DE4432329A1 - Verfahren zur Zuglauf- und Fahrwegüberwachung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Verfahren ist aus der Europäischen Anmeldung EP 0 388 272 B1 bekannt. Zur Erkennung der Zugposition werden zahlreiche Sender und Empfängeranlagen längs der zu überwachenden Strecke installiert. Mit einem solchen System ist zwar die Identifikation von Zügen möglich, nicht jedoch die Überwachung des Zustands des Fahrwegs. Außerdem ist nur die Erkennung und Identifikation solcher Züge möglich, die mit derselben Sender- und Empfängertechnik ausgerüstet sind. Befindet sich auch nur ein nicht entsprechend ausgerüstetes Fahrzeug auf der Strecke, muß dieses System aufgegeben und zur herkömmlichen Blocksicherung mittels Haupt- und Vorsignal zurückgekehrt werden.

Ein Sensorsystem, welches eine Meßstrecke kontinuierlich überwacht, ist aus der internationalen Anmeldung WO 83/00744 bekannt. Bei diesem System werden Kräfte auf eine Ölleitung mit Hilfe einer optischen Faser gemessen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung von Bahngleisen anzugeben, daß ohne zusätzliche Mittel auch zur Überwachung des Zuglaufs einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands des Anspruchs 1 sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welches während des Zuglaufs auf der Eisenbahnstrecke anhand von elektrischen oder optischen Signalen erkennen läßt, ob ein Fehler im Gleisbett, in der Eisenbahnschiene oder ein Schaden an einem der Fahrzeuge oder der Radsätze vorliegt. Außerdem sollen aufgrund der Signale Position und Geschwindigkeit der Züge bestimmt und damit der Zuglauf überwacht und gesichert werden.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für die Überwachung von Hoch­ geschwindigkeitszügen und Hochgeschwindigkeitsfahrstrecken, bei welchen auch kleinste Fehler im Gleisbett, an der Schiene oder an den Fahrzeugen zu schweren Unfällen führen können.

Erfindungsgemäß werden beide Schienen eines Eisenbahngleissystems über ihre gesamte Länge mit einem dichten, kontinuierlich verteilten Sensorsystem ausgestattet, das es erlaubt, Ort und Geschwindigkeit der Züge, einzelner Wagen und einzelner Achsen zu verfolgen (zur Kontrolle der Anwesenheit des letzten Wagens, von Achsbrüchen, Radbrüchen und Entgleisungen). Zugleich erlaubt dieses Sensorsystem auch, Zustand und Sicherheit des Fahrwegs zu überwachen und insbesondere Schienenbrüche, Schwellenbrüche und Schraubenbrüche, fehlerhafte Gleislagen, hohlliegende Schwellen, Gleisverwerfungen, nachlassende Tragfähigkeit und Elastizität des Unterbaues, Veränderungen des Schotterbettes, Unterspülungen des Gleiskörpers und Sabotageakte (gelöste oder entwendete Schienen, Hindernisse auf dem Fahrweg) zu erkennen. Dabei sind wesentliche Merkmale dieser Erfindung, daß das Sensorsystem wagenunabhängig arbeitet, also nicht auf besonderen Vorrichtungen an den Wagen oder Rückmeldungen von diesen beruht, und daß es kontinuierlich über die Strecke verteilt ist, also nicht auf punktuellen Einrichtungen an der Strecke beruht, die durch ihren exponierten Aufbau anfälliger gegenüber Beschädigungen und Entwenden sind.

Das Sensorsystem arbeitet vorzugsweise mit einem Sensorband, welches sehr einfach aufgebaute Sensoren aufweist, die in kurzen Abständen längs des Sensorbandes angeordnet sind. Diese Sensoren können gemäß Unteranspruch 3 Drucksensoren sein, welche auf den Druck ansprechen, der entsteht, wenn ein Radsatz über die Stelle rollt, an der sich der Sensor an der Schiene befindet. Insbesondere ist es von Vorteil, eine Glasfaser zur Weiterleitung der Sensorsignale zu benutzen. Die Sensoren können aber auch gemäß Unteransprüchen 4, 5, 6 aufgebaut sein.

Durch den hierarchischen Aufbau des Sensorsystems ist es leicht möglich, Ort und Geschwindigkeit des Zuges auf der Strecke zu bestimmen und diese Information zur Zuglauf- und Fahrwegüberwachung weiterzuverarbeiten.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhil­ fenahme der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 den Gleisoberbau K mit zwischen Schiene und Schwelle befindlichen Sensorband;

Fig. 2 den Gleisoberbau K mit am Schienensteg angebrachtem Sensorband;

Fig. 3 den Gleisoberbau mit Sensorband und Streckenrechner sowie ein Beispiel für das Sensorsignal im Normalzustand und bei Schienenbruch und

Fig. 4 die hierarchische Anordnung der Auswerteeinrichtung der Sensorsignale.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Anordnung eines kontinuier­ lichen Sensorbandes 7, welches unter dem Schienenfuß anstelle von oder zusammen mit einer dort üblicherweise eingebauten elastischen Zwischenlage 8 (s. Fig. 2) angebracht ist. Die Schiene 1 ist an der Rippenplatte 5 mittels Klemmplatte 4 und Hakenschraube 2 befestigt. Der Gleisoberbau K wird durch die Schwelle 6 vervollständigt, auf welcher die Rippenplatte 5 mittels der Schwellenschraube 3 befestigt ist. In dem Sensorband befinden sich Drucksensoren 12 oder Verformungssensoren, welche beispielsweise als faseroptische Sensoren, als magnetoelastische Sensoren oder piezokeramische Sensoren ausgebildet sind. Diese Sensoren können in einem Band integriert auch seitlich am Schienensteg angebracht werden (s. Fig. 2). Das hat den Vorteil, daß man dieses Sensorband auch jederzeit nachrüsten kann, ohne die Hakenschraube, welche mittels der Klemmplatte die Schiene auf der Schwelle bzw. der Rippenplatte befestigt, zu lösen. Um Beschädigungen zu vermeiden, ist das Sensorband mit einem schlagfesten Mantel ausgerüstet.

Tritt an einer bestimmten Stelle des Fahrweges ein Gleisfehler auf, etwa ein Schienenbruch, wie er in Fig. 3 angenommen wird, so zeigt das Sensorsignal eine für die Art des Fehlers charakteristische Verände­ rung, welche im unteren Teil der Figur schematisch anhand eines Im­ pulsdiagramms dargestellt ist. Beim Passieren eines Zuges 9 werden die Sensorsignale vor der Bruchstelle stärker ansteigen und unmittelbar an der Bruchstelle 10 sprungartig abfallen. Bei normalem Gleiszustand hat man dagegen einen stetigen Signalverlauf. Gleisfehler wie hohlliegende Schwellen und Veränderungen des Schotterbettes erzeugen ebenfalls charakteristische Sensorsignale, aus denen neben dem Ort auch die Art des Gleisfehlers bestimmt werden kann. Dazu dient der Streckenrechner 11, welcher in Fig. 3 schematisch dargestellt ist. Solche Streckenrechner befinden sich in bestimmten Abständen längs der Strecke und erhalten ihre Signale von den Sensorkoordinatoren SKA, SKB . . . (s. Fig. 4), welche die einzelnen kleineren Streckenabschnitte A, B . . . überwachen, in dem sie die dort erzeugten Sensorsignale auffangen und für die Weiterverarbeitung im Streckenrechner 11 aufbereiten. Die Sensorkoordinatoren sorgen auch für die Stromversorgung der Sensoren bzw. Überwachung ihrer Funktion. Ein zur Überwachung geeignetes hierarchisches System ist in Fig. 4 dargestellt.

Die Reichweite der Signale bedingt eine längs der Strecke durchgeführte Aufteilung des Sensorbandes in Abschnitte, in welchen jeweils die Si­ gnale aufbereitet bzw. mit Zwischenverstärkern verstärkt werden. Damit kann die Dämpfung der Sensorsignale ausgeglichen werden.

Falls ein Gleisfehler vorliegt, in dem beispielsweise die Schwellen hohl­ liegen oder durch mangelnde Elastizität des Unterbaus bei Durchfahrt des Zuges eine Abweichung vom normalen Impulsdiagramm auftritt, las­ sen sich Hinweise auf die Art des Fehlers und den betroffenen Streckenabschnitt gewinnen. Dadurch werden die Streckenwartungskosten gesenkt.

Claims (6)

1. Verfahren der Zuglauf- und Fahrwegüberwachung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleis (1) über seine gesamte Länge mit einem dichten, den Fahrweg lückenlos überwachenden Sensorsystem ausgestattet ist, welches kontinuierlich Ort und Geschwindigkeit aller auf der Strecke befindlichen Fahrzeuge aufnimmt und weitermeldet, ohne daß es einer Kommunikation zwischen Fahrzeug (9) und Über­ wachungseinrichtung oder einer von dem Fahrzeug ausgehenden aktiven Positionsmeldung bedarf.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem neben Ort und Geschwindigkeit der Fahr­ zeuge (9) auch den Zustand des Fahrwegs aufnimmt und weiter­ meldet, indem es das Druck- und Belastungsprofil der Schiene (1) aufnimmt und damit Elastizität und Festigkeit des Gleisunterbaus sowie die korrekte Gleislage und die Festigkeit der Schwellen (6) zu überwachen erlaubt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem Drucksensoren (12) aufweist, welche den Schwellengegendruck zwischen Schiene (1) und Schwelle (6) aufnehmen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem magnetoelastische Sensoren aufweist, welche in der Form eines kontinuierlichen Sensorbandes (7) an der Schiene (1) angebracht werden und die auf die Schiene einwirkenden Auf­ lagerkräfte und Biegemomente aufnehmen.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorband (7) ein kontinuierliches faseroptisches Band darstellt, welches zwischen Schiene (1) und Schwellen (6) in Verbindung mit oder an Stelle der dort eingebauten elastischen Zwischenlagen (8) geführt wird und an jeder Schwelle den Schwellengegendruck zwischen Schiene (1) und Schwellen (6) aufnimmt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem Schwingungssensoren aufweist, die die von den Radsätzen der Fahrzeuge auf die Schiene übertragenen elastischen Achsschwingungen aufnehmen und aus Intensität und Form dieser Schwingungen die Elastizität und Festigkeit des Gleisunterbaus, die korrekte Gleislage, sowie den Zustand der Fahrzeuge und ihrer Radsätze zu überwachen erlauben.