EP1741612A2 - Verfahren und Anordnung zur Überwachung des Belegungszustandes einer Weiche oder eines Gleisbereichs - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur Überwachung des Belegungszustandes einer Weiche oder eines Gleisbereichs Download PDF

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EP1741612A2
EP1741612A2 EP06115772A EP06115772A EP1741612A2 EP 1741612 A2 EP1741612 A2 EP 1741612A2 EP 06115772 A EP06115772 A EP 06115772A EP 06115772 A EP06115772 A EP 06115772A EP 1741612 A2 EP1741612 A2 EP 1741612A2
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rail vehicle
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busy
switching
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Wolfgang Eue
Frank Gertler
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    • B61L11/00—Operation of points from the vehicle or by the passage of the vehicle
    • B61L11/08—Operation of points from the vehicle or by the passage of the vehicle using electrical or magnetic interaction between vehicle and track
    • B61L2011/086—German radio based operations, called "Funkfahrbetrieb" [FFB]

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the occupancy state of a switch or a track area, wherein a track section is designed as a resonant circuit and during the driving of the track section by a rail vehicle detects a damping and resonance frequency change of the resonant circuit and by means of an evaluation, in particular a controller is evaluated and a corresponding arrangement, a rail vehicle and a monitoring device.
  • the track section may not be cleared until the metal mass of the last carriage has left the effective area.
  • This effective range is a 6 to 12m long track section, which is formed by means of a capacitive connection between the rails and the inductances of the rails as a resonant circuit.
  • An external evaluation device detects damping and resonance frequency changes during vehicle travel, which are emphasized by axle short circuit and damping by the iron mass of the car body. Since a Achskurz gleich when driving through a road vehicle, for example, at a railroad crossing, can not be done, resulting in a distinctness of wheeled and rail vehicles.
  • the problem is avoided by guiding the two-way vehicle over roads, if possible. Any fault conditions in the safety equipment for monitoring the occupancy state are eliminated with auxiliary actions.
  • the invention has for its object to overcome these disadvantages and to provide a method and an arrangement of the generic type, which are characterized by improved recognizability of rail vehicles with poor AchskurzQuery.
  • the object is achieved by the rail vehicle sends a signal to the evaluation, which acts on a busy threshold and / or a temporal behavior of the evaluation and / or the evaluation switches directly into the busy state.
  • the rail vehicle By emitting this signal of special quality, the rail vehicle causes the evaluation device to switch its operating mode and enables occupancy reporting with sufficient metal masses even without axle short circuit.
  • the frequency band for which the receiver circuits of the track circuit are particularly susceptible i. H. consistent, are, used.
  • Other frequency bands would be inappropriate, but also possible.
  • the special quality signal may be a continuous signal or a pulsed signal.
  • a pulsed signal - for example 100 ms transmission and 900 ms pause - has the advantage that the transmitter requires less energy.
  • the pulse / pause ratio it is very easy to prevent possible interference with other devices.
  • the sole figure shows a block diagram of a turnout circuit correlation detector in conjunction with a two-way vehicle.
  • the illustrated embodiment is based on the substantially reduced correlation detector according to DE 103 20 680 A1 based.
  • other detector circuits could be extended by the two-way function.
  • a track circuit 1 which forms a resonant circuit of inductance-forming rail portions 2a and 2b and a capacitor 3.
  • a low-frequency signal with a frequency of 20 to 30 Hz is coupled.
  • a controller 4 which is connected via a frequency generator 5 and an output stage 6 for amplifying the frequency signal to the track circuit 1.
  • the unamplified input signal and an output signal of the track circuit 1 are fed to a synchronous rectifier 7, which virtually superimposes the two signals and generates a DC-correlation signal.
  • This DC-correlation signal is supplied to the controller 4 via a low-pass filter 8. Both the sequence control and the evaluation of the correlation voltage U correlation is carried out by the controller 4.
  • the track circuit 1 is driven by a heavy rail vehicle, resulting from Achskurz gleich and the iron masses of the car body a significant damping of the resonant circuit, so that the decoupled signal is significantly different from different from the injected signal. This difference is detected by correlation of the two signals by means of the synchronous rectifier 7 and fed to the controller 4 for level evaluation. Finally, the controller 4 generates an output signal which activates a free or busy message 9 of the considered track section.
  • the controller 4 may be connected to a diagnostic module 10, which polls certain parameters, and / or a diagnostic device 11, which evaluates controller states.
  • a light two-way vehicle 12 is extended by an antenna 13 and a generator 14 for generating a particularly qualified signal.
  • the antenna 12 is provided with a directional characteristic fitted and mounted down in the track body mounted. For large vehicles, the attachment of two antennas or generator-antenna combinations each at the ends may be useful.
  • the two-way vehicle 12 approaches the track section with generator 14 activated.
  • the generator 14 is always active when the two-way vehicle 12 is active. Activation of the generator 14 exclusively while driving would also be possible.
  • the emitted signal of particular quality is received by the receiver circuits of the switch-lock correlation detector and supplied to an evaluation by the controller.
  • the illustrated embodiment is only designed so that the signal has a single frequency, possibly with an amplitude modulation. If the special quality of the signal consists in a frequency modulation, a frequency mix, a modulated data stream or other more complex changes, more complex evaluations must be used.
  • the received signal is passed over a bandpass 15 and subjected to a peaking rectification 16. As soon as the controller 4 recognizes the approach of the two-way vehicle 12 when analyzing the signal U ZWF , it switches its operating mode to two-way vehicle recognition .
  • the invention is not limited to the embodiment given above. Rather, a number of variants are conceivable, which make use of the features of the invention even with fundamentally different type of execution.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung des Belegungszustandes einer Weiche oder eines Gleisbereichs, wobei ein Gleisabschnitt als Schwingkreis ausgebildet ist und während der Befahrung des Gleisabschnitts durch ein Schienenfahrzeugs eine Dämpfungs- und Resonanzfrequenzänderung des Schwingkreises detektiert und mittels einer Auswerteeinrichtung, insbesondere eines Controllers (4), ausgewertet wird. Um die Erkennbarkeit von Schienenfahrzeugen mit schlechtem Achskurzschluss zu verbessern, sendet das Schienenfahrzeug ein Signal an die Auswerteeinrichtung, wobei das Signal eine Belegtschwelle und/oder eine zeitliches Verhalten der Auswerteeinrichtung beaufschlagt und/oder die Auswerteeinrichtung direkt in den Belegtzustand umschaltet.

Description

  • Verfahren und Anordnung zur Überwachung des Belegungszustandes einer Weiche oder eines Gleisbereichs
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Belegungszustandes einer Weiche oder eines Gleisbereichs, wobei ein Gleisabschnitt als Schwingkreis ausgebildet ist und während der Befahrung des Gleisabschnitts durch ein Schienenfahrzeug eine Dämpfungs- und Resonanzfrequenzänderung des Schwingkreises detektiert und mittels einer Auswerteeinrichtung, insbesondere eines Controllers, ausgewertet wird sowie eine entsprechende Anordnung, ein Schienenfahrzeug und eine Einrichtung zur Überwachung.
  • Bei Weichensteuerungen muss gewährleistet sein, dass ein nachfolgendes Fahrzeug die Weiche nicht umstellen kann, wenn sich noch ein vorausfahrendes Fahrzeug im Bereich der Weiche befindet. Unabhängig von der Zuglänge darf der Gleisabschnitt erst wieder freigemeldet werden, wenn die Metallmasse des letzten Wagens den Wirkbereich verlassen hat. Dieser Wirkbereich ist ein 6 bis 12m langer Gleisabschnitt, der mittels einer kapazitiven Verbindung zwischen den Schienen und den Induktivitäten der Schienen als Schwingkreis ausgebildet ist. Eine externe Auswerteeinrichtung detektiert Dämpfungs- und Resonanzfrequenzänderungen während der Befahrung durch ein Schienenfahrzeug, die durch Achskurzschluss und Bedämpfung durch die Eisenmasse des Wagenkastens hervorgehoben werden. Da ein Achskurzschluss bei Befahrung durch ein Straßenfahrzeug, beispielsweise an einem Bahnübergang, nicht erfolgen kann, ergibt sich eine Unterscheidbarkeit von Rad- und Schienenfahrzeugen.
  • Aus der DE 103 20 680 A1 ist eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der eine Detektion der Dämpfugns- und Resonanzfrequenzänderung durch Korrelation der in den Gleiskreis ein- und ausgekoppelten Signale erfolgt. Die Differenzierung zwischen Gleiskreisbeeinflussung durch Achskurzschluss oder Eisenmasse erfolgt durch Bewertung der Höhe der Korrelationsspannung. Voraussetzung für die Belegtmeldung von Gleisabschnitten ist bei der bekannten Lösung ein guter Achskurzschluss zwischen den Schienen. Erst nachdem der Achskurzschluss erfolgte, kann auch bei schon herausgefahrenen Achsen allein durch die Metallmasse eines Schienenfahrzeugs die Belegtmeldung aufrechterhalten werden. Eine Reaktion allein durch Metallmassen ist unerwünscht, da dann bei ebenengleichem Verkehr auch Straßenfahrzeuge belegen könnten. Auf diese Weise kann zwischen Schienenfahrzeug und Straßenfahrzeug unterschieden werden. Nicht möglich ist die Erkennung von Schienenfahrzeugen mit schlechtem Achskurzschluss. Das betrifft insbesondere Zweiwegefahrzeuge, die Schienen- und Straßenfahrzeuge sind. Meist sind Zweiwegefahrzeuge nur mit kleinen Hilfsrädern ausgerüstet und haben auf dem Weg zur Einsatzstelle oftmals ein zu geringes Gesamtgewicht, um einen ausreichenden Achskurzschluss zu bewirken. Die Metallmasse eines Zweiwegefahrzeugs reicht hingegen üblicherweise aus, um eine einmal erfolgte Belegtmeldung anforderungsgerecht aufrechtzuerhalten.
  • Dem Problem wird ausgewichen, indem das Zweiwegefahrzeug - wenn möglich - über Straßen geführt wird. Etwaige Fehlerzustände in den sicherungstechnischen Anlagen für die Überwachung des Belegungszustandes werden mit Hilfshandlungen beseitigt.
  • Außerdem gehen Bestrebungen dahin, durch Modifikationen an den Fahrwerken eine Verbesserung des Achskurzschlusses zu erreichen. Diese Modifikationen sind sehr aufwendig und wenig wirksam.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren sowie eine Anordnung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die sich durch verbesserte Erkennbarkeit von Schienenfahrzeugen mit schlechtem Achskurzschluss auszeichnen.
  • Verfahrensgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem das Schienenfahrzeug ein Signal an die Auswerteeinrichtung sendet, das eine Belegtschwelle und/oder ein zeitliches Verhalten der Auswerteeinrichtung beaufschlagt und/oder die Auswerteeinrichtung direkt in den Belegtzustand umschaltet.
  • Durch die Aussendung dieses Signals besonderer Qualität veranlasst das Schienenfahrzeug die Auswerteeinrichtung zu einer Umschaltung seiner Betriebsart und ermöglicht eine Belegtmeldung bei ausreichenden Metallmassen auch ohne Achskurzschluss.
  • Im einfachsten Fall besteht eine Betriebsart Zweiwegefahrzeugerkennung allein in der Umschaltung der Belegtschwelle von Achskurzschluss-Niveau, d. h. starker Dämpfung des Gleiskreises, auf Metallmasse-Niveau d. h. mittlere Dämpfung des Gleiskreises.
  • Es ist jedoch auch möglich, schon allein bei Detektion des besonders qualifizierten Signals des Zweiwegefahrzeugs den Belegtzustand einzunehmen.
  • Weiterhin ist es auch realisierbar, eine möglicherweise garantierte niedrigere Maximalgeschwindigkeit solcher Fahrzeuge auszunutzen und Filtercharakteristiken innerhalb und/oder außerhalb der Auswerteeinrichtung, insbesondere eines Controllers, entsprechend umzustellen und/oder Verzögerungszeiten bis zum Annehmen des Belegtzustandes oder dem Verlassen desselben umzuschalten. Der Erfolg wäre eine wesentlich bessere Anpassung an die Unzulänglichkeiten dieser Problemfahrzeuge. Im einfachsten Fall würde beim Verlassen des Gleisabschnitts der Belegtzustand verlassen, wenn keine ausreichend große Metallmasse mehr detektiert wird. Denkbar ist jedoch auch, den Belegtzustand zusätzlich solange aufrecht zu erhalten, wie ein bestimmter Empfangspegel des besonders qualifizierten Signals des Zweiwegefahrzeugs anliegt.
  • Zweckmäßigerweise wird das Frequenzband, für das die Empfängerschaltungen des Gleiskreises besonders empfänglich, d. h. durchgängig, sind, verwendet. Andere Frequenzbänder wären unzweckmäßig, aber auch möglich.
  • Das Signal besonderer Qualität kann ein Dauersignal oder ein gepulstes Signal sein. Ein gepulstes Signal - beispielsweise 100 ms Senden und 900 ms Pause - hat den Vorteil, dass der Sender weniger Energie benötigt. Außerdem lässt sich durch Wahl des Puls/Pausenverhältnisses eine eventuelle Störung anderer Einrichtungen sehr leicht verhindern.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachfolgend anhand einer figürlichen Darstellung näher erläutert.
  • Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild eines Weichensperrkreis-Korrelationsdetektors in Verbindung mit einem Zweiwegefahrzeug.
  • Dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt ein auf das wesentliche reduzierter Korrelationsdetektor gemäß DE 103 20 680 A1 zugrunde. Es könnten jedoch auch andere Detektorschaltungen um die Zweiwegefunktion erweitert werden.
  • Dargestellt ist ein Gleiskreis 1, der einen Schwingkreis aus Induktivitäten bildenden Schienenbereichen 2a und 2b und einem Kondensator 3 bildet. In diesen Gleiskreis 1 wird ein NF-Signal mit einer Frequenz von 20 bis 30 Hz eingekoppelt. Dazu dient ein Controller 4, der über einen Frequenzgenerator 5 und eine Endstufe 6 zur Verstärkung des Frequenzsignals mit dem Gleiskreis 1 verbunden ist. Das unverstärkte Eingangssignal und ein Ausgangssignal des Gleiskreises 1 sind auf einem Synchrongleichrichter 7 geführt, der die beiden Signale quasi überlagert und ein Gleichspannungs-Korrelationssignal erzeugt. Dieses Gleichspannungs-Korrelationssignal wird über einen Tiefpassfilter 8 dem Controller 4 zugeführt. Sowohl die Ablaufsteuerung als auch die Bewertung der Korrelationsspannung UKorrelation erfolgt durch den Controller 4. Wird der Gleiskreis 1 durch ein schweres Schienenfahrzeug befahren, resultiert durch Achskurzschluss und durch die Eisenmassen des Wagenkastens eine erhebliche Dämpfung des Schwingkreises, so dass das ausgekoppelte Signal sich signifikant von dem eingekoppelte Signal unterscheidet. Dieser Unterschied wird durch Korrelation der beiden Signale mittels des Synchrongleichrichters 7 detektiert und zur Pegelauswertung dem Controller 4 zugeführt. Letztlich erzeugt der Controller 4 ein Ausgangssignal, das eine Frei- oder Besetztmeldung 9 des betrachteten Gleisabschnittes ansteuert. Außerdem kann der Controller 4 mit einem Diagnosemodul 10, welches bestimmte Parameter abfragt, und/oder einer Diagnoseeinrichtung 11, welche Controllerzustände auswertet, verbunden sein.
  • Ein leichtes Zweiwegefahrzeug 12 wird um eine Antenne 13 und einen Generator 14 zur Erzeugung eines besonders qualifizierten Signals erweitert. Die Antenne 12 wird mit einer Richtcharakteristik versehen und nach unten in den Gleiskörper gerichtet montiert. Bei großen Fahrzeugen kann die Anbringung von zwei Antennen bzw. Generator-Antennen-Kombinationen jeweils an den Enden sinnvoll sein.
  • Zunächst nähert sich das Zweiwegefahrzeug 12 dem Gleisabschnitt mit aktiviertem Generator 14. Üblicherweise ist der Generator 14 immer aktiv wenn das Zweiwegefahrzeug 12 aktiv ist. Eine Aktivierung des Generators 14 ausschließlich bei Fahrt wäre aber auch möglich. Das ausgesendete Signal besonderer Qualität wird von den Empfängerschaltungen des Weichensperrkreis-Korrelationsdetektors empfangen und einer Auswertung durch den Controller zugeführt. Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist nur dafür ausgelegt, dass das Signal eine einzige Frequenz, gegebenenfalls mit einer Amplitudenmodulation, hat. Sollte die besondere Qualität des Signals in einer Frequenzmodulation, einem Frequenzgemisch, einem aufmodulierten Datenstrom oder sonstigen komplexeren Veränderungen bestehen, sind entsprechend komplexere Auswertungen einzusetzen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das empfangene Signal über einen Bandpass 15 geführt und einer Spitzenwertgleichrichtung 16 unterzogen. Sobald der Controller 4 bei Analyse des Signals UZWF die Annäherung des Zweiwegefahrzeugs 12 erkennt, schaltet er seine Betriebsart auf Zweiwegefahrzeugerkennung um.
  • Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorstehend angegebene Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Überwachung des Belegungszustandes einer Weiche oder eines Gleisbereichs, wobei ein Gleisabschnitt als Schwingkreis ausgebildet ist und während der Befahrung des Gleisabschnitts durch ein Schienenfahrzeug eine Dämpfungs- und Resonanzfrequenzänderung des Schwingkreises detektiert und mittels einer Auswerteeinrichtung, insbesondere eines Controllers (4), ausgewertet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Schienenfahrzeug ein Signal an die Auswerteeinrichtung sendet, das eine Belegtschwelle und/oder ein zeitliches Verhalten der Auswerteeinrichtung beaufschlagt und/oder die Auswerteeinrichtung direkt in den Belegtzustand umschaltet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein gepulstes Signal gesendet wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Schienenfahrzeug das Signal mit einer Richtcharakteristik in den Gleiskörper abstrahlt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Schienenfahrzeug das Signal in einem Frequenzbrand abstrahlt, für das der Schwingkreis besonders empfänglich ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Schienenfahrzeug ein amplitudenmoduliertes Signal einer einzigen Frequenz abstrahlt.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Signal eines als Straßen- und Schienenfahrzeug ausgebildeten Zweiwegefahrzeugs (12) die Belegtschwelle der Auswerteeinrichtung von Achskurzschluss-Niveau, d. h. starker Dämpfung des Schwingkreises, auf Metallmasse-Niveau, d. h. mittlerer Dämpfung des Schwingkreises, umschaltet.
  7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Schienenfahrzeug Sendemittel zum Senden eines Signals an die Auswerteeinrichtung aufweist und dass die Auswerteeinrichtung Empfangsmittel zum Empfangen des Signals mit nachgeschalteten ersten Umschaltmitteln zur Umschaltung einer Belegtschwelle und/oder zweiten Umschaltmitteln zur Änderung eines zeitlichen Verhaltnes und/oder dritten Umschaltmitteln zur direkten Umschaltung in den Belegtzustand aufweist.
  8. Schienenfahrzeug
    gekennzeichnet durch
    eine Sendeeinrichtung zum Senden eines Signals an eine Einrichtung zur Überwachung des Belegtzustandes einer Weiche oder eines Gleisbereichs.
  9. Schienenfahrzeug nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Sendeeinrichtung mindestens einen Generator (12) und eine Antenne (13) aufweist.
  10. Einrichtung zur Überwachung des Belegtzustandes einer Weiche oder eines Gleisbereichs,
    gekennzeichnet durch
    Empfangsmittel zum Empfang eines von einem Schienenfahrzeug gesendeten Signals mit nachgeschalteten ersten Umschaltmitteln zur Umschaltung einer Belegtschwelle und/oder zweiten Umschaltmitteln zur Änderung eines zeitlichen Verhaltnes und/oder dritten Umschaltmitteln zur direkten Umschaltung in den Belegtzustand.
EP06115772A 2005-06-24 2006-06-21 Verfahren und Anordnung zur Überwachung des Belegungszustandes einer Weiche oder eines Gleisbereichs Not-in-force EP1741612B1 (de)

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