DE1294415B - Einrichtung zur Weg- und Geschwindigkeitsmessung auf Eisenbahn-fahrzeugen mit Zugbeeinflussungsanlagen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Weg-und Geschwindigkeitsmessung auf Eisenbahnfahrzeugen mit Zugbeeinflussungsanlagen, in der ein mit einem Fahrzeugrad gekuppeltes Teil die von einem Schwingungsgenerator einer Auswerteeinrichtung zugeführten Signale durch induktive oder kapazitive Beeinflussung innerhalb vorgegebener Grenzen frequenzmoduliert.
• Es ist bekannt, derartige Messungen auf Fahrzeugen dadurch zu ermöglichen, daß im wesentlichen mechanische Übertragungsmittel zwischen einem Fahrzeugrad und einer Auswerteeinrichtung vorgesehen sind. Diese mechanischen tJbertragungsmittel unterliegen jedoch einem bedeutenden Verschleiß.
• Aus der USA.-Patentschrift 2455 345 ist eine Meßeinrichtung zum Bestimmen der Drehzahl einer Welle durch Anderung der Kapazität eines Oszillatorschwingkreises und Auswerten der dadurch in der Frequenz modulierten Oszillatorspannung bekannt. Diese Meßeinrichtung genügt jedoch nicht den Sicherheitsanforderungen in der Eisenbahnsicherungstechnik.
• Es ist ferner bekannt, zur Messung der Drehzahl einer Welle einen mitrotierenden permanenten Magneten anzubringen und von in einer zugeordneten Spule induzierten elektrischen Signalen Impulse abzuleiten, die eine Zählanordnung speisen.
• Hierbei ist jedoch die in der Spule induzierte Spannung proportional der Wellendrehzahl. Das bedeutet, daß bei geringen Drehzahlen nur geringe Spannungen entstehen. Hierdurch besteht die Gefahr, daß nicht alle Impulse gezählt werden, was zu fehlerhaften Wegmessungen führen kann.
• In einer bekannten Einrichtung werden zur genauen Streckenmessung für die Übertragung der Fahrzeugradbewegung nach einer Auswerteeinrichtung andere elektrische Mittel benutzt. Hierbei ist mit dem als Meßrad dienenden Rade des Fahrzeuges ein elektronischer Impulsgeber gekuppelt, der von einem elektrischen Schwingungsgenerator beaufschlagt ist. Außerdem ist an den Impulsgeber ein elektrischer Impulszähler angeschlossen, der nach Abzählung einer der vorgegebenen Wegstrecke entsprechenden Impulszahl die gewünschten Vorgänge auslöst. Der elektronische Impulsgeber besteht aus einer Wechselstrombrücke, von der ein Zweig aus einer mit dem Meßrad gekoppelten, veränderlichen Induktivität besteht. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß Störungen des Schwingungsgenerators und/oder des Impulsgebers nicht angezeigt werden und dabei der gleiche Zustand besteht wie bei stillstehendem Fahrzeug, d. h., es werden keine Impulse abgegeben. Da die Einrichtung direkt auf das Auslösen von Zugsicherungseinrichtungen einwirkt und diese Störungen nicht angezeigt werden, können erhebliche Gefahrenmomente entstehen. Außerdem ist es nicht möglich, mit dieser Einrichtung laufend die Fahrzeuggeschwindigkeit anzuzeigen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und durch das kontaktlose Umformen der Raddrehzahl eine konstante Wechselspannung mit einer der Raddrehzahl proportionalen Frequenz zu erzeugen, wobei die Einrichtung ständig, also auch bei Stillstand des Fahrzeugs, überwachbar ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zum Steuern der Auswerteeinrichtung ein an sich bekannter Demodulator für frequenzmodulierte Schwin- gungen vorgesehen ist, der eine Wechselspannung mit konstanter Amplitude und der Raddrehzahl proportionaler Frequenz für ein Wegmeßgerät bzw. Geschwindigkeitsmeßgerät sowie eine von der Frequenzmodulation unabhängige Richtspannung abgibt, die zum Steuern eines das Schwingen des Generators überwachenden Gerätes verwendet ist.
• Der Gegenstand der Erfindung und weitere Erfindungsmerkmale sind nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt eine Einrichtung zur Wenn und Geschwindigkeitsmessung, bei der durch ein sich drehendes Teil frequenzmodulierte Schwingungen erzeugt werden, die einen Demodulator speisen.
• F i g. 2 zeigt den Wechselspannungsverlauf am Ausgang des Demodulators in Abhängigkeit von der Generatorfrequenz.
• Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung speist ein Transistorgenerator einen Generatorschwingkreis mit der Wicklung L und dem Kondensator C. Die Wicklung L sowie eine Rückkopplungswicklung und eine die Auswerteeinrichtung speisende Wicklung E sind auf einem Kern K angebracht, dessen magnetischer Kreis durch die Teile Kl und K2 verändert wird, die auf einer mit dem nicht dargestellten Fahrzeugrad gekuppelten Welle W sitzen.
• Hierdurch ändert sich beim Drehen der Welle W die Frequenz des Generators. Bei der dargestellten Lage des Teiles Kl im Luftspalt des Kernes K schwingt der Generator mit der Frequenz 11 und bei nicht geschlossenem magnetischem Kreis, nämlich nach einer Drehung der Welle W um 900, wird eine Frequenz f2 erzeugt. Zwischen diesen beiden vorgegebenen Frequenzen liegt die MittenfrequenzfO. Mit dieser Frequenz schwingt der Generator bei einer Mittelstellung des Teiles K1 bzw. K2.
• Wenn die Welle W durch das Fahrzeugrad in Drehungen versetzt wird, gibt der Schwingungsgenerator über die Wicklung E eine in der Frequenz modulierte Wechselspannung an einen DemodulatorD für frequenzmodulierte Schwingungen ab. Bei stillstehendem Rad hat diese abgegebene Wechselspannung je nach Lage des Teiles K1 bzw. K2 eine Frequenz zwischen fl und 12. Als Demodulator ist ein Ratiodetektor vorgesehen, der über die Klemmen X1 und X2 eine Wechselspannung Ua mit konstanter Amplitude und der Raddrehzahl proportionaler Frequenz und zusätzlich über die Klemmen X 3 und X 4 eine von der Frequenzmodulation unabhängige, konstante Richtspannung Uo abgibt. Diese beiden Ausgangsspannungen des Ratiodetektors speisen in der Auswerteeinrichtung die verschiedensten Geräte. An die Klemmehr3 und X4 des Ratiodetektors ist ein Gleichspannungsüberwacher G angeschlossen, der das Schwingen des Generators überwacht. Hierdurch ist es möglich, das Schwingen des Generators auch während des Stillstandes des Fahrzeuges, also bei nicht frequenzmodulierten Generatorschwingungen, zu kontrollieren. Als Geschwindigkeitsanzeiger dient ein entsprechend geeichter Frequenzmesser F, welcher über die Klemmen X1 und X2 mit der Wechselspannung Ua gespeist wird. Der Frequenzmesser kann ein Zähler sein, der bei jeder Halbwelle der Wechselspannung einen Zählschritt macht und dessen innerhalb einer vorgegebenen Zeit erreichte Zählstellung als Maß für die Geschwindigkeit gilt.
• In der Auswerteeinrichtung ist ferner ein über einen Hochpaß H angeschlossenes Gerät A vorgesehen, das bei der einer vorgegebenen Höchstgeschwindigkeit entsprechenden Frequenz der Wechselspannung Ua ein Warnsignal auslöst. Insbesondere hierfür ist es von Vorteil, wenn an der Welle W mehr als zwei den magnetischen Kreis des Generators beeinflussende Teile vorhanden sind, weil sich dann eine Wechselspannung Ua höherer Frequenz ergibt und sich dadurch der Hochpaß mit kleineren Bauelementen ausführen läßt.
• Als Wegmeßgerät ist an die Klemmen X1 und X2 ein Impulszähler J über eine Triggerschaltung mit den Triggern T1 und T2 angeschlossen. Hierbei gibt der Trigger T 1 bei Erreichen einer Triggerschwelle Ual in jeder positiven Halbwelle und der Trigger T2 bei Erreichen einer Triggerschwelle Ua2 in jeder negativen Halbwelle der Wechselspannung (F i g. 2) einen Impuls an den Impulszähler J. Ein von diesen Impulsen außerdem gesteuerter überwachen U löst jeweils dann über den Melder M eine Störungsmeldung aus, wenn die Impulse nicht ordnungsgemäß in abwechselnder Reihenfolge eintreffen. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn durch eine Störung im Generator nur Frequenzen erzeugt werden, die unterhalb der Frequenz J2 oder oberhalb der Frequenz fl liegen. Dieser Frequenzüberwacher U ist aus zwei zweistufigen Schieberegistern S1 und S2 aufgebaut. Der Einstelleingang 1 des Schieberegisters S1 und der Rückstelleingang 22 des Schieberegisters S2 sind mit dem Trigger Tl, der Einstelleingang 2 des Schieberegisters S2 und der Rückstelleingang 11 des Schieberegisters S1 sind mit dem Trigger T 2 verbunden. An die Ausgänge der beiden Schieberegister ist ein Melder M angeschlossen. Die Wirkungsweise dieses Überwachers U ist folgende: Solange die Generatorfrequenz bei Frequenzmodulation innerhalb der vorgegebenen Grenzen fl und f2 liegt und beide Trigger T1 und T2 abwechselnd Impulse abgeben, wird die erste Stufe jedes Schieberegisters abwechselnd eingestellt und wieder zurückgestellt, ohne daß diese Stufe einen Impuls an die zugehörige zweite Stufe gibt. Wenn infolge einer Störung nur noch ein Trigger Impulse an das zugeordnete Schieberegister abgibt, so fehlen dessen Rückstellimpulse, nämlich diejenigen des nicht mehr ansprechenden Triggers.
• Dann wird die durch Einstellen der ersten Stufe eingespeicherte Information von der ersten Stufe dieses Schieberegisters an dessen zweite Stufe weitergegeben.
• Diese zweite Stufe betätigt dann den Melder M.
• Anstatt der von den Triggern abgegebenen Impulse kann auch die Amplitude der den Triggern zugeführten Wechselspannung Ua überwacht werden. Hierzu wird an die Klemmen X1 undXZ ein tZberwachungsrelais V über zwei Zenerdioden Z1 und Z2 angeschlossen, deren Zenerspannung entsprechend dem zu überwachenden Grenzwert Usa 3 bzw. Usa 4 der Wechselspannungsamplitude gewählt ist. Beim Überschreiten dieser Grenzwerte spricht das Überwachungsrelais V an und meldet die Störung.
• Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann die Frequenz des Generatorschwingkreises auch durch eine entsprechende Beeinflussung des Schwingkreiskondensators C proportional der Raddrehzahl geändert werden.

Claims (5)

1. Für die Gegenstände der Unteransprüche 2 bis 5 wird nur im Zusammenhang mit dem Anspruch 1 Schutz begehrt.

   Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Wenn und Geschwindigkeitsmessung auf Eisenbahnfahrzeugen mit Zugbeeinflussungsanlagen, in der ein mit einem Fahrzeugrad gekuppeltes Teil die von einem Schwingungsgenerator einer Auswerteeinrichtung zugeführten Signale durch induktive oder kapazitive Beeinflussung innerhalb vorgegebener Grenzen frequenzmoduliert, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern der Auswerteeinrichtung ein an sich bekannter Demodulator (Ratiodetektor D) für frequenzmodulierte Schwingungen vorgesehen ist, der eine Wechselspannung (Ua) mit konstanter Amplitude und der Raddrehzahl proportionaler Frequenz für ein Wegmeßgerät (1) bzw. Geschwindigkeitsmeßgerät (F) sowie eine von der Frequenzmodulation unabhängige Richtspannung (Uo) abgibt, die zum Steuern eines das Schwingen des Generators überwachenden Gerätes (G3 verwendet ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wegmeßgerät ein Impulszähler (J) vorgesehen ist, der über eine Triggerschaltung (T1 und T2) durch die vom Demodulator abgegebene Wechselspannung (Ua) gesteuert wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerschaltung (T1 und T2) jeweils bei der positiven und der negativen Halbwelle der Wechselspannung (Ua) einen Impuls erzeugt und ein von diesen Impulsen gesteuerter Uberwacher (U) einen Störungsmelder (M) betätigt, wenn die Impulse nicht in abwechselnder Reihenfolge eintreffen.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Frequenzmesser ein Zähler vorgesehen ist, dessen innerhalb einer vorgegebenen Zeit erreichte Zählstellung als Maß für die Geschwindigkeit gilt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteeinrichtung ein über einen Hochpaß (N) angeschlossenes Gerät (A) vorgesehen ist, das bei der einer vorgegebenen Höchstgeschwindigkeit entsprechenden Frequenz der Wechselspannung ein Warnsignal auslöst.