WO1998004446A1 - Method for monitoring the mounted position of wheel sensors for railway facilities, and device for implementing this method - Google Patents

Method for monitoring the mounted position of wheel sensors for railway facilities, and device for implementing this method Download PDF

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WO1998004446A1
WO1998004446A1 PCT/DE1997/001584 DE9701584W WO9804446A1 WO 1998004446 A1 WO1998004446 A1 WO 1998004446A1 DE 9701584 W DE9701584 W DE 9701584W WO 9804446 A1 WO9804446 A1 WO 9804446A1
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sensor
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Harald Schmidt
Dirk Zimmermann
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61L1/02—Electric devices associated with track, e.g. rail contacts
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    • B61L1/169—Diagnosis

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device for performing this method.
  • Wheel sensors to which this method is to be applied are known, for example, from DE 36 43 970 C2 and from Signal + Draht 77 (1985) 4, pages 72 to 77.
  • the wheel sensor known from DE 36 43 970 C2 reacts in a predetermined manner to the passing of a railway wheel by damping an oscillating circuit. As a result of this damping, the oscillator voltage applied to the oscillator circuit drops noticeably, so that a direct voltage derived from it falls below a predetermined reference voltage.
  • a comparator designed as an operational amplifier responds to this with a sensor message characterizing the wheel passage to an evaluation device.
  • the wheel sensor known from Signal + wire is a transmitter / receiver arrangement in which the passing vehicle wheels temporarily change, preferably increase, the coupling between the cooperating transmitting and receiving coils of the arrangement. If predetermined threshold values are exceeded or undershot, sensor messages are also sent to an evaluation device. There are also wheel sensors in which the one picked up by the oscillator Electricity changed significantly when driving on. In the case of such wheel sensors, a sensor voltage is derived from the current consumed and evaluated in a threshold switch.
  • wheel sensors which are designed in such a way that an evaluation device can recognize the correct arrangement of the wheel sensor on a travel rail. This is done in such a way that the wheel sensor reacts to the removal from the running rail as to the stopping of a vehicle wheel above the sensor.
  • Different measures to trigger such messages are e.g. B. DE 33 13 805 C2, DE 38 08 484 AI and DE 43 25 018 AI.
  • the known facilities for Installation monitoring of wheel sensors require additional sensor technology.
  • the object of the present invention is to provide a method according to the preamble of claim 1 and a device for carrying out this method, which makes it possible to monitor the cultivation without an additional outlay on sensors.
  • the invention is based on the knowledge that a wheel sensor is influenced not only by the vehicles passing by, but also by the rail on which it is mounted. Due to its iron mass, this track causes a basic damping of the oscillator circuit or a basic coupling between the transmitting and receiving coils of a wheel sensor. The invention now makes the disappearance of the basic damping or the basic coupling at
  • the invention solves the task of cultivation monitoring by applying the characterizing features of claim 1 and claim 2.
  • the invention is explained below with reference to an embodiment shown in the drawing.
  • the drawing shows in 1 shows a wheel sensor according to the invention and in
  • FIG. 1 schematically shows an LC oscillator OSZ with an oscillating circuit SK, the inductance of which is damped both by the travel rail, not shown, on which the sensor containing the oscillator is arranged, and by vehicle wheels passing by.
  • a voltage proportional to the current consumption of the oscillator or the voltage present at the oscillating circuit of the oscillator is rectified, possibly divided down and fed via an amplifier V to the one input of a threshold switch SW as sensor voltage Us.
  • a DC reference voltage Urefl is present at the other input of the threshold switch. This reference DC voltage is selected so that it is a certain amount lower than the sensor voltage Us when the sensor is not influenced by a vehicle wheel and is mounted on the travel rail.
  • the threshold switch SW reacts to the sensor voltage level exceeding or falling below the reference voltage level by opening or closing a switch S4 for outputting sensor messages via the output Off to an evaluation device (not shown).
  • the invention provides for the known sensor described above to be modified such that the switching threshold of the threshold switch is changed periodically.
  • the level of the reference voltage Urefl is temporarily raised to the level Uref2 or the reference voltage Urefl is temporarily increased by the higher reference voltage Uref2 puts. This happens via a symbolically indicated
  • Switch S2 which is controlled by a clock generator TG.
  • the reference voltage Uref2 is much shorter than the pulse train time t2 of the clock signals of the clock generator and this is significantly shorter than the shortest possible wheel influence time.
  • the temporal relationships can be seen from the diagrams in FIG. 2.
  • the level Urefl symbolizes the reference voltage that has previously been supplied to the threshold switch SW for evaluating the sensor voltage Us and that is a certain amount below the sensor voltage that is set from the outside when the sensor is not influenced. If the sensor voltage drops below the reference voltage Urefl, the threshold switch switches the output switch S4 to the other switching position, so that there is a positive potential at the output Off as a sign of a sensor influence.
  • line 1 shows the sensor voltage Us when the sensor is influenced by the running rail but not by a vehicle wheel, when the sensor is additionally influenced by a vehicle wheel and when the sensor is unaffected and removed from the running rail.
  • the sensor voltage Us is above the reference voltage Urefl when the vehicle is not in use but when it is installed, below the reference voltage Urefl when the sensor is used and above the reference voltage Uref2 sensed according to the invention when the sensor is sufficiently far from the rail.
  • the common representation of the reference voltages acting on the threshold value scarf at measuring point 1 and the sensor voltages in line 1 of FIG. 2, the voltages occurring at the other measuring points 2 to 6 can easily be checked.
  • the threshold switch SW When the sensor is not used but is mounted on the rail, the threshold switch SW only has potential at its output 2 if the reference voltage Uref2 is supplied to its input, because this then exceeds the sensor voltage Us supplied by the oscillator.
  • a storage capacitor C is charged via a decoupling diode D. This capacitor discharges slightly again by a certain amount during the connection of the reference voltage Urefl due to the load from the control power with the output switch S4, until it is recharged when the reference voltage Uref 2 is subsequently switched on.
  • the voltage curve occurring at the storage capacitor C is shown in line 3 of FIG. 2.
  • the switch-on time tl of the reference voltage Rref2 need only be so long that the threshold switch can react to it and charge the storage capacitor.
  • a wheel signal appearing asynchronously to the clock of the clock generator is then not significantly distorted; The prerequisite for this is that the wheel signal is present for a much longer time than the test pulse.
  • Typical test pulse durations are 1 ms, the shortest possible wheel influence times are 4 ms.
  • the pause between the test pulses for mounting monitoring is dimensioned such that the voltage on the storage capacitor C can hold the output switch S4 in the switched-on state until the next recharge.
  • the wheel sensor If the wheel sensor is damped by a passing vehicle wheel, the sensor voltage drops to a value below the reference voltage Urefl.
  • the reference voltages Urefl and Uref2 which are alternately supplied to the threshold value switch during driving, are both greater than the then lowered sensor voltage, so that the threshold value switch has a positive potential at its output for the duration of the driving, see line 2 in FIG. 2.
  • the voltage at the charging capacitor C is also constant because the control power for the switch S4 is applied by the threshold switch.
  • the potential present at the output of the threshold switch in the longer term when the sensor is driven leads via a timer T3 with low-pass behavior after a switching time t3 impressed upon it to trigger a switch S3.
  • the controlled switch S3 causes this
  • the switching time t3 impressed on the timing element T3 is a certain amount greater than the pulse duration tl of the clock pulses of the clock generator TG, i. H. the relatively short output signals of the threshold switch (test pulses) fed to the timing element T3 when the sensor is not influenced do not lead to the setting of the switch S3, in contrast to the significantly longer activation of the timing element T3 during sensor travel.
  • Switch S3 is closed, but the storage capacitor C does not discharge via the resistor R3 because it is continuously recharged by the threshold switch during the driving event, so that immediately after the switch S3 is opened, a sufficiently high control voltage is again available for control.
  • output switch S4 is available.
  • the timing element T3 can also be connected in a manner known per se to a pulse shaper upstream of the switch S3 for normalizing wheel impulses. Such pulse shapers always form wheel impulses of the same length on the output side regardless of the wheel speed of the vehicle wheels triggering the wheel impulses or they deliver wheel impulses a certain minimum duration.
  • the threshold value switch SW does not provide any switching potential on the output side, via which the storage capacitor slowly discharging via the output switch S4 could be recharged. If the control voltage available at measuring point 4 falls below a predefined threshold value, the output switch S4 opens and thus switches positive potential to the output Off of the sensor. The corresponding voltage curve is shown in line 6 of FIG. 2. The removal of the sensor from the running rail is thus noticeable to the evaluation device in the same way as a vehicle wheel that has stopped above the sensor. The one or more adjacent track sections operated by the sensor are or remain reported to be occupied, so that further train journeys can be blocked from the signal box via the faulty sensor.
  • the wheel sensor designed according to the invention can be used both as
  • Single sensor z. B. for triggering switching operations at level crossings or for wheel detection in railroad shunting systems as well as a multiple sensor for redundant, direction-dependent detection of traffic events.
  • the latter has the advantage that even in the event of a total failure of a wheel sensor, the wheel detection and attachment monitoring can still be carried out by a remaining wheel sensor of the sensor system.
  • the sensor can be used advantageously wherever wheel sensors are to be attached to rails, preferably in railway, subway and S-Bru, as well as tram systems.
  • the checking of the mounting state of a wheel sensor provided according to the invention can also advantageously be carried out for wheel sensors which consist of a transmitter / receiver arrangement which can be influenced by the vehicle wheels.
  • each inspection event usually leads to an increase in the received voltage compared to the unaffected state, while the failure or the distance of the transmitter or the receiver from the travel rail leads to a reduction in the received voltage compared to the uninfluenced state.
  • the amplitude of the reference voltage, with which the received voltage is to be compared, is to be reduced by the test pulses to a value which is below the sensor voltage as it occurs when the transmitter / receiver arrangement is properly mounted and is influenced by the wheel.

Abstract

Besides a sensor voltage (Us) derived from the current consumption of the oscillator (OSZ), the voltage applied to the oscillator, or the receiving voltage of a receiver, a first and second reference voltages (Uref1, Uref2) are fed alternately to the threshold-value switch (SW) of the wheel sensor; the sensor voltage is evaluated using them. The first reference voltage designates the switching threshold at which the threshold-value switch switches in the event of a vehicle passage, and the second reference voltage (Uref2) lies between the sensor voltage established when no vehicle passes the wheel sensor, and the sensor voltage that is established if the sensor is removed from the rail. By means of the cyclical application of the two reference voltages, in conjunction with a storage capacitor (C) fed by the threshold-value switch (SW), a check is made of whether the sensor has been removed from the rail. In this case, the storage capacitor, which is otherwise recharged via the threshold-value switch, discharges, causing a passage signal to be outputted to an evaluation device if the voltage drops below a pre-set level.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zur Anbauüberwachung von Radsensoren für Bahnanlagen und Einrichtung zur Durchführung dieses VerfahrensProcess for monitoring the mounting of wheel sensors for railway systems and device for carrying out this process
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Radsensoren, auf die dieses Verfahren angewendet werden soll, sind beispielsweise aus der DE 36 43 970 C2 sowie aus Signal + Draht 77 (1985)4, Seiten 72 bis 77 bekannt.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device for performing this method. Wheel sensors to which this method is to be applied are known, for example, from DE 36 43 970 C2 and from Signal + Draht 77 (1985) 4, pages 72 to 77.
Der aus der DE 36 43 970 C2 bekannte Radsensor reagiert in vorgegebener Weise auf das Vorüberlaufen eines Eisenbahnrades durch Bed mpfen eines Oszillatorschwingkreises. Als Folge dieser Bedämpfung sinkt die am Oszillatorschwingkreis anstehende Oszillatorspannung merklich ab, so daß eine aus ihr abgeleitete Gleichspannung eine vorgegebene Referenzspannung unterschreitet. Ein als Operationsverstärker ausgebildeter Vergleicher reagiert darauf mit einer die Radpassage kennzeichnenden Sensormeldung an eine Bewertungseinrichtung.The wheel sensor known from DE 36 43 970 C2 reacts in a predetermined manner to the passing of a railway wheel by damping an oscillating circuit. As a result of this damping, the oscillator voltage applied to the oscillator circuit drops noticeably, so that a direct voltage derived from it falls below a predetermined reference voltage. A comparator designed as an operational amplifier responds to this with a sensor message characterizing the wheel passage to an evaluation device.
Bei dem aus Signal + Draht bekannten Radsensor handelt es sich um eine Sender- /Empfängeranordnung, bei der die vorüber- laufenden Fahrzeugräder die Kopplung zwischen den zusammenwirkenden Sende- und Empfangsspulen der Anordnung vorübergehend verändern, vorzugsweise erhöhen. Beim Über- oder Unterschreiten vorgegebener Schwellwerte werden auch hier Sensormeldungen an eine Bewertungseinrichtung gegeben. Es gibt auch Radsensoren, bei denen sich der vom Oszillator aufgenommene Strom beim Befahren deutlich verändert. Bei solchen Radsensoren wird aus dem aufgenommenen Strom eine Sensorspannung abgeleitet und in einem Schwellwertschalter bewertet.The wheel sensor known from Signal + wire is a transmitter / receiver arrangement in which the passing vehicle wheels temporarily change, preferably increase, the coupling between the cooperating transmitting and receiving coils of the arrangement. If predetermined threshold values are exceeded or undershot, sensor messages are also sent to an evaluation device. There are also wheel sensors in which the one picked up by the oscillator Electricity changed significantly when driving on. In the case of such wheel sensors, a sensor voltage is derived from the current consumed and evaluated in a threshold switch.
Im rauhen Eisenbahnbetrieb kann es gelegentlich vorkommen, daß sich durch die Erschütterungen beim Passieren von Fahrzeugrädern die Befestigungsmittel lösen, mit denen ein Radsensor an einer Fahrschiene montiert ist. Auch ist der Fall nicht auszuschließen, daß bei Instandhaltungsarbeiten ein Radsensor von der Fahrschiene abgenommen wird und daß anschließend vergessen wird, diesen Radsensor wieder zu montieren oder zu justieren. Es hat auch schon Fälle gegeben, wo ein Radsensor durch von den vorüberlaufenden Fahrzeugen herabhängende Teile oder durch Entgleisen eines Fahrzeugs von einer Fahrschiene abgerissen wurde, ohne daß der Sensor selbst dabei zu Bruch ging. In allen diesen Fällen sind Radsensoren, obgleich sie elektrisch voll funktionsfähig sind, nicht mehr in der Lage, auf vorüberlaufende Fahrzeugräder zu reagieren. Für eine Bewertungseinrichtung ist der Ausfall ei- nes derartigen Sensors nicht ohne weiteres erkennbar.In rough railway operations, it can occasionally happen that the fastenings with which a wheel sensor is mounted on a running rail are loosened by the vibrations when passing vehicle wheels. It cannot be ruled out that a wheel sensor is removed from the track during maintenance work and that it is then forgotten to re-mount or adjust this wheel sensor. There have also been cases where a wheel sensor was torn off a rail by parts hanging from passing vehicles or by derailment of a vehicle without the sensor itself breaking. In all of these cases, wheel sensors, although fully electrically functional, are no longer able to respond to passing vehicle wheels. The failure of such a sensor is not readily recognizable for an evaluation device.
Um diesem Mißstand abzuhelfen, gibt es bereits Radsensoren, die so ausgebildet sind, daß eine Bewertungseinrichtung die ordnungsgerechte Anordnung des Radsensors an einer Fahrschie- ne erkennen kann. Dies geschieht in der Weise, daß der Radsensor auf das Entfernen von der Fahrschiene wie auf das Stehenbleiben eines Fahrzeugrades über dem Sensor reagiert. Unterschiedliche Maßnahmen zum Auslösen solcher Meldungen sind z. B. der DE 33 13 805 C2 , der DE 38 08 484 AI und der DE 43 25 018 AI zu entnehmen. Die bekannten Einrichtungen zur Anbauüberwachung von Radsensoren benötigen zusätzlichen Aufwand an Sensorik.In order to remedy this situation, there are already wheel sensors which are designed in such a way that an evaluation device can recognize the correct arrangement of the wheel sensor on a travel rail. This is done in such a way that the wheel sensor reacts to the removal from the running rail as to the stopping of a vehicle wheel above the sensor. Different measures to trigger such messages are e.g. B. DE 33 13 805 C2, DE 38 08 484 AI and DE 43 25 018 AI. The known facilities for Installation monitoring of wheel sensors require additional sensor technology.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, das eine Anbauüberwachung ohne einen zusätzlichen Aufwand an Sensorik möglich macht. Die Erfindung geht dabei aus von der Erkenntnis, daß ein Radsensor nicht nur durch die vorüberlaufenden Fahr- zeuge beeinflußt wird, sondern auch durch die Fahrschiene, an der er montiert ist. Diese Fahrschiene bewirkt durch ihre Eisenmasse eine Grundbedämpfung des Oszillatorschwingkreises bzw. eine Grundkopplung zwischen den Sende- und Empfangsspulen eines Radsensors. Die Erfindung macht sich nun das Ver- schwinden der Grundbedämpfung bzw. der Grundkopplung beimThe object of the present invention is to provide a method according to the preamble of claim 1 and a device for carrying out this method, which makes it possible to monitor the cultivation without an additional outlay on sensors. The invention is based on the knowledge that a wheel sensor is influenced not only by the vehicles passing by, but also by the rail on which it is mounted. Due to its iron mass, this track causes a basic damping of the oscillator circuit or a basic coupling between the transmitting and receiving coils of a wheel sensor. The invention now makes the disappearance of the basic damping or the basic coupling at
Entfernen des Radsensors bzw. einer der Radsensorkomponenten von der Fahrschiene zunutze, indem sie laufend das Vorhandensein dieser Grundbeeinflussung bzw. der Grundkopplung überprüft.Take advantage of removing the wheel sensor or one of the wheel sensor components from the running rail by continuously checking the presence of this basic influence or the basic coupling.
Die Erfindung löst die Aufgabe der Anbauüberwachung durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 2.The invention solves the task of cultivation monitoring by applying the characterizing features of claim 1 and claim 2.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Radsensors sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the wheel sensor according to the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Figur 1 einen erfindungsgemäßen Radsensor und inThe invention is explained below with reference to an embodiment shown in the drawing. The drawing shows in 1 shows a wheel sensor according to the invention and in
Figur 2 in Form von Diagrammen Potentiale an verschiedenenFigure 2 in the form of diagrams potentials at different
Meßpunkten des Sensors .Measuring points of the sensor.
Figur 1 zeigt schematisch einen LC-Oszillator OSZ mit einem Schwingkreis SK, dessen Induktivität sowohl durch die nicht dargestellte Fahrschiene, an der der den Oszillator enthaltende Sensor angeordnet ist, als auch durch vorüberlaufende Fahrzeugräder bed mpft wird. Eine der Stromaufnahme des Oszillators proportionale Spannung oder die am Schwingkreis des Oszillators anstehenden Spannung wird gleichgerichtet, möglicherweise heruntergeteilt und über einen Verstärker V dem einen Eingang eines Schwellwertschalters SW als Sensorspannung Us zugeführt. An dem anderen Eingang des Schwellwertschalters liegt eine Referenzgleichspannung Urefl. Diese Referenzgleichspannung ist so gewählt, daß sie um einen bestimmten Betrag niedriger ist als die Sensorspannung Us bei nicht von einem Fahrzeugrad beeinflußtem, an der Fahrschiene montiertem Sensor. Der Schwellwertschalter SW reagiert auf das Über- oder Unterschreiten des Referenzspannungspegels durch den Sensorspannungspegel mit dem Öffnen bzw. Schließen eines Schalters S4 zum Ausgeben von Sensormeldungen über den Ausgang Aus an eine nicht dargestellte Bewertungseinrichtung.FIG. 1 schematically shows an LC oscillator OSZ with an oscillating circuit SK, the inductance of which is damped both by the travel rail, not shown, on which the sensor containing the oscillator is arranged, and by vehicle wheels passing by. A voltage proportional to the current consumption of the oscillator or the voltage present at the oscillating circuit of the oscillator is rectified, possibly divided down and fed via an amplifier V to the one input of a threshold switch SW as sensor voltage Us. A DC reference voltage Urefl is present at the other input of the threshold switch. This reference DC voltage is selected so that it is a certain amount lower than the sensor voltage Us when the sensor is not influenced by a vehicle wheel and is mounted on the travel rail. The threshold switch SW reacts to the sensor voltage level exceeding or falling below the reference voltage level by opening or closing a switch S4 for outputting sensor messages via the output Off to an evaluation device (not shown).
Die Erfindung sieht vor, den vorstehend beschriebenen an sich bekannten Sensor dahingehend zu verändern, daß die Schalt - schwelle des Schwellwertschalters periodisch verändert wird. Dabei wird der Pegel der Referenzspannung Urefl vorübergehend auf den Pegel Uref2 angehoben bzw. die Referenzspannung Urefl vorübergehend durch die höhere Referenzspannung Uref2 er- setzt. Dies geschieht über einen symbolisch angedeutetenThe invention provides for the known sensor described above to be modified such that the switching threshold of the threshold switch is changed periodically. The level of the reference voltage Urefl is temporarily raised to the level Uref2 or the reference voltage Urefl is temporarily increased by the higher reference voltage Uref2 puts. This happens via a symbolically indicated
Schalter S2, der von einem Taktgenerator TG gesteuert wird.Switch S2, which is controlled by a clock generator TG.
Die Impulsdauer tl der Taktsignale des Taktgenerators zumThe pulse duration tl of the clock signals from the clock generator
Aufschalten der Referenzspannung Uref2 ist sehr viel kürzer als die Impulsfolgezeit t2 der Taktsignale des Taktgenerators und diese deutlich kürzer als die kürzestmögliche Radbeeinflussungszeit. Die zeitlichen Zusammenhänge sind aus den Diagrammen der Figur 2 ersichtlich. Der Pegel Urefl symbolisiert dabei die Referenzspannung, die dem Schwellwertschalter SW auch bislang schon zum Bewerten der Sensorspannung Us zugeführt wurde und die um einen bestimmten Betrag unterhalb der sich von außen bei unbeeinflußtem Sensor einstellenden Sensorspannung liegt . Sinkt die Sensorspannung unter die Referenzspannung Urefl, so schaltet der Schwellwertschalter den Ausgabeschalter S4 in die jeweils andere Schaltstellung, so daß am Ausgang Aus positives Potential als Zeichen für eine Sensorbeeinflussung ansteh .Applying the reference voltage Uref2 is much shorter than the pulse train time t2 of the clock signals of the clock generator and this is significantly shorter than the shortest possible wheel influence time. The temporal relationships can be seen from the diagrams in FIG. 2. The level Urefl symbolizes the reference voltage that has previously been supplied to the threshold switch SW for evaluating the sensor voltage Us and that is a certain amount below the sensor voltage that is set from the outside when the sensor is not influenced. If the sensor voltage drops below the reference voltage Urefl, the threshold switch switches the output switch S4 to the other switching position, so that there is a positive potential at the output Off as a sign of a sensor influence.
In Figur 2 ist in Zeile l die Sensorspannung Us bei von der Fahrschiene, aber nicht durch ein Fahrzeugrad beeinflußtem Sensor, bei zusätzlich durch ein Fahrzeugrad beeinflußtem Sensor und bei unbeeinflußtem, von der Fahrschiene entferntem Sensor dargestellt. Im nicht befahrenen aber angebauten Zustand liegt die SensorSpannung Us oberhalb der Referenzspan- nung Urefl, bei befahrenem Sensor unterhalb der Referenzspannung Urefl und bei genügender Entfernung des Sensors von der Fahrschiene oberhalb der erfindungsgemäß aufgetasteten Referenzspannung Uref2. Durch die gemeinsame Darstellung der am Meßpunkt 1 auf den SchwellwertSchal er wirkenden Referenz- Spannungen und der bei den einzelnen Betriebsfällen sich ein- stellenden Sensorspannungen in Zeile 1 der Figur 2 lassen sich die an den übrigen Meßpunkten 2 bis 6 auftretenden Spannungen leicht nachprüfen. Bei nicht befahrenem aber an der Schiene montiertem Sensor führt der Schwellwertschalter SW an seinem Ausgang 2 nur dann Potential, wenn seinem Eingang die Referenzspannung Uref2 zugeführt wird, weil diese dann die vom Oszillator gelieferte Sensorspannung Us übersteigt. Über eine Entkopplungsdiode D wird dabei ein Speicherkondensator C geladen. Dieser Kondensator entlädt sich während der Auf- Schaltung der Referenzspannung Urefl wieder infolge Belastung durch die Steuerleistung mit dem Ausgabeschalter S4 geringfügig um einen bestimmten Betrag, bis er beim folgenden Aufschalten der Referenzspannung Uref 2 wieder nachgeladen wird. Der sich dabei am Speicherkondensator C einstellende Span- nungsverlauf ist in Zeile 3 der Figur 2 dargestellt.In FIG. 2, line 1 shows the sensor voltage Us when the sensor is influenced by the running rail but not by a vehicle wheel, when the sensor is additionally influenced by a vehicle wheel and when the sensor is unaffected and removed from the running rail. The sensor voltage Us is above the reference voltage Urefl when the vehicle is not in use but when it is installed, below the reference voltage Urefl when the sensor is used and above the reference voltage Uref2 sensed according to the invention when the sensor is sufficiently far from the rail. The common representation of the reference voltages acting on the threshold value scarf at measuring point 1 and the sensor voltages in line 1 of FIG. 2, the voltages occurring at the other measuring points 2 to 6 can easily be checked. When the sensor is not used but is mounted on the rail, the threshold switch SW only has potential at its output 2 if the reference voltage Uref2 is supplied to its input, because this then exceeds the sensor voltage Us supplied by the oscillator. A storage capacitor C is charged via a decoupling diode D. This capacitor discharges slightly again by a certain amount during the connection of the reference voltage Urefl due to the load from the control power with the output switch S4, until it is recharged when the reference voltage Uref 2 is subsequently switched on. The voltage curve occurring at the storage capacitor C is shown in line 3 of FIG. 2.
Die Anschaltdauer tl der Referenzspannung Rref2 braucht nur so lang zu sein, daß der Schwellwertschalter darauf reagieren und den Speicherkondensator aufladen kann. Ein asynchron zum Takt des Taktgenerators erscheinendes Radsignal wird dann nicht nennenswert verfälscht; Voraussetzung dafür ist, daß das Radsignal sehr viel länger ansteht als der Prüfimpuls. Typische Prüfi pulsdauern liegen bei 1 ms, kürzestmögliche Radbeeinflussungszeiten bei 4 ms.The switch-on time tl of the reference voltage Rref2 need only be so long that the threshold switch can react to it and charge the storage capacitor. A wheel signal appearing asynchronously to the clock of the clock generator is then not significantly distorted; The prerequisite for this is that the wheel signal is present for a much longer time than the test pulse. Typical test pulse durations are 1 ms, the shortest possible wheel influence times are 4 ms.
Die Pause zwischen den Prüfimpulsen zur Anbauüberwachung ist so bemessen, daß die Spannung auf dem Speicherkondensator C bis zur nächsten Nachladung den Ausgabeschalter S4 im durchgeschalteten Zustand zu halten vermag. Wird der Radsensor von einem vorüberlaufenden Fahrzeugrad be- dämpft, so sinkt die Sensorspannung auf einen Wert unterhalb der Referenzspannung Urefl. Die dem Schwellwertschalter während der Befahrung wechselweise zugeführten Referenzspannun- gen Urefl und Uref2 sind beide größer als die dann abgesenkte Sensorspannung, so daß der Schwellwertschalter während der Dauer der Befahrung an seinem Ausgang positives Potential führt, siehe Zeile 2 in Figur 2. Während dieser Zeit bleibt auch die Spannung am Ladekondensator C konstant, weil die Steuerleistung für den Schalter S4 vom Schwellwertschalter aufgebracht wird. Das beim Befahren des Sensors am Ausgang des Schwellwertschalters längerfristig anstehende Potential führt über ein Zeitglied T3 mit Tiefpaßverhalten nach Ablauf einer ihm eingeprägten Schaltzeit t3 zum Durchsteuern eines Schalters S3. Der durchgesteuerte Schalter S3 veranlaßt dasThe pause between the test pulses for mounting monitoring is dimensioned such that the voltage on the storage capacitor C can hold the output switch S4 in the switched-on state until the next recharge. If the wheel sensor is damped by a passing vehicle wheel, the sensor voltage drops to a value below the reference voltage Urefl. The reference voltages Urefl and Uref2, which are alternately supplied to the threshold value switch during driving, are both greater than the then lowered sensor voltage, so that the threshold value switch has a positive potential at its output for the duration of the driving, see line 2 in FIG. 2. During this time the voltage at the charging capacitor C is also constant because the control power for the switch S4 is applied by the threshold switch. The potential present at the output of the threshold switch in the longer term when the sensor is driven leads via a timer T3 with low-pass behavior after a switching time t3 impressed upon it to trigger a switch S3. The controlled switch S3 causes this
Öffnen des Ausgabeschalters S4, so daß nunmehr am Ausgang Aus des Sensors hohes Potential gemäß Zeile 6 der Figur 2 abgreifbar ist. Die dem Zeitglied T3 eingeprägte Schaltzeit t3 ist um einen bestimmten Betrag größer als die Impulsdauer tl der Taktimpulse des Taktgenerators TG, d. h. die dem Zeitglied T3 bei unbeeinflußtem Sensor zugeführten relativ kurzen Ausgangssignale des Schwellwertschalters (Prüfimpulse) führen nicht zum Einstellen des Schalters S3 im Gegensatz zu der deutlich längeren Ansteuerung des Zeitgliedes T3 während ei- ner Sensorbefahrung. Während der Sensorbefahrung ist derOpen the output switch S4 so that high potential according to line 6 of FIG. 2 can now be tapped at the output from the sensor. The switching time t3 impressed on the timing element T3 is a certain amount greater than the pulse duration tl of the clock pulses of the clock generator TG, i. H. the relatively short output signals of the threshold switch (test pulses) fed to the timing element T3 when the sensor is not influenced do not lead to the setting of the switch S3, in contrast to the significantly longer activation of the timing element T3 during sensor travel. During sensor inspection, the
Schalter S3 zwar geschlossen,- der Speicherkondensator C entlädt sich aber nicht über den Widerstand R3, weil er während des Befahrungsereignisses vom Schwellwertschalter laufend nachgeladen wird, so daß sofort nach dem Öffnen des Schalters S3 wieder eine ausreichend hohe Steuerspannung zum Durchsteu- ern des Ausgabeschalters S4 zur Verfügung steht. Das Zeit- glied T3 kann auch in an sich bekannter Weise auf einen dem Schalter S3 vorgeordneten Impulsformer zur Normierung von Radimpulsen geschaltet sein,- solche Impulsformer bilden aus- gangsseitig stets gleichlange Radimpulse ohne Rücksicht auf die Radgeschwindigkeit der die Radimpulse auslösenden Fahrzeugräder oder sie liefern Radimpulse einer bestimmten Mindestdauer.Switch S3 is closed, but the storage capacitor C does not discharge via the resistor R3 because it is continuously recharged by the threshold switch during the driving event, so that immediately after the switch S3 is opened, a sufficiently high control voltage is again available for control. output switch S4 is available. The timing element T3 can also be connected in a manner known per se to a pulse shaper upstream of the switch S3 for normalizing wheel impulses. Such pulse shapers always form wheel impulses of the same length on the output side regardless of the wheel speed of the vehicle wheels triggering the wheel impulses or they deliver wheel impulses a certain minimum duration.
Wird der Sensor nun von der Fahrschiene entfernt, so steigt die Sensorspannung Us auf einen Wert oberhalb der getasteten Referenzspannung Uref2. Weil die dem Schwellwertschalter zugeführten Referenzspannungen Urefl und Uref2 dann stets niedriger sind als die Sensorspannung Us, stellt der Schwellwert- Schalter SW ausgangsseitig kein Schaltpotential zur Verfügung, über das der sich langsam über den Ausgabeschalter S4 entladende Speicherkondensator nachgeladen werden könnte. Unterschreitet die am Meßpunkt 4 zur Verfügung stehende Steuerspannung einen vorgegebenen Schwellwert, so öffnet der Ausga- beschälter S4 und schaltet damit positives Potential auf den Ausgang Aus des Sensors. Der entsprechende Spannungsverlauf ist in Zeile 6 der Figur 2 dargestellt. Das Entfernen des Sensors von der Fahrschiene macht sich damit für die Bewertungseinrichtung in gleicher Weise bemerkbar wie ein über dem Sensor stehengebliebenes Fahrzeugrad. Der oder die von dem Sensor bedienten angrenzenden Gleisabschnitte werden bzw. bleiben besetztgemeldet, so daß vom Stellwerk aus weitere Zugfahrten über den gestörten Sensor gesperrt werden können. Der erfindungsgemäß ausgestaltete Radsensor kann sowohl alsIf the sensor is now removed from the travel rail, the sensor voltage Us rises to a value above the sensed reference voltage Uref2. Because the reference voltages Urefl and Uref2 fed to the threshold value switch are then always lower than the sensor voltage Us, the threshold value switch SW does not provide any switching potential on the output side, via which the storage capacitor slowly discharging via the output switch S4 could be recharged. If the control voltage available at measuring point 4 falls below a predefined threshold value, the output switch S4 opens and thus switches positive potential to the output Off of the sensor. The corresponding voltage curve is shown in line 6 of FIG. 2. The removal of the sensor from the running rail is thus noticeable to the evaluation device in the same way as a vehicle wheel that has stopped above the sensor. The one or more adjacent track sections operated by the sensor are or remain reported to be occupied, so that further train journeys can be blocked from the signal box via the faulty sensor. The wheel sensor designed according to the invention can be used both as
Einzelsensor z. B. zum Auslösen von Schaltvorgängen an Bahnübergängen oder zur Raderfassung in Eisenbahnrangieranlagen als auch als Mehrfachsensor zur redundanten, fahrrichtungsab- hängigen Erfassung von Befahrungsereignissen verwendet sein. Letzteres hat den Vorteil, daß selbst bei Totalausfall eines Radsensors die Raderfassung und die Anbauüberwachung noch von einem verbliebenen Radsensor des Sensorsystems vorgenommen werden kann. Der Sensor ist überall dort vorteilhaft anzuwen- den, wo Radsensoren an Schienen anzubringen sind, vorzugsweise bei Eisenbahn-, U- und S-Bahn-, sowie Straßenbahnanlagen.Single sensor z. B. for triggering switching operations at level crossings or for wheel detection in railroad shunting systems as well as a multiple sensor for redundant, direction-dependent detection of traffic events. The latter has the advantage that even in the event of a total failure of a wheel sensor, the wheel detection and attachment monitoring can still be carried out by a remaining wheel sensor of the sensor system. The sensor can be used advantageously wherever wheel sensors are to be attached to rails, preferably in railway, subway and S-Bahn, as well as tram systems.
Die nach der Erfindung vorgesehene Überprüfung des Anbauzustandes eines Radsensors läßt sich mit Vorteil auch bei Rad- sensoren vornehmen, die aus einer von den Fahrzeugrädern beeinflußbaren Sender- /Empfängeranordnung bestehen. Hier führt jedes Befahrungsereignis meist zu einem Anstieg der Empfangs- Spannung gegenüber dem unbeeinflußten Zustand, während der Ausfall oder die Entfernung des Senders oder des Empfängers von der Fahrschiene zu einer Absenkung der EmpfangsSpannung gegenüber dem unbeeinflußten Zustand führt. Durch die Prüfim- pulse ist die Amplitude der Referenzspannung, mit der die EmpfangsSpannung zu vergleichen ist, auf einen Wert abzusenken, der unterhalb der Sensorspannung liegt wie sie sich bei ordnungsgerecht montierter radbeeinflußter Sender- /Empf ngeranordnung einstellt. The checking of the mounting state of a wheel sensor provided according to the invention can also advantageously be carried out for wheel sensors which consist of a transmitter / receiver arrangement which can be influenced by the vehicle wheels. Here, each inspection event usually leads to an increase in the received voltage compared to the unaffected state, while the failure or the distance of the transmitter or the receiver from the travel rail leads to a reduction in the received voltage compared to the uninfluenced state. The amplitude of the reference voltage, with which the received voltage is to be compared, is to be reduced by the test pulses to a value which is below the sensor voltage as it occurs when the transmitter / receiver arrangement is properly mounted and is influenced by the wheel.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Anbauüberwachung von Radsensoren für Bahnanlagen mit je einem von den vorüberlaufenden Fahrzeugrädern induktiv bedämpfbaren Oszillator oder einer Sender- /Empfängeranordnung, deren Kopplung durch vorüberlaufende Fahrzeugräder veränderbar ist sowie mit einem Schwellwertschalter, der eine aus dem vom Oszillator aufgenommenem Strom, eine aus der am Oszillatorschwingkreis anliegenden Spannung oder aus der Empfangsspannung abgeleitete Sensorspannung mit einer Referenzspannung vergleicht und aus dem Über- oder Unterschreiten dieser Referenzspannung durch die Sensorspannung ggf. unter Berücksichtigung einer Schalthysterese mit Sensormeldungen reagiert , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die dem Schwellwertschalter (SW) zugeführte Referenzspannung (Urefl) zyklisch in Zeitabständen (t2) , die kürzer sind als die kürzestmόgliche Beeinflussungszeit des Radsensors durch ein Fahrzeugrad, für Zeitspannen (tl) , die deutlich kürzer sind als die Zyklusfolgezeiten (t2) , auf einen Wert1.Procedure for monitoring the mounting of wheel sensors for railroad systems, each with an oscillator that can be inductively damped by the passing vehicle wheels or a transmitter / receiver arrangement, the coupling of which can be changed by passing vehicle wheels, and with a threshold switch that detects one of the current absorbed by the oscillator, one from the compares the voltage applied to the oscillator resonant circuit or the sensor voltage derived from the received voltage with a reference voltage and, if the sensor voltage exceeds or falls below this reference value, responds with sensor messages, possibly taking into account a switching hysteresis, characterized in that the reference voltage (Urefl) supplied to the threshold switch (SW) cyclically at time intervals (t2) that are shorter than the shortest possible influencing time of the wheel sensor by a vehicle wheel, for periods of time (tl) that are significantly shorter than the cycle subsequent times (t2), to a value
(Uref2) verändert wird, die den Radsensor wie auf eine Befahrung reagieren läßt und daß die Radsensormeldungen auf das Unterschreiten/Überschreiten einer durch die Zyklusfolgezeit (t2) gegebenen Folgezeit überwacht werden.(Uref2) is changed, which causes the wheel sensor to react as if it is being driven on, and that the wheel sensor messages are monitored for falling short of / a shortfall in time given by the cycle sequence time (t2).
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die dem Schwellwertschalter (SW) zugeführte Referenzspan- nung periodisch zwischen zwei Werten umschaltbar ist, von denen der eine (Urefl) die Schaltschwelle des Schwellwertschalters bezeichnet, bei deren Unterschreiten durch die Sensorspannung (Us) der Sensor ein Befahrungsereignis meldet und von denen der zweite (Uref2) zwischen der dem Schwellwer - Schalter bei nicht befahrenem Sensor und bei von der Fahrschiene entferntem Sensor zugeführten Sensorspannung (Us) liegt, daß der Schwellwertschalter immer dann, wenn die aktuelle Referenzspannung (Urefl, Uref2) die aus der Stromaufnahme des Oszillators oder aus der Oszillatorspannung abgeleitete Sensorspannung (Us) übersteigt oder wenn die aus der Empfangs- Spannung abgeleitete Sensorspannung die die Ansprechschwelle des Radsensors bezeichnende Referenzspannung übersteigt bzw. die den Anbauzustand des Radsensors bezeichnende Referenz- Spannung unterschreitet, mindestens einen Speicherkondensator (C) lädt, dessen Spannung die Steuerspannung für einen die Sensormeldungen schaltenden Ausgabeschalter (S4) bildet und daß der Schwellwertschalter über ein Verzögerungsglied (T3) ein dem Speicherkondensator parallelgeschaltetes Schalt- glied (S3) einstellt zum Vermindern der Steuerspannung des Ausgabeschalters beim Ausbleiben von Schwellwertschalteraus- gangssignalen über eine Zeitspanne (t3) , die größer ist als die Anschaltdauer (tl) der zweiten Referenzspannung (Uref2) .2. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the reference voltage supplied to the threshold switch (SW) is periodically switchable between two values of to which one (Urefl) designates the switching threshold of the threshold switch, if the sensor voltage (Us) drops below it, the sensor reports an inspection event, and of which the second (Uref2) between that of the threshold switch when the sensor is not used and when the sensor is removed from the rail Sensor voltage supplied to the sensor (Us) is that the threshold switch always when the current reference voltage (Urefl, Uref2) exceeds the sensor voltage (Us) derived from the current consumption of the oscillator or from the oscillator voltage, or when the sensor voltage derived from the received voltage the response threshold of the wheel sensor designating reference voltage exceeds or falls below the reference voltage designating the mounting state of the wheel sensor, charges at least one storage capacitor (C), the voltage of which forms the control voltage for an output switch (S4) which switches the sensor messages and that the threshold switch exercises r a delay element (T3) adjusts a switching element (S3) connected in parallel with the storage capacitor in order to reduce the control voltage of the output switch if threshold value switch output signals are not present over a period of time (t3) which is greater than the switch-on duration (tl) of the second reference voltage (Uref2 ).
3. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Verzögerungsglied (T3) und dem Schalter (S3) ein Impulsformer zur Normierung von Radimpulsen angeordnet ist. 3. Device according to claim 2, characterized in that a pulse shaper for normalizing wheel pulses is arranged between the delay element (T3) and the switch (S3).
4. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anschaltdauer (tl) der zweiten Referenzspannung (Uref2) kürzer ist als seine Impulsfolge (t2) und daß diese kürzer ist als die kürzestmögliche Radbeeinflussungszeit.4. Device according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the turn-on time (tl) of the second reference voltage (Uref2) is shorter than its pulse train (t2) and that this is shorter than the shortest possible wheel influence time.
5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Schaltglied (S3) als Schalter ausgebildet ist, der in eingestelltem Zustand die Steuerspannung für den Ausgabe- Schalter (S4) kurzschließt.5. Device according to claim 2 or 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the switching element (S3) is designed as a switch that short-circuits the control voltage for the output switch (S4) in the set state.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaltstrecke des Schalters (S3) dem Speicherkondensator (C) über mindestens einen Widerstand (R3) parallel- geschaltet ist.6. Device according to claim 5, so that the switching path of the switch (S3) is connected in parallel with the storage capacitor (C) via at least one resistor (R3).
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Speicherkondensator (C) über mindestens eine Entkopplungsdiode (D) an den Ausgang des Schwellwertschalters (SW) angeschlossen ist.7. Device according to one of claims 2 to 6, so that the storage capacitor (C) is connected to the output of the threshold switch (SW) via at least one decoupling diode (D).
8. Radsensor nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaltstrecke des Ausgabeschalters (S4) mit dem einen Pol (OV) einer Versorgungsgleichspannung für den Sensor direkt und mit dem anderen Pol (+Ub) über mindestens einen Widerstand (R4) verbunden ist. 8. Wheel sensor according to claim 2, characterized in that the switching path of the output switch (S4) with one pole (OV) of a DC supply voltage for the sensor directly and with the other pole (+ Ub) is connected via at least one resistor (R4).
9. Radsensor nach Ansprüchen 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Taktgenerator (TG) vorgesehen ist, der dem Schwell- wertschalter (SW) über einen Schalter (S2) abwechselnd die eine bzw. andere Referenzspannung (Urefl, Uref2) zuführt. 9. Wheel sensor according to claims 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a clock generator (TG) is provided which alternately supplies the threshold value switch (SW) via a switch (S2) one or the other reference voltage (Urefl, Uref2).
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