DE3634696A1 - Device for monitoring a section of track - Google Patents

Abstract

The device according to the invention serves for monitoring a section of track (GA) which is insulated at least on one rail to ascertain the situation regarding whether it is currently in use and regarding the rupturing of rails. For this purpose, the section of track (GA) is designed as a d.c.-fed track circuit. At its one end there is provided a switching device (SCH), which periodically connects the two rails (S1, S2) to each other and consequently modulates the track current. At the other end of the section of track there is connected to the rails (S1, S2) a d.c. voltage source (SP), in connection with an evaluation circuit (RM, MV, C, R, SW, MK). The evaluation circuit evaluates the current supplied by the d.c. voltage source (SP) with respect to the size of changes in it and obtains from this a criterion concerning the situation of the section of track (GA). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung eines mindestens einschienig isolierten Gleisabschnittes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for monitoring an at least monorail-insulated track section according to the preamble of claim 1.

Die technische Aufgabe einer solchen Einrichtung besteht in der Überwachung des Zustandes eines Gleisabschnittes, insbesondere hinsichtlich seines Belegungszustandes oder hinsichtlich aufgetretener Schienenbrüche.The technical task of such a facility is in the monitoring of the condition of a track section, especially with regard to its occupancy status or with regard to broken rails.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind verschiedene Anordnungen mit Gleisstromkreisen bekannt. Bei allen diesen Anord­ nungen wird an einem Ende eines Gleisabschnittes eine Gleisspannung an die beiden Schienen angelegt, am anderen Ende des Gleisabschnittes wird dann die dortige Gleisspannung gemessen, wobei in Abhängigkeit der Ampli­ tude der gemessenen Gleisspannung ein Zustandskri­ terium für den betreffenden Gleisabschnitt gewonnen wird. Befinden sich Fahrzeuge in dem Gleisabschnitt, so liegt die gemessene Spannung unter einem Schwellwert und der Abschnitt wird als besetzt gemeldet, bei unbelegtem Gleis­ abschnitt liegt die gemessene Spannung über dem Schwellwert, woraus eine Gleisfreimeldung resultiert. Wenn innerhalb des Gleisabschnittes ein Schienenbruch auftritt, liegt der ge­ messene Spannungswert ebenfalls unter dem Schwellwert und der Gleisabschnitt wird als besetzt gemeldet. Various arrangements are available to solve this problem known with track circuits. With all this arrangement at one end of a track section Track voltage applied to the two rails, on the other end of the track section then becomes the one there Track voltage measured, depending on the ampli tude of the measured track voltage a status crisis terium is obtained for the relevant track section. If there are vehicles in the track section, then lies the measured voltage below a threshold and the Section is reported as occupied when the track is unoccupied section, the measured voltage is above the threshold, which results in a track vacancy detection. If within the Track section a rail break occurs, is the ge measured voltage value also below the threshold and the track section is reported as occupied.  

Als weitere Überwachungseinrichtung hinsichtlich des Be­ legungszustandes eines Gleisabschnittes sind Achszähl­ vorrichtungen bekannt, die jeweils am Anfang und am Ende des zu überwachenden Gleisabschnittes die ein- bzw. aus­ laufenden Achsen zählen und dadurch die Anzahl der im Gleisabschnitt befindlichen Achsen ermitteln. Ist diese Anzahl gleich null, so wird der Gleisabschnitt freige­ meldet.As a further monitoring device with regard to the Be Position of a track section are axle counts devices known, each at the beginning and at the end of the track section to be monitored counting running axes and thereby the number of in Determine the axis section of the track. Is this Number equal to zero, the track section is cleared reports.

Übliche Gleisstromkreise haben den Nachteil einer relativ kurzen möglichen Wirklänge bedingt durch den stark schwankenden Bettungswiderstand des Gleises. Zur Überwa­ chung einer längeren Strecke sind deswegen entsprechend viele einzelne Gleisstromkreise mit ebenso vielen Ein­ speisestellen und Auswerteeinrichtungen erforderlich. Mit Achszähleinrichtungen können auch lange Gleisab­ schnitte überwacht werden. Nachteilig bei diesen Einrich­ tungen ist jedoch, daß sie keine Schienenbrüche fest­ stellen und daß in jedem Falle mindestens je eine Kommunikations­ leitung zwischen den Achszählern am Anfang sowie am Ende des Gleis­ abschnittes und einer gemeinsamen Auswerteeinrichtung erforderlich ist.Common track circuits have the disadvantage of a relative short possible effective lengths due to the strong fluctuating bedding resistance of the track. For monitoring Long distances are therefore appropriate many individual track circuits with as many on feeding points and evaluation equipment required. With Axle counting devices can also track long tracks cuts are monitored. A disadvantage of this setup However, is that they have no broken rails and that in any case at least one communication Line between the axle counters at the beginning and at the end of the track section and a common evaluation device is required.

Die Erfindung zur Überwachung eines mindestens ein­ schienig isolierten Gleisabschnittes nach der Erfindung ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gekennzeich­ net.The invention for monitoring at least one seemingly isolated track section according to the invention is characterized by the features of claim 1 net.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteran­ sprüchen zu entnehmen.Further embodiments of the invention are the Unteran sayings.

Ein Vorteil der angegebenen Einrichtung gegenüber üblichen Gleisstromkreisen besteht darin, daß ein wesentlich längerer Gleisabschnitt überwacht werden kann, wobei der technische Aufwand im Vergleich zu gebräuchlichen Gleis­ stromkreisen unter Berücksichtigung der erzielten großen Wirklänge äußerst gering ist. Weiterhin sind keine zu­ sätzlichen elektrischen Verbindungen, wie z. B. die bei Achszähleinrichtungen notwendige Kommunikationsleitung, zwischen den beiden Enden des Gleisabschnittes erforder­ lich. Bedingt durch diese Vorteile läßt sich eine Einrich­ tung nach der Erfindung leicht als Ergänzung zu bestehen­ den Achszähleinrichtungen einsetzen, wenn zusätz­ lich eine Schienenbruch-Überwachung gewünscht wird. Diese Kombination ist an wenig befahrenen Strecken sinnvoll, da dort wegen der Rostbildung auf den Schienen und den damit verbundenen hohen Übergangswiderständen zwischen den Rädern der Fahrzeuge und den Schienen eine Gleis­ freimeldung mittels eines Gleisstromkreises nicht möglich ist.An advantage of the specified facility over conventional Track circuits is that essential longer track section can be monitored, the technical effort compared to common track circuits taking into account the large achieved  Effective length is extremely low. Furthermore, none are closed additional electrical connections such. B. the at Axle counting devices necessary communication line, required between the two ends of the track section Lich. Due to these advantages, a setup can be made device according to the invention easily exist as a supplement use the axle counter if additional Rail break monitoring is desired. These Combination makes sense on routes with little traffic, there because of the rust formation on the rails and the associated high contact resistance between a track for the wheels of the vehicles and the rails Clearance not possible using a track circuit is.

Anhand der Zeichnung soll nun ein Ausführungs­ beispiel einer Einrichtung nach der Erfindung näher er­ läutert werden.Based on the drawing is now an execution example of a device according to the invention he closer to be refined.

Beide Schienen S 1, S 2 des in der Zeichnung dargestellten, zu überwachenden Gleisabschnittes GA sind durch Isolier­ stöße IS von den Schienen der benachbarten Gleisabschnit­ te elektrisch getrennt. Bei elektrifizierten Strecken ist wegen der Triebstromrückführung nur eine einschienige Isolierung möglich.Both rails S 1 , S 2 of the track section GA to be monitored shown in the drawing are electrically separated by insulating joints IS from the rails of the adjacent track sections. On electrified lines, only single-rail insulation is possible due to the drive current feedback.

An einem Ende des Gleisabschnittes GA befindet sich eine Gleichspannungsquelle SP. Diese speist ihre Spannung über einen Meßwiderstand RM in die Schienen S 1, S 2 des Gleis­ abschnittes GA ein. Der Spannungsabfall über dem Meßwi­ derstand RM gelangt zu einer Auswerteschaltung, bestehend aus einem Meßverstärker MV, einem Differenzierglied mit einem Kondensator C und einem Widerstand R, einem Schwell­ wertschalter SW sowie einer nachtriggerbaren, monostabilen Kippstufe MK. Am anderen Ende des Gleisabschnittes GA steuert ein Taktgeber TG ein Relais RL an. Die beiden Schienen S 1, S 2 des Gleises werden dort von einem Schalt­ kontakt SCH des Relais RL miteinander verbunden.A DC voltage source SP is located at one end of the track section GA . This feeds its voltage via a measuring resistor RM into the rails S 1 , S 2 of the track section GA . The voltage drop across the measuring resistor RM reaches an evaluation circuit consisting of a measuring amplifier MV , a differentiator with a capacitor C and a resistor R , a threshold switch SW and a retriggerable, monostable multivibrator MK . At the other end of the track section GA , a clock generator TG drives a relay RL . The two rails S 1 , S 2 of the track are connected there by a switch contact SCH of the relay RL .

Der von der Gleichspannungsquelle SP abgegebene Strom schwankt zwischen zwei Werten in Abhängigkeit der Stel­ lung des Schaltkontaktes SCH. Im Fall des unbelegten Gleisabschnittes GA ergibt sich bei geöffnetem Schalt­ kontakt SCH lediglich ein Stromfluß durch den Bettungs­ widerstand des Gleises. Bei geschlossenem Schaltkontakt SCH fließt ein wesentlich größerer Stromanteil zusätzlich über den Schaltkontakt SCH. Somit schwankt der Gleich­ strom zwischen zwei Werten, deren Differenz festgestellt werden kann.The current emitted by the DC voltage source SP fluctuates between two values depending on the position of the switch contact SCH . In the case of the unoccupied track section GA , when the switch contact SCH is open, there is only a current flow through the bedding resistance of the track. When the switch contact SCH is closed, a significantly larger proportion of the current flows additionally via the switch contact SCH . The direct current thus fluctuates between two values whose difference can be determined.

Befinden sich Fahrzeuge in dem Gleisabschnitt GA, so werden die beiden Schienen S 1, S 2 von den Fahrzeugachsen elektrisch miteinander verbunden. Die Stellung des Schalt­ kontaktes SCH hat dann auf den von der Gleichspannungs­ quelle abgegebenen Strom nur noch einen minimalen Einfluß, die Differenz der beiden Stromwerte wird dann sehr klein. Tritt innerhalb des Gleisabschnittes ein Schienenbruch auf, so wird die Differenz der Stromwerte ebenfalls sehr klein, da in diesem Fall der Stromanteil des geschlosse­ nen Schaltkontaktes SCH die Bruchstelle nur durch den Umweg über die Gleisbettung passieren kann. Durch Auswer­ tung der Größe der Stromwertdifferenzen läßt sich somit ein Zustandskriterium für den Gleisabschnitt GA be­ züglich seines Belegungszustandes sowie bezüglich aufge­ tretener Schienenbrüche gewinnen.If there are vehicles in the track section GA , the two rails S 1 , S 2 are electrically connected to one another by the vehicle axles. The position of the switching contact SCH then has only a minimal influence on the current emitted by the DC voltage source, the difference between the two current values then becoming very small. If a rail break occurs within the track section, the difference in the current values will also be very small, since in this case the current portion of the closed switch contact SCH can only pass the break point by detouring through the track bed. By evaluating the size of the current value differences, a condition criterion for the track section GA can be obtained with regard to its occupancy status and with regard to broken rails.

Der von der Gleichspannungsquelle SP abgegebene Strom verursacht an dem Meßwiderstand RM einen Spannungsabfall, welcher mit Hilfe des Meßverstärkers MV hochohmig ausge­ koppelt wird. Aus den von dem Schalter SCH verursachten Stromänderungen resultieren am Ausgang des Meßverstärkers MV somit entsprechende Spannungsänderungen. Der Ausgang des Meßverstärkers MV ist über das Differenzierglied, bestehend aus dem Kondensator C und dem Widerstand R, mit dem Eingang des Schwellwertschalters SW verbunden. Jeder Spannungssprung am Ausgang des Meßverstärkers MV bewirkt damit jeweils einen positiven bzw. negativen nadelförmigen Spannungsimpuls über dem Widerstand R und damit am Eingang des Schwellwertschalters SW. Überschrei­ tet die Amplitude des Nadelimpulses einen bestimmten Schwellwert, so wechselt der Ausgang des Schwellwert­ schalters SW für die Dauer der Amplitudenüberschreitung sein Potential.The current emitted by the DC voltage source SP causes a voltage drop across the measuring resistor RM , which is coupled out with a high impedance using the measuring amplifier MV . Corresponding voltage changes thus result at the output of the measuring amplifier MV from the current changes caused by the switch SCH . The output of the measurement amplifier MV is consisting connected via the differentiating circuit of the capacitor C and the resistor R, to the input of the threshold switch SW. Each voltage jump at the output of the measuring amplifier MV thus causes a positive or negative acicular voltage pulse across the resistor R and thus at the input of the threshold switch SW . If the amplitude of the needle pulse exceeds a certain threshold value, the output of the threshold value switch SW changes its potential for the duration of the amplitude exceedance.

Die Signale vom Ausgang des Schwellwertschalters SW ge­ langen zum Takteingang der nachtriggerbaren monostabilen Kippstufe MK. Hierbei handelt es sich um einen dynamischen Takteingang. Im Ruhezustand der monostabilen Kippstufe MK liegt an ihrem Meldeausgang MA hohes Potential. Die monostabile Kippstufe wird beispielsweise jeweils durch einen negativen Spannungssprung an ihrem Taktein­ gang getriggert. Das bedeutet, nach jedem negativen Spannungssprung schaltet die monostabile Kippstufe MK den Meldeausgang MA auf niedriges Potential. Dieser Zustand bleibt für eine bestimmte Schaltzeit bestehen. Danach schaltet die monostabile Kippstufe MK in ihren Ruhezustand zurück, wenn nicht vorher ein neuer negativer Spannungssprung an ihrem Eingang auftrat.The signals from the output of the threshold switch SW reach the clock input of the retriggerable monostable multivibrator MK . This is a dynamic clock input. When the monostable multivibrator MK is at rest, there is high potential at its signaling output MA . The monostable multivibrator is triggered, for example, by a negative voltage jump at its clock input. This means that after each negative voltage jump, the monostable multivibrator MK switches the signaling output MA to low potential. This state remains for a certain switching time. Then the monostable multivibrator MK switches back to its idle state unless a new negative voltage jump has previously occurred at its input.

Die Gleichspannungsquelle SP und der Meßwiderstand RM sollten so dimensioniert sein, daß bei geschlossenem Schaltkon­ takt SCH noch eine Spannung von ca. 1 V an der Einspeise­ stelle des Gleisabschnittes anliegt. Der Taktgeber TG arbeitet am zweckmäßigsten mit einer Frequenz in dem Bereich von 0,1 Hz bis 10 Hz, um die Kapazitäten und Induktivitäten des Gleises vernachlässigen zu können. Die Schaltzeit der monostabilen Kippstufe MK muß größer sein als die Periodendauer des Taktgenerators TG.The DC voltage source SP and the measuring resistor RM should be dimensioned such that when the switch contact SCH is closed, a voltage of approximately 1 V is still present at the feed point of the track section. The clock generator TG most suitably works with a frequency in the range from 0.1 Hz to 10 Hz in order to be able to neglect the capacitances and inductances of the track. The switching time of the monostable multivibrator MK must be greater than the period of the clock generator TG .

Im Normalfall treten bei nicht gebrochenen Schienen und freiem Gleisabschnitt GA im Meßwiderstand RM große Stromwertdifferenzen im Rhythmus der Betätigung des Schalters SCH auf. Diese großen Differenzen bewirken ein fortdauerndes Nachtriggern der monostabilen Kippstufe MK, deren Meldeausgang MA somit ständig auf einem niedrigen Potential als Zustandskriterium für den freien Gleisab­ schnitt liegt. Tritt nun ein Schienenbruch auf, oder wird der Gleisabschnitt GA von Fahrzeugen belegt, so werden die Stromwertdifferenzen im Meßwiderstand RM so klein, daß der Schwellwertschalter SW seinen Schalt­ zustand nicht mehr ändert. Damit wird auch die monosta­ bile Kippstufe MK nicht mehr neu getriggert, und fällt nach Ablauf der Schaltzeit in den Ruhezustand zurück, womit am Meldeausgang MA dann ein hohes Potential als Zustandskriterium für den belegten Gleisabschnitt oder einen aufgetretenen Schienenbruch anliegt.In the normal case, when the rails are not broken and the track section GA is free, large current value differences occur in the measuring resistor RM in the rhythm of the actuation of the switch SCH . These large differences cause the retriggering of the monostable multivibrator MK , the signal output MA of which is therefore constantly at a low potential as a condition criterion for the free track section. If a rail break occurs or the track section GA is occupied by vehicles, the current value differences in the measuring resistor RM are so small that the threshold switch SW no longer changes its switching state. This means that the monostable multivibrator MK is no longer triggered again, and falls back to the idle state after the switching time has expired, which means that there is a high potential at the MA signal output as a status criterion for the occupied track section or a broken rail.

Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich gut als Ergänzung zu vorhandenen Achszähl-Einrichtungen als Gleis­ freimeldung für längere Gleisabschnitte, wenn zusätzlich eine Überwachung auf Schienenbrüche durchgeführt werden soll und eine Gleisfreimeldung mit der Einrichtung nach der Erfindung nicht möglich ist, weil z. B. die Schienen des Gleisabschnittes einer starken Rostbildung unter­ liegen. Dieses ist bei wenig befahrenen Strecken oft der Fall. Wird die erfindungsgemäße Einrichtung mit einer Einrichtung zur Achszählung kombiniert, so können die Ausgangssignale beider Einrichtungen auf einen gemein­ samen Ausgang wirken, der bei Vorliegen eines Schienen­ bruchs innerhalb des Gleisabschnittes ebenfalls eine Gleisbesetztmeldung abgibt.The device according to the invention is well suited as Supplement to existing axle counting devices as a track free notification for longer track sections, if additional monitoring for rail breaks is carried out and a track vacancy notification with the facility after the invention is not possible because, for. B. the rails of the track section under a strong rust formation lie. This is often the case with little traffic Case. If the device according to the invention with a Combined device for axle counting, so the Output signals of both devices on a common same output act when there is a rail  also broke one within the track section Track occupancy report.

Um eventuelle Störungen im zeitlichen Stromverlauf zu eliminieren, kann zwischen den Meßverstärker und das Differenzierglied ein Korrelator geschaltet werden, der eine Autokorrelation der Zeitfunktion des durch die Gleichspannungsquelle fließenden Stromes bildet. Dafür ist allerdings Voraussetzung, daß der Taktgeber TG seine Schaltzeiten präzise einhält. Es sollte dann ein quarz­ gesteuerter Taktgeber verwendet werden.In order to eliminate any disturbances in the current flow over time, a correlator can be connected between the measuring amplifier and the differentiator, which forms an autocorrelation of the time function of the current flowing through the DC voltage source. For this, however, it is a prerequisite that the clock generator TG keeps its switching times precisely. A quartz-controlled clock should then be used.

Claims (7)

1. Einrichtung zur Überwachung eines mindestens ein­ schienig isolierten Gleisabschnittes unter Verwendung eines Gleisstromkreises, der an einem Ende des Gleisab­ schnittes von einer Gleichspannungsquelle gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß sich am anderen Ende des Gleisabschnittes (GA) eine Schalteinrichtung (SCH) befindet, welche die beiden Schienen (S 1, S 2) des Gleisabschnittes (GA) in perio­ dischen Zeitintervallen elektrisch miteinander verbin­ det, und daß von einer Auswerteschaltung (RM, MV, C, R, SW, MK) die Amplitude des durch die Gleichspannungs­ quelle (SP) fließenden Wechselstromanteils zur Gewinnung und Ausgabe eines Zustandskriteriums für den Gleisab­ schnitt durch Vergleich mit einem Schwellwert ausge­ wertet wird.1. Device for monitoring an at least one seemingly insulated track section using a track circuit which is fed at one end of the track section from a DC voltage source, characterized in that there is a switching device (SCH) at the other end of the track section (GA) the two rails (S 1 , S 2 ) of the track section (GA) electrically connected to one another at periodic time intervals, and that from an evaluation circuit (RM, MV, C, R, SW, MK) the amplitude of the source of the DC voltage ( SP) flowing AC component for obtaining and outputting a condition criterion for the track section is evaluated by comparison with a threshold value. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (SCH) von einem Taktgeber (TG) mit einer Frequenz im Bereich von 0,1 Hz bis 10 Hz ange­ steuert wird.2. Device according to claim 1, characterized in that the switching device (SCH) is controlled by a clock generator (TG) with a frequency in the range from 0.1 Hz to 10 Hz. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor der Auswertung des Wechselstromanteils von einem Korrelator eine Autokorrelation der Zeitfunk­ tion des durch die Gleichspannungsquelle (SP) fließenden Stromes gebildet wird.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that before the evaluation of the AC component by a correlator, an autocorrelation of the time function of the current flowing through the DC voltage source (SP) is formed. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Zustandskriterium zur An­ zeige von Schienenbrüchen innerhalb des Gleisabschnittes (GA) verwendet wird.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the condition criterion for showing on rail breaks within the track section (GA) is used. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Zustandskriterium zur Anzeige des Belegungszustandes des Gleisabschnittes (GA) verwendet wird.5. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the status criterion for displaying the occupancy status of the track section (GA) is used. 6. Einrichtung nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Belegungskrite­ rium für den Gleisabschnitt (GA) durch eine Achszähl­ einrichtung gewonnen wird.6. Device according to claim 4, characterized in that in addition an occupancy criterion for the track section (GA) is obtained by an axle counting device. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zustandskriterium und das Belegungskriterium zu einem gemeinsamen Kriterium zusammengefaßt werden.7. Device according to claim 6, characterized in that the condition criterion and the occupancy criterion too can be summarized under a common criterion.