DE3537588A1 - Schienenkontakteinrichtung in eisenbahnanlagen, besonders fuer achszaehleinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schienenkontaktein­ richtung in Eisenbahnanlagen, besonders für Achszählein­ richtungen, mit einem Lichtsender, auf dessen einem Lichtempfänger zugeführtes Licht beim Passieren eines Fahrzeugrad eingewirkt wird, derart, daß der Lichtemp­ fänger aufgrund eines Bewertungsvorganges ein Meldekenn­ zeichen auslöst.

Eine Schienenkontakteinrichtung der oben angegebenen Art ist aus der DE-PS 7 03 782 bekannt. Derartige Einrichtun­ gen stellen die Anwesenheit von Schienenfahrzeugen an vorgegebenen Überwachungsstellen der Gleise fest, indem durch das Vorbeilaufen der zu den Schienenfahrzeugen ge­ hörenden Achsen an den betreffenden Stellen die Schie­ nenkontakteinrichtungen durch Radteile beeinflußt wer­ den. Die Beeinflussungen werden in einer Auswerteein­ richtung in elektrische Kennzeichen umgewandelt und bei­ spielsweise durch Zählvorgänge weiter verarbeitet. Ein durch Schienenkontakteinrichtungen begrenzter Gleisab­ schnitt kann auf seinen Frei- und Besetztzustand über­ wacht werden, indem alle in diesen Gleisabschnitt ein­ laufenden Achsen eingezählt und Achsen, die den Gleis­ abschnitt wieder verlassen, ausgezählt werden. Beim Zählergebnis Null gilt der betreffende Gleisabschnitt als freigefahren.

Bei der bekannten Schienenkontakteinrichtung (Schienen­ stromschließer, DE-PS 7 03 782) wird davon Gebrauch ge­ macht, daß sich beim Befahren eines Gleises dessen Schienen durchbiegen. Die Schienendurchbiegung wird da­ bei in der Weise ausgewertet, daß eine Präzisionsmecha­ nik so auf eine lichtelektrische Anordnung mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger wirkt, daß in Ab­ hängigkeit von der Durchbiegung ein elektrischer Strom im Lichtempfänger moduliert wird. Eine diesbezügliche Steuerung kann so erfolgen, daß die Schiene bei deren Durchbiegung Blenden, Spiegel oder Prismen bewegt, die auf einen den Lichtempfänger steuernden Lichtstrahl ein­ wirken.

Nachteilig ist bei dieser bekannten Einrichtung, daß die für den Modulationsvorgang erforderlichen mechanischen Einrichtungen aufgrund von harten Stoßbelastungen vor­ zeitig verschleißen, so daß der gewünschte Modulations­ vorgang nicht mehr sichergestellt ist.

Eine andere Schienenkontakteinrichtung ist in der DE-PS 16 05 427 beschrieben; es handelt sich dabei um einen elektronischen Impulsgeber. Derartige Schienenkontakt­ einrichtungen bestehen vielfach aus einer auf der einen Seite einer Eisenbahnschiene zwischen dem Schienenkopf und dem Schienenfuß angeordneten Sendespule, die mit Wechselstrom gespeist wird, und einer mit dieser zusam­ menwirkenden Empfangsspule, die entweder auf der glei­ chen Seite der Schiene oder aber jenseits des Schienen­ fußes angeordnet ist. Wenn der Spurkranz eines Rades eine derartige Spulenanordnung passiert, erhöht sich die Kopplung zwischen der Sende- und der Empfangsspule der­ art, daß sich die Empfangsspannung erhöht. Die Empfangs­ spannung wird einer Auswerteeinrichtung zugeführt, wo eine Bewertung der empfangenen Spannungen erfolgt. Die so ermittelten Signale werden einem Stellwerk zugelei­ tet, wo sie einen Achszähler steuern.

Derartige Einrichtungen haben sich seit vielen Jahren bewährt. Sie erfordern allerdings einen hohen Aufwand an Filterschaltungen, die erforderlich sind, um die wechselfrequenten Nutzsignale von den unerwünschten, zahlreichen Störsignalen unterscheiden zu können.

Probleme, die sich mit der fortschreitenden Elektrifi­ zierung des Bahnbetriebes ergeben, sind beispielsweise in der DE-PS 31 07 604 näher erläutert. Durch die bei elektrischer Traktion über die Fahrschienen fließenden Bahnströme bauen sich unerwünschte Magnetfelder auf, welche auch die Empfangsspulen elektronischer Schienen­ kontakteinrichtungen in unerwünschter Weise beeinflus­ sen. Hieraus folgt, daß sicherzustellen ist, daß die durch die in den Schienen fließenden Bahnströme hervor­ gerufene Beeinflussung der Empfangskreise von elektro­ nischen Schienenkontakten unbedeutend oder deutlich ver­ schieden sein muß von derjenigen Beeinflussung, die durch ein vorüberlaufendes Fahrzeugrad ausgelöst wird.

Abhilfe schaffen die bereits oben genannten zahlreichen Filter; aber auch die Anordnung hochpermeabler, magne­ tisch leitender Bleche, welche die durch den Bahnstrom aufgebauten Störmagnetfelder von den Empfangsspulen der Schienenkontakte fernhalten sollen, wird eine Verbesse­ rung erwartet. Es ist leicht einzusehen, daß die Verwen­ dung hochwertiger Filterschaltungen und die Anbringung umfangreicher Abschirmbleche aus speziellem Material je­ doch einen unerwünscht hohen Aufwand bedeuten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schienen­ kontakteinrichtung der eingangs angegebenen Art so zu verbessern, daß für den Modulationsvorgang keine mecha­ nischen Einrichtungen mehr vorgesehen werden müssen, die aufgrund harter Stoßbelastungen vorzeitig verschleißen. Dabei kommt eine einfache Lichtschranke, die nach dem Durchlichtverfahren arbeitet, nicht in Frage, da derar­ tige Einrichtungen infolge von Schmutz oder Eis und Schnee weniger betriebstüchtig sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Ver­ wendung eines Laser-Senders, dessen Strahlung einem op­ tischen Bündelteiler mit zwei Ausgängen zugeführt wird, an dessen einen Ausgang mit einem Ende eine Sensor-Glas­ faser angeschlossen ist, die zur mechanischen Beeinflus­ sung beim Passieren eines Fahrzeugrades mit einer vorge­ gebenen Länge an der Schiene befestigt ist, und deren anderes Ende auf einen ersten Eingang eines optischen Bündelkombinierers geführt ist, dessen zweiter Eingang über eine durch die Schiene nicht beeinflußte Referenz- Glasfaser an den zweiten Ausgang des optischen Bündel­ teilers angeschlossen ist, und daß der Lichtempfänger mit dem optischen Bündelkombinierer verbunden ist.

Eine derartige Schienenkontakteinrichtung hat den beson­ deren Vorteil, daß sie durch elektromagnetische Felder, unabhängig von deren Amplitude und Kurvenform, nicht ge­ stört werden kann. Dabei ist der Aufwand am Gleis sehr gering.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß im rauhen Ei­ senbahnbetrieb doch mit sehr großen Temperaturunter­ schieden gerechnet werden muß, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß eine vorgegebene Länge der Referenz-Glasfaser fest mit einem Stellglied verbunden ist, das aufgrund eines temperaturabhängigen Steuersignals seine Abmessungen verändert. Auf diese Weise werden dem optischen Bündelkombinierer Lichtsigna­ le zugeführt, deren Information im Ergebnis von der Außentemperatur der Anlage unabhängig sind.

In bevorzugter Weise kann als Stellglied eine piezoelek­ trische Anordnung vorgesehen werden. Diese hat den Vor­ teil, daß sie nur einen sehr geringen Platzbedarf erfor­ dert.

Die Grundlagen für das bei der Schienenkontakteinrich­ tung angewandte Meßprinzip sind an und für sich bekannt unter der Bezeichnung "Interferometrie". Das sind Meß­ verfahren, die auf optischer Interferenz beruhen. Nach den Professoren E. Mach und Z. Zehnder wird die Einrich­ tung zur Realisierung derartiger Meßverfahren mit "Mach- Zehnder-Anordnung" bezeichnet. In der Fachzeitschrift "Funkschau" 12/1984, Seiten 45 bis 47 ist im Fachaufsatz "Fühlen mit Licht" erläutert, wie ein Mach-Zehnder-Glas­ faser-Sensor aufgebaut ist. Es ist dabei erläutert, daß sich derartige Sensoren zum Nachweisen des statischen Rauschens im ruhigen Meer verwenden lassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.

Das Blockschaltbild zeigt eine Schienenkontakteinrich­ tung, die nach dem bekannten Prinzip der Interferometrie arbeitet. Das Licht eines Laser-Senders LS gelangt auf einen optischen Bündelteiler OBT, der die Aufgabe hat, das zugeführte Licht auf einen Sensor- und einen Refe­ renzzweig zu verteilen. Zu dem Zweck ist an den opti­ schen Bündelteiler OBT einerseits eine Sensor-Glasfaser SG angeschlossen, die mit einer vorgegebenen Länge fest mit einer Schiene S eines nicht weiter dargestellten Gleises mechanisch verbunden ist. Aufgrund der Lagerung der Schiene S auf Schwellen A 1 und A 2 erfolgt beim Pas­ sieren eines Fahrzeugrades eine Schienendurchbiegung, die bei der Sensor-Glasfaser SG einen reversiblen Streck­ vorgang hervorruft.

Der an den optischen Bündelteiler OBT angeschlossene Re­ ferenzzweig besteht aus einer Referenz-Glasfaser RG, die fest mit einem Stellglied SD, vorzugsweise einer piezo­ elektrischen Anordnung, verbunden ist. Aufgrund eines temperaturabhängigen Steuersignals S (T) bewirkt das Stellglied SD eine temperaturabhängige Längenveränderung der Referenz-Glasfaser RG mit dem Ziel, daß temperatur­ abhängige Fehlmessungen vermieden werden. Es sei beson­ ders darauf hingewiesen, daß die Referenz-Glasfaser RG so abseits der Schiene S angebracht ist, daß beim Pas­ sieren von Fahrzeugrädern im Gegensatz zur Sensor-Glas­ faser SG keine Beeinflussung der Referenz-Glasfaser RG erfolgt. Sowohl die Sensor-Glasfaser SG als auch die Referenz-Glasfaser RG sind mit einem optischen Bündel­ kombinierer OBK verbunden. Dieser hat die Aufgbe, die beiden zugeführten Lichtbündel in einem entsprechenden Koppler wieder zu vereinigen. An den optischen Bündel­ kombinierer OBK ist schließlich eine Auswerteeinrichtung angeschlossen; sie hat die Aufgabe, die durch Überlage­ rung der zusammengeführten Lichtbündel auftretenden In­ terferenzmuster zu bewerten mit dem Ziel, daß an eine Zentrale ZE Kennzeichen zum Fortschalten von Achszähl­ einrichtungen ausgegeben werden. Derartige Kennzeichen werden immer dann ausgelöst, wenn beim Passieren eines Fahrzeugrades im Sensorzweig die Sensor-Glasfaser SG in ihrer Länge kurzfristig verändert wird, wodurch das in diesem Zweig flutende Licht einen etwas längeren Weg bis zum optischen Bündelkombinierer zurücklegen muß als das­ jenige Licht, welches über die Referenz-Glasfaser RG ge­ leitet ist.

Claims (3)

1. Schienenkontakteinrichtung in Eisenbahnanlagen, be­ sonders für Achszähleinrichtungen, mit einem Lichtsen­ der, auf dessen einem Lichtempfänger zugeführtes Licht beim Passieren eines Fahrzeugrades eingewirkt wird, der­ art, daß der Lichtempfänger aufgrund eines Bewertungs­ vorganges ein Meldekennzeichen auslöst, gekenn­ zeichnet durch die Verwendung eines Laser-Senders (LS), dessen Strahlung einem optischen Bündelteiler (OBT) mit zwei Ausgängen zugeführt wird, an dessen einen Ausgang mit einem Ende eine Sensor-Glas­ faser (SG) angeschlossen ist, die zur mechanischen Be­ einflussung beim Passieren eines Fahrzeugrades mit einer vorgegebenen Länge an der Schiene (S) befestigt ist, und deren anderes Ende auf einen ersten Eingang eines opti­ schen Bündelkombinierers (OBK) geführt ist, dessen zwei­ ter Eingang über eine durch die Schiene (S) nicht beein­ flußte Referenz-Glasfaser (RG) an den zweiten Ausgang des optischen Bündelteilers (OBT) angeschlossen ist, und daß der Lichtempfänger (AG) mit dem optischen Bündelkom­ binierer (OBK) verbunden ist.

2. Schienenkontakteinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß eine vor­ gegebene Länge der Referenz-Glasfaser (RG) fest mit ei­ nem Stellglied (SD) verbunden ist, das aufgrund eines temperaturabhängigen Steuersignals (S (T)) seine Abmes­ sungen verändert.

3. Schienenkontakteinrichtung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß als Stellglied (SD) eine piezoelektrische Anordnung vor­ gesehen ist.