DE2335280C2 - Fahrzeugbetätigte Einrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer fahrzeugbetätigtcn Einrichtung zum Erzeugen von Anwesenheits- und/oder Richtungskriterien und/oder Geschwindigkeiismeßwcrten in vorbestimmten Bereichen entlang von vorgegcbcnen Fahrwegen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Eine solche Einrichtung ist aus der DE-OS 15 16 589 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei der (siehe Fig. 1) ein zwei S.endespulen und eine Empfangsspule tragendes Joch parallel zur Schiene angeordnet ist. Die Sendespulen erzeugen zwei voneinander unabhängige magnetische Flüsse, welche sich über die beiden Enden des Jochs, die diesen gegenüberliegenden Teile der Schiene und einen in der Mitte des Jochs aufsitzenden, rechtwinklig zu diesem angeordneten Fangpol schließen. Der Fangpol trägt die Empfangsspule. In dieser wird (siehe Flg. 4) eine Spannung induziert, wenn sich einer der magnetischen Flüsse, die sich im unbeeinflußten Zustand der Vorrichtung im Fangpol kompensieren, ändert. Dies geschieht I- B. durch Beeinflussung des Luftspaltcs zwischen Joch und Schiene durch ein Fahrzeugrad. Die Phasenlage der in der Enipl'angsspule induzierten Spannung ist abhängig davon, welcher der magnetischen Flüsse beeinflußt wird. Aus der Reihenfolge der !Jccinflussung der be'den magnetischen Flüsse HiIJi sich die Durchgangsrichtung des Fahr/.cugrades bestimmen. Die bekannte Vorrichtung ist zur Bestimmung der

Anwesenheit, der Durchgangsrichtung und der Geschwindigkeit eines schienengebundenen Fahrzeuges geeignet. Zu diesem Zweck ist sie auf ein Zusammenwirken mit der Schiene angewiesen. Diese bildet einen Teil des Magnetkreises. Es sind zwar auch mögliche Anwendüngen außerhalb der Eisenbahntechnik erwähnt (Aussondern von metallischem Material, Feststellen der Anwesenheit von Kraftfahrzeugen an Parkplätzen), jedoch werden hier lediglich Anwesenheitskriterien gewonnen. Die bekannte Vorrichtung unterscheidet sich hier in ihrer Funktion nicht von gewöhnlichen Induktionsschleifen.

Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist der Einbezug der Schiene in die Magnetkreise. Dieser Einbezug macht eine Befestigung und Justage der Vorrichtung an der Schiene erforderlich. Vibrationen der Schiene werden auf die Vorrichtung übertragen u-nd führen zu deren mechanischer Beanspruchung und infolge davon zur Notwendigkeit häufigen Nachjustierens an der Strecke. Auch Abnutzung und Verformung der Schiene machen regelmäßiges Nachjustieren erforderlich. Ein Einsatz zur Richtungsbestimmung und Geschwindigkeitsmessung bei nicht schienengebundenen Fahrzeugen i^ nicht möglich. Die bekannte Vorrichtung ist auch nicbt optimal empfindlich.

Eine Einrichtung, die lediglich die Anwesenheit eines Fahrzeugrades feststellt, ist in der DE-PS 8 69 809 beschrieben. Es wird hier in einer Sendespule ein Magnetfluß erzeugt, der sich in zwei Teilflüsse, von denen einer über die Schiene und einer über ein besonderes Weichetsenstück verläuft, aufteilt. Beide TeilflQsse werden durch einander entgegengesetzt in Reihe geschaltete Empfangsspulen geführt. Die Anwesenheit eines Rades verändert den über die Schiene geführten Teilfluß.

Auch diese Einrichtung ist mit der Schiene verbunden und weist deshalb die oben bereits genannten, durch Vibration und Schienenabnutzung bedingten Nachteile auf. Keinen Einbezug der Schiene in den Magnetkreis weist ein aus der DD-PS 43 324 bekannter Annäherungsschalter auf, der auch als Gleisschatter in Eisenbahnanlagen verwendei werden kann. Der bekannte Annäherungsschalter unterscheidet sich jedoch darin von den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen, daß er einen statischen Magnetkreis als von einem Fahrzeugrad beeinflußten Magnetkreis verwendet. Durch Erhöhung der magnetischen Feldstärke des statischen Magnetkreises infolge Erniedrigung des magnetischen Widerstandes durch ein Fahrzeugrad wird der Kern einer zweischenkligen, als Transformator wirkenden Drossel In die S£ttigung gesteuert und damit ein über die Drossel fließender Wechselstrom unterbrochen. Der bekannte Nährungschalter eignet sich zur Richtungs- oder Geschwindigkeitsbestimmung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs I derart weiterzubilden, daß sie eine möglichst große Empfindlichkeit bei geringer Störungsanfälligkeit und weitgehender Wartungsfreiheit aufweist und ein Einbezug einer Schiene in den Magnetkreis nicht erforderlich lsi.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I aufgeführten Merkmale gelöst.

Bei dcrcrl'indungsgemäßen Einrichtung ist die Schiene nicht in den Magnetkreis einbezogen. Die beiden Teilllüssc werden über zwni fest miteinander verbundene Joche geführt. Dies hat mehrere Vorteile. Zum einen läßt sich die Einrichtung auch zusammen mit nicht auf Schiene geführten Fahrzeugen wie z. B. Hängebahnen, Magnetschwebebahnen, spurgeführten Omnibussen einsetzen, zum anderen werden alle Dejustierungsprobleme, die durch Schienenabnutzung und Vibration der Schiene verursacht sind und häufiges Nachjustieren an der Schiene erfordern, vermieden.

Die Anordnung einer Sendespule und zweier gegeneinander In Reihe geschalteter Empfangsspulen, welche von etwa gleich großen Teilflüssen des in der Sendespule erzeugten Magnetflusses beeinflußt werden, bewirken auch eine große Empfindlichkeit der Einrichtung, da durch ein beeinflussendes Metallteil nicht nur Streufluß eingefangen und durch die zugeordnete Empfangsspule geführt wird, sondern auch der über das beeinflussende Metallteil führende Teilfluß auf Kosten des anderen Teilflusses verstärkt wird. Der zuletzt genannte Effekt wird dabei, bedingt durch die Gegeneinanderschaltung der beiden Empfangsspulen, in seiner Wirkung verdoppelt. Die Einrichtung nach der Erfindung spricht daher sicherer an als bekannte derartige Einrichtungen und ist störungsunempfifidlicher.

Ausgestaltungen der Einrichtung r.acf der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 angegeben.

Hierbei betrifft die in Anspruch 2 beschriebene Ausgestaltung die Formgebung des Wirkbereiches durch die Ausbildung der Joche und durch Abschirmung mit elektrisch leitendem Material.

Die in den Ansprüchen 3 und 4 beschriebenen Ausgestaltungen der Einrichtung nach der Erfindung betreffen die getrennte Verarbeitung der in den Empfangsspulen induzierten Spannungen sowie die Anordnung mehrerer aus jeweils zwei Teilwicklungen bestehenden Empfangsspulen.

Anspruch 5 enthält eine Ausgestaltung, die eine zusätzliche ein Anwesenheitssignal abgebende Mittenspule vorsieht. Damit wird eine Beeinflussung auch dann als solche erkannt, wenn das beeinflussende Metallteil so über der Einrichtung steht, daß beide magnetische TeIlflüsse in gleichem Maße beeinflußt werden.

In den Ansprüchen 6 bis 8 enthaltene Ausgestaltungen der Einrichtung nach der Erfindung betreffen die Gescb-vindigkeltsbestimmung aus den Signalen der Empfangsspulen und der Mittenspule sowie Angaben über Art und Frequenz der Betriebsspannung.

Die Erfindung sei anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In den Figuren sind nur die Teile dargestellt, die für das Verstehen unbedingt erforderlich sind. Es zeigt:

Fig. 1 bis 6 verschiedene Anordnungs- bzw. Schaltungsbeispiele der Sende- und Empfangsspulen auf gemeinsamen Ferritkernen und

Fig. 7 die Spannungen am Ausgang einer Empfangsspule und einer Mittenspule beim Einwirken eines Fahrzeugteilp·¹; abhängig von der momentanen Stellung dieses Teiles.

Bei der in der Fig. ! dargestellten Anordnung besteht der gemeinsame Ferritkern K aus den paralle! zueinander und parallel zu den Bewegungsrichtungen Ri und Rl der Fahrzeuge angeordneten Jochen ./1 und .12, die durch den die Sendespule 5 tragenden Mltlelschenkel MS miteinander verbunden sind. Auf dem Joch JX sind die Teilwicklungen El und Er einer Empfangsspule E symmetrisch zu dem Mittelschenkel MS aufgebracht. Im unbeeinflußten Zustand teilt sich der von der Sendespule erzeugte Fluß Φ durch den symmetrischen Aufbau des Kernes in die zwei gleich großen Teilliüsse ΦΙ und Φγ auf, durch die ein entsprechendes magnetisches Feld aufgebaut wird. Hierbei wird im nichtbeeinflußten Zustand der

Einrichtung das von der Emplangsspule E umschlossene resultierende magnetische Feld als Summe aller FeIdkomponenten nahezu Null und durch die beim Einwirken eines Fahrzeuges auftretende Feldverzerrung das umschlossene resultierende Feld als Summe aller Feldkomponenten nicht mehr Null. Somit Ist auch die In der Empfangsspule E induzierte Spannung UE Im einen Fall nahezu Null und im anderen Fall ändert sich die Amplitude und Phasenlage der Spannung UE abhängig von der momentanen Stellung eines einwirkenden Fahrzeuges, wie sie in dem oberen Teil der Flg. 7 dargestellt Ist.

Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit ist es möglich, mehrere Signale von der Empfangsspule /;. Fig. 1, zur Auswertecinrichtung zu übertragen. So können abhängig von dem rechtsseitigen Tellfluß Φγ bzw. linksseitigen is TeilHuIi ΦΙ die in den entsprechenden Teispulen Er bzw. Λ/ antretenden Teilspannungen Ur bzw. Ul zusätzlich getrennt übertragen werden. Diese Spannungen Ur und L! 'Asrdsn außerdem !n '.'c Fmnfnngssnule E so überlagert. d;iü die induzierte Spannung UE im unbeeinflußten Zustand nahezu Null ist. Bewegt sich jedoch ein Fahrzeug durch die Wirkzone, dann wird das Verhältnis der magnetischen Teilflüsse Φγ und ΦΙ und damit auch das Verhältnis der Teilspannung Ur und Ul so verändert, daß die Eniplangsspannung UE von Null verschieden ist. Die Phasenlage dieser Spannung UE zur Phase der Sendespannung ist hierbei abhängig von der momentanen Lage des beeinflussenden Fahrzeugteils.

Der Wirkbereich Wb der Einrichtung wird Im wesentlichen durch die räumliche Anordnung bestimmt, die aus Ju der Länge der Joche z. B. 71 und 72 und dem Abstand zwischen den Jochen gebildet wird. Weiterhin ist es möglich, den Wirkbereich der Einrichtung durch die geometrische Form des Ferritkernes bzw. durch zusätzliche Abschirmung mit elektrisch leitendem Material fest- J5 zulegen, wodurch der Verlauf des von der Sendespule er/euKien Magnetfeldes so gerichtet werden kann, daß der Wirkbereich auf ein definiertes Yolumengeblet begrenzt wird.

Das System nach Fig. 2. bei dem der Ferritkern entsprechend der Fig. I ausgebildet ist. besitzt zwei Empfangsspulen El und El. von denen jede symmetrisch auf den Jochen Vl und Jl angeordnet ist. und in denen abhängig \on der Größe und Richtung der von der Sendespule S erzeugten Teilflüsse Φγ und ΦΙ Spannungen UE\ und UEl induziert werden.

Lm eine erhöhte Betriebssicherheit der Einrichtung zu erreichen, ist es zweckmäßig, diese Spannungen UEX und L 1.1 voneinander unabhängig in der elektronischen Auswerfeinrichtung zu verarbeiten.

Nach einem weü~ren Ausführungsbeispiel. Fig. 3. kann der Ferritkern aus mehreren Jochen bestehen. wobei in der Fig. 3 lediglich die Joche J\ bis Ji dargestellt sind, und durch einen gemeinsamen Mittelschenkel Λ/.S verbunden sind. Hierbei erzeugen die auf dem Miite'schenke! MS jeweils zwischen zwei Jochen angeordneten Sendespulen Sl und Sl und eine weitere nicht dargestellte Sendespule die Teilflüsse Φγ\ bis Φγ3 und Φ11 bis Φ13. Die Sendespulen zwischen den Jochen können auch Teiispuien einer gemeinsamen Sendespule sein. Die in den Empfangsspulen Ei bis E3 induzierten Spannungen UEX bis UE3 können wiederum voneinander unabhängig verarbeitet werden.

Lm die Empfindlichkeit der Einrichtung zu erhöhen, kann die Schaltungsanordnung der Empfangsspulen EX und El bzw. EX bis £3 nach den F i g. 4 bzw. 5 ausgeführt werden Die Teilwicklungen sind hier so hintereinandergeschaliei. daß sich die Spannungen an den Teilwicklungen, die durch die rechtsseitigen Tcllflüsse ΦγΧ, Flg. 4, bzw. ΦγΧ und ΦγΙ. Flg. 5, b/.w. die durch die linksseitigen Tellflüsse Φ11 bzw. Φ11 und Φ12 erzeugt werden, /u einer rechtsseitigen und einer linksseitigen Spannung addieren. Die Differenz zwischen diesen beiden Tcilspannungen ergibt dann die auszuwertende Eniplangsspannung UEXIl. Fig. 4. bzw. UEXIl, Fig. 5.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit können auch hier die Teilspannungen und die Empfangsspannung voneinander unabhängig in der Auswerteeinrichtung verarbeitet werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der crlindungsgemäßen Einrichtung Ist in Fig. 6 dargestellt, durch die eine zusätzliche Anwcsenheiislnlormation erzeugt wird. Hierfür wird jeweils zwischen zwei benachbarten Jochen 71 und 72 und senkrecht zu den Bewegungsrichtungen RX und Rl eine Mittenspule M angeordnet. Die in dieser Spule induzierte Spannung ist mit einer konstanten Gegenspannung Uo in Reihe geschaltet. Die resultierende Ausgangsspannung UM ergibt dann abhängig von der momentanen Stellung .v des beeinflussenden Fahrzeugteils den im unteren Fell der Fig. 7 dargestellten Kurvenverlauf UM(.x). Die In den Empfangsspulen EX und El Induzierten Empfangsspannungen enthalten die Anwesenheits- und Richtungsinformatlonen nach dem Im oberen Teil der Fig. 7 dargestellten Aniplltudenverlauf in Abhängigkeit vom momentanen Fahrzeugor¹ Im Bereich der Einrichtung, und die Ausgangsspannung UM beinhaltet die eindeutige Anwesenheitsinformation auch dann, wenn das einwirkende Fahrzeugteil sich direkt über dem Wirkbereich der Einrichtung befindet.

Hierbei ist es vorteilhaft, die in der Information der Empfangsspannungen und der Mittenausgangsspannung UM enthaltene Redundanz in der elektronischen Auswerteschaltung zur Erhöhung der .Störungssicherheit durch getrennte Auswertung beider Spannungsverläulc und Welterverarbeitung der Ergebnisse auszuwerten.

Zur Geschwindigkeitsbestimmung der durch die Wirkzone der Einrichtung sich bewegenden Fahrzeuge wird der zeltliche Verlauf der in den Empfangsspulen erzeugten Spannung UE(D. Fig. 7 oder die in der Mittenspulc erzeugte Ausgangsspannung UM(t) verarbeitet. Hierfür kann beispielsweise die Zeitdifferenz ΔιΧ bzw. All zwischen zwei charakteristischen Punkten z. B. UX und Ul der Empfangsspannung UE(r) oder der Differenz.enquotient JUE(I)ZJi innerhalb eines bestimmten Bereiches ausgewertet werden.

Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit ist es weiterhin vorteilhaft, die in den Emplangsspulen und/oder in den Mittenspulen erzeugten Spannungen z. B. UE(O. UM'-). Fig. 7, gleichzeitig unterschiedlichen Auswerteschaltung zuzuführen, wobei jeder Auswerteschaltung ein anderes physikalisches Prinzip zugrunde liegt. Hierdurch werden Störungen in der Einrichtung und den Auswerteschaltungen aus dem Vergleich der Ergebnisse erkannt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann auch für den wechselseitigen Nachrichtenaustausch zwischen dem Fahrweg und den Fahrzeugen verwendet werden, wobei der die Sendespulen speisende Wechselstrom benutzt wird. Je nach dem zu übertragenden Informationsvolumen ist es zweckmäßig, eine Betriebsfrequenz der Speisespannung im Bereich \on IkHz bis IO MIIz /u verwenden. Hierbei kann die Wechselspannung in der Amplitude. Phase oder Frequenz moduliert werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Fahrzeugbetätigte Einrichtung zum Erzeugen von Anwesenheits- und/oder Richtungskriterien und/oder Geschwindigkeitsmeßwerten in vorbestimmten Bereichen entlang von vorgegebenen Fahrwegen, wobei in den vorbestimmten Bereichen durch von wechselstromgespeisten Sendespulen erzeugte magnetische Felder in Empfangsspulen, abhängig von den durch diese Bereiche sich bewegenden Fahrzeugen, sowohl in der Größe als auch in der Phase unterschiedliche Spannungen induziert werden, die mittels elektronischer Auswerteeinrichtungen zu den Kriterien und Meßwerten für die betroffenen Fahrzeuge verarbeitet werden, wobei sich im nichtbeeinflußten Zustand der Einrichtung die von den Empfangsspulen umschlossenen magnetischen Felder oder die von diesen in den Empfangsspulen induzierten Spannungen kompensieren, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Sendespule (S, Fig. 1) und mindestens eine aus Teilwicklungen (£7 und Er) bestehende Empfangsspule (E) auf einem gemeinsamen Ferritkern (K) angeordnet sind, welcher aus mindestens zwei parallel zueinander und parallel zu den Bewegungsrichtungen (Rl und Rl) der Fahrzeuge angeordneten, gleichlangen Joches (71, Jl bzw. JX ... JZ) besteht, die durch einen die Sendespule(n) (S, Sl, Sl) tragenden, auf den Jochen senkrecht stehenden Mittelschenkel (AiS) mittig miteinander verbunden sind und daß mindestens auf einem der Joche (Jl, Fig. H je eine leilwickung (El und Er) einer Empfangsspule (f) symmetrtr-ch zu 'jeiden Seiten des Mittelsrhenkels angeoidnet 'si.

2. Fahrzeugbetätigte Einrichtung -.ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die räumliche Anordnung der Joche (71 und Jl) bzw. Ji bis J3, F i g. 1 bzw. F i g. 3) und/oder durch Abschirmung mit elektrisch leitendem Material das von der/den Sendespule(n) (S bzw. Sl und Sl) erzeugte magnetische Feld und damit der Wirkbereich der Einrichtung im wesentlichen auf ein definiertes Volumengebiet begrenzt ist.

3. Fahrzeugbetätigte Einrichtung nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem gemeinsamen Ferritkern (K, Fig. 2 bzw. Fig. 3) mit zwei oder mehrerer, lochen (Jl und Jl bzw. Jl bis J3) zwei oder mehrere jeweils aus zwei Teilwicklungen bestehende Empfangsspulen (£1 und El bzw. £1 bis £3) angeordnet sind, wobei die in den Empfangsspulen induzierten Spannungen (UEl bis UEi) voneinander unabhängig in der elektronischen Auswerteeinrichtung verarbeitet werden.

4. Fahrzeugbetätigte Einrichtung nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem gemeinsamen Ferritkern (Fig. 4 bzw. Fig. 5) mit zwei oder mehreren Jochen zwei oder mehrere, jeweils aus zwei Teilwicklungen bestehende Empfangsspulen (£1 und £2 bzw. £1 bis £3) angeordnet sind, wobei die Teilwicklungen so hintereinandergeschaltet sind, daß sich die Spannungen an den Teilwicklungen, die durch die rechtsseitiger. Teilflüsse (Φή bzw. ΦΛ bis Φ/2)erzeugt werden, zu einer rechtsseitigen Spannung addieren b/.w. die durch die linksseitigen Teilflüsse <ΦΙ\ b/.w. ΦΙ\ und <W2) erzeugt werden, zu einer linksseitigen Spannung addieren und daß die auszuwertende Empfangsspannung (UHHl bzw. UEl/i) der Differenz zwischen den vorhandenen links- und

rechtsseitigen Spannungen entspricht.

5. Fahrzeugbetätigte Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei benachbarten

Jochen (Jl und Jl. Fig. 6) und senkrecht zu den Bewegungsrichtungen (Rl und Rl) der Fahrzeuge eine Mittenspule (M) derartig angeordnet und mit einer konstanten Gegenspannung (Uo) in Reihe geschaltet ist, daß im unbeeinflußten Zustand der

to Einrichtung eine Ausgangsspannung (UM) erzeugt wird, die nahezu Null ist, während ein die Wirkzone der Einrichtung durchfahrendes Fahrzeugteil eine Feldverzerrung und dadurch eine von Null verschiedene Ausgangsspannung (UM) erzeugt.

6. Fahrzeugbetätigte Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Geschwindigkeitsbestimmung der durch die Wirkzone der Einrichtung sich bewegenden Fahrzeuge der zeitliche Verlauf der in den Empfangs-

spulen erzeugten Spannungen [UE(O, Fig. 7] und/oder der in den Mittenspulen erzeugten Spannungen [UM(O] ausgewertet wird.

7. Fahrzeugbetätigte Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Empfangsspulen und/oder in den Mittenspulen erzeugten Spannungen Iz. B. UE(D. UM(I). Fig. 7] gleichzeitig unterschiedlichen Auswerteschaltungen zugeführt werden, wobei jeder Auswcrteschaltung ein anderes physikalisches Prinzip zugrunde liegt.

8. Fahrzeugbetäiigte Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Speisen der Sendespuie(n) eine in der Amplitude, Phase oder Frequenz modulierte Wechselspannung mit einer Betriebsfrequenz im Bereich von 1 kHz bis 10 MHz verwendet wird.