicherweise ein zuverlässiger Betrieb mit Achs zählern häufig nicht mehr gegeben .
Herkömmlich verursachte Freimeldestörungen reduzieren die Verfügbarkeit und letztendlich auch die Akzeptanz dieser Systeme . Herkömmlicherweise wird versucht , die Empfindlichkeit der Zählpunkte so einzustellen, dass Räder eines Schienenfahrzeugs immer zuverlässig erkannt werden und die zwischen den Rädern eines Fahrgestells befindlichen Magnetschienenbremsen niemals detektiert werden . Dieses herkömmliche Verfahren funktioniert j edoch nur, wenn sich die Amplituden der im Zählpunkt erzeugten Radsignale signi fikant von den Amplituden der Bremssignale unterscheiden . Wenn Amplituden von Rädern und Bremsen ähnlich groß sind, dann ist die Einstellung des Zählpunktes mit den genannten Anforderungen nicht immer möglich . In diesem Fall kann der Einsatz von Achs zählern mit Zählpunkten zu Problemen bzgl . der Verfügbarkeit führen .
Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung können folgende Details enthalten, bilden j edoch keine notwendigen Merkmale der vorliegenden Erfindung :
Herkömmlicherweise auftretende Probleme können sich in einem ersten Schritt dadurch lösen beziehungsweise reduzieren, wenn sämtliche Bremsen zuverlässig mitgezählt werden . Das einfache Erfassen und Mitzählen der Bremsen ist j edoch nur möglich, wenn sich diese im passiven Zustand befinden . In diesem Zustand sind die Bremsen nicht bestromt und bewegen sich einige Millimeter oberhalb der Schienenoberkante . Aufgrund der großen Metallmasse beeinflussen die Bremsen die Zählpunkte mehr oder weniger - j e nach Aus führung der Bremse und deren Abstand vom Sensor . Durch die Herabsetzung der ( oberen) Schaltschwelle (verglichen mit einer herkömmlichen) werden alle Bremsen zuverlässig mitgezählt . Somit kann die gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung definierte obere Schwelle 30 kleiner sein als eine herkömmlich verwendete obere Schaltschwelle .
Befährt ein Fahrzeug mit aktivierten Bremsen einen Zählpunkt , dann ändert sich das Signalverhalten entscheidend und die herkömmliche Verarbeitung der Signale versagt an dieser Stelle . Bedingt durch hohe Magnetfelder unter der aktiven Bremse ändern sich die magnetischen Eigenschaften der Schiene ( Sättigungsef fekte ) . Dadurch verringert sich das Empfangssignal des Zählpunkts und eine Erkennung wie bei den Rädern ist nicht möglich, j edenfalls nicht in herkömmlicher Weise .
Zur Abhil fe schlägt eine Aus führungs form der vorliegenden Erfindung vor, auch die untere Schaltschwelle der Zählpunkte vorteilhaft zu verwenden . Herkömmlicherweise dient die untere Schaltschwelle der Zählpunkte der Abfallerkennung des Sensors . Wenn sich zum Beispiel die Befestigungsbol zen am Radsensor gelöst haben und sich der Sensor von der Schiene entfernt , dann muss dieses aus Sicherheitsgründen of fenbart werden (Abfallerkennung) . Die Unterschreitung der unteren Schwelle wird im Zählpunkt herkömmlicherweise zeitlich verzögert und wird nicht unmittelbar weitergeleitet .
Gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung wird j edoch die herkömmlich angewendete Verzögerung ausgeschaltet . Somit erzeugen aktivierte Bremsen beim Unterschreiten der unteren Schwelle die gleichen Signale wie passive Bremsen beim Überschreiten der oberen Schwelle .
Gemäß Aus führungs formen der Erfindung ist ein Verfahren vorgeschlagen, mit dem sowohl passive ( deaktivierte ) als auch aktive ( aktivierte ) Bremsen, insbesondere Magnetschienenbremsen, sicher erkannt und wie Räder gezählt werden können .
Fig . 5 zeigt in Koordinatensystemen mit Abs zissen 15 , die die Zeit anzeigen, und mit Ordinaten 16 , die die absolute Induktionsspannung anzeigen beziehungsweise einer Ordinate 17 , welche den Zählimpuls anzeigt , Messsignale 36 eines Schienenfahrzeugs , welches acht Achsen beziehungsweise Räder aufweist und dazwischen oder zwischen Paaren von Rädern j eweils Magnetschienenbremsen, die in der ersten Häl fte der Fig . 5 aktiviert sind und in der zweiten Häl fte der Fig . 5 deaktiviert (passiv) sind .
Ebenfalls sind die obere Schwelle 30 und die untere Schwelle 31 eingezeichnet . Die obere Schwelle 30 liegt bei 1 , 28 , und die untere Schwelle liegt bei 0 , 85 , diese Werte können j edoch j e nach Anwendungs fall oder situationsbezogen eingestellt werden .
Das Zählimpulsprofil 37 verdeutlicht , dass sowohl die Räder beziehungsweise Radachsen als auch die Magnetschienenbremsen im aktivierten sowie im nicht aktivierten Zustand zuverlässig erkannt werden . Das Schienenfahrzeug umfasst zwei Wagen mit j e zwei Drehgestellen, wobei die Magnetschienenbremsen im ersten Wagen aktiv sind und im zweiten Wagen passiv sind . Mithil fe des vorgeschlagenen Verfahrens beziehungsweise Systems kann eine Überwachung eines Gleisabschnitts in zuverlässiger Weise durchgeführt werden .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Überwachen eines Gleisabschnitts (2) auf Vorhandensein oder Fehlen zumindest eines Teils eines sich auf der Schiene (3a, 3b) bewegenden Schienenfahrzeuges (4) , wobei das Verfahren aufweist:
Erhalten von ersten Messsignalen (6a) eines am Anfang (7) des Gleisabschnitts (2) befindlichen ersten Sensors (8a) ;
Erhalten von zweiten Messsignalen (6b) eines am Ende (9) des Gleisabschnitts (2) befindlichen zweiten Sensors (8b) ;
Auswerten der ersten Messsignale (6a) und der zweiten Messsignale (6b) , um einfahrende Metallkörper zu registrieren oder zu zählen und um ausfahrende Metallkörper zu registrieren oder zu zählen, wobei als Metallkörper sowohl Achsen oder Räder ( 1 Oa, 1 Ob, 1 Oc, 1 Od) als auch etwaig vorhandene Bremsen (11a, 11b) detektiert werden;
Schließen auf das Vorhandensein oder Fehlen des Teils des Schienenfahrzeuges (4) auf dem Gleisabschnitt (2) basierend auf der Registrierung oder Zählung.
2. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei die Metallkörper Elemente des Schienenfahrzeuges umfassen, die vertikal nahe der Schiene (3a, 3b) angeordnet sind, insbesondere Räder (10a,b,c,d) und/oder Radachsen und/oder Bremsen (11a, b) des Schienenfahrzeuges.
3. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Auswerten der ersten Messsignale (6a) und der zweiten Messsignale (6b) umfasst:
Bestimmen einer ersten Anzahl von ersten Messsignalen (6a) , die oberhalb einer oberen Schwelle (30) liegen oder die unterhalb einer unteren Schwelle (31) liegen;
Bestimmen einer zweiten Anzahl von zweiten Messsignalen (6b) , die oberhalb der oberen Schwelle (30) liegen oder die unterhalb der unteren Schwelle (31) liegen, wobei die obere Schwelle größer ist als die untere Schwelle.
4. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei eine herkömmlich vorgesehene Verzögerung der Messsignale unterhalb der unteren Schwelle (31) unterdrückt ist.
5. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 3 oder 4, wobei das Schließen auf das Vorhandensein oder Fehlen des Schienenfahrzeuges umfasst:
Vergleichen der ersten Anzahl mit der zweiten Anzahl; Schließen auf das Vorhandensein oder Fehlen des Teils des Schienenfahrzeuges (4) auf dem Gleisabschnitt (2) aus dem Vergleichsergebnis .
6. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, ferner umfassend :
Schließen, dass der Gleisabschnitt (2) frei von dem Teil des Schienenfahrzeuges (4) ist, falls die erste Anzahl gleich der zweiten Anzahl ist; und/oder
Schließen, dass der Gleisabschnitt (2) nicht frei von dem Teil des Schienenfahrzeuges (4) ist, falls die erste Anzahl größer als die zweite Anzahl ist; und/oder
Schließen auf Vorliegen eines Fehlers, falls die erste Anzahl kleiner als die zweite Anzahl ist.
7. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 6, wobei die obere Schwelle (30) derart gewählt ist, dass ein von einer nicht aktivierten Bremse, insbesondere Magnetschienenbremse (11a, b) , des Schienenfahrzeuges oder von einer Radachse bzw. Rad hervorgerufenes Messsignal oberhalb liegt.
8. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 7, wobei die untere Schwelle (31) derart gewählt ist, dass ein von einer aktivierten Bremse, insbesondere Magnetschienenbremse (11a, b) , des Schienenfahrzeuges hervorgerufenes Messsignal unterhalb liegt und von einem Rad bzw. einer Radachse hervorgerufenes Messsignal oberhalb liegt.
9. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 8, wobei die obere Schwelle (30) und/oder die untere Schwelle (31) derart eingestellt sind, dass sowohl Radachsen und/oder Räder (10a,b,c,d) als auch etwaig vorhandene Magnetschienenbremsen (11a, b) sowohl im aktivierten als auch im inaktivierten Zustand gezählt oder registriert werden, wobei eine Schienenreibkontakt fläche (41) der Magnetschienenbremse (im nicht aktivierten Zustand) insbesondere einen Abstand von 4 mm bis 9 mm von der Schiene (3b) hat.
10. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Teil des Schienenfahrzeuges (4) zumindest eine Magnetschienenbremse (11a, b) aufweist, die insbesondere zeitweise aktiviert ist oder zeitweise inaktiviert ist.
11. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ersten Messsignale (6a) permanent aufgenommen wurden, während der Teil des Schienenfahrzeuges den ersten Sensor passiert/überstreicht; wobei die zweiten Messsignale (6b) permanent aufgenommen wurden, während der Teil des Schienenfahrzeuges den ersten Sensor passiert/überstreicht.
12. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Sensor (8a) und/oder der zweite Sensor (8b) als Metallsensor, insbesondere Zählpunkt, konfiguriert ist.
13. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Sensor und/oder der zweite Sensor umfasst: eine elektromagnetische Erzeugerspule (13) , angebracht auf einer Seite einer Schiene des Gleises, zum Erzeugen eines wechselnden Magnetfeldes; eine elektromagnetische Detektionsspule (14) , angebracht auf der anderen Seite der Schiene des Gleises, zum Detektie- ren eines wechselnden Magnetfeldes durch Induktion einer Spannung, die insbesondere die Messsignale repräsentiert.
14. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Schienenfahrzeug (4) ein Fernverkehrsfahrzeug oder Nahverkehrsfahrzeug ist, insbesondere U-Bahn, Straßenbahn oder
S-Bahn .
15. System zum Überwachen eines Gleisabschnitts (2) auf Vorhandensein oder Fehlen zumindest eines Teils eines sich auf dem Gleis bewegenden Schienenfahrzeuges (4) , wobei das System aufweist: einen Eingangsport (5a, 5b) , der konfiguriert ist: um erste Messsignale (6a) von einem am Anfang (7) des Gleisabschnitts (2) befindlichen ersten Sensors (8a) zu erhalten; um zweite Messsignale (6b) von einem am Ende (9) des Gleisabschnitts (2) befindlichen zweiten Sensors (8b) zu erhalten; einen Auswerteblock, der konfiguriert ist: die ersten Messsignale (6a) und die zweiten Messsignale (6b) derart auszuwerten, um einfahrende Metallkörper zu registrieren oder zu zählen und um ausfahrende Metallkörper zu registrieren oder zu zählen, wobei als Metallkörper sowohl Achsen oder Räder (10a,b,c,d) als auch etwaig vorhandene Bremsen (11a, b) detektiert werden; und auf das Vorhandensein oder Fehlen des Teils des Schienenfahrzeuges (4) auf dem Gleisabschnitt (2) basierend auf der Registrierung oder Zählung zu schließen.
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