DE102009007068A1

DE102009007068A1 - wheel sensor

Info

Publication number: DE102009007068A1
Application number: DE200910007068
Authority: DE
Inventors: Gerd Hollnagel; Eric Nannen; Lutz-Helge Radwan
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2010-08-12
Also published as: WO2010086200A1; EP2382120B1; EP2382120A1; ES2561050T3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Radsensor mit zumindest einer unterhalb einer Gehäuseoberfläche (2) des Radsensors angeordneten wechselstromgespeisten, auf eine induktive Wechselwirkung mit vorbeirollenden Rädern (20) von Schienenfahrzeugen empfindlichen Sensorspule (1). Zur Erhöhung der Unempfindlichkeit gegenüber Störeinflüssen weist der erfindungsgemäße Radsensor zwischen der Sensorspule (1) und der Gehäuseoberfläche (2) eine kapazitive Abschirmung (3) auf.The invention relates to a wheel sensor comprising at least one alternating current fed sensor coil (1) arranged beneath a housing surface (2) of the wheel sensor and sensitive to an inductive interaction with rolling wheels (20) of rail vehicles. In order to increase insensitivity to interference, the wheel sensor according to the invention has a capacitive shielding (3) between the sensor coil (1) and the housing surface (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radsensor mit zumindest einer unterhalb einer Gehäuseoberfläche des Radsensors angeordneten wechselstromgespeisten, auf eine induktive Wechselwirkung mit vorbeirollenden Rädern von Schienenfahrzeugen empfindlichen Sensorspule.The The present invention relates to a wheel sensor having at least one below a housing surface of the wheel sensor arranged alternating current fed to an inductive interaction with passing wheels of rail vehicles sensitive Sensor coil.

Ein solcher Radsensor in Form eines nach dem Prinzip des induktiven Näherungsschalters arbeitenden Radsensors ist beispielsweise aus der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung EP 1 288 098 A1 bekannt.Such a wheel sensor in the form of a working according to the principle of the inductive proximity switch wheel sensor is for example from the published European patent application EP 1 288 098 A1 known.

Generell ist der Einsatz von Radsensoren der eingangs genannten Art im Bereich der Eisenbahnüberwachungsanlagen weit verbreitet. Dies betrifft einerseits beispielsweise nach dem Prinzip des induktiven Näherungsschalters arbeitende Radsensoren. Darüber hinaus sind beispielsweise auch induktiv wirkende Radsensoren mit einer Sendespule und einer Sensorspule in Form einer Empfangsspule bekannt. Unabhängig von der jeweiligen Ausführungsform führt die Eisenmasse eines vorbei rollenden Rades beziehungsweise einer vorbei rollenden Achse zu einer Änderung des elektromagnetischen Feldes der Sensorspule, so dass eine Befahrung durch ein Rad anhand einer hierdurch verursachten Änderung der Eigenschaften, wie beispielsweise der Güte oder der Induktivität, der Sensorspule nachweisbar ist. Anwendungsgebiete induktiv wirkender Radsensoren sind beispielsweise Gleisfreimeldeanlagen oder sonstige Schalt- und Meldeaufgaben, wie z. B. die Ein- und Ausschaltung von Bahnübergangssicherungsanlagen.As a general rule is the use of wheel sensors of the type mentioned in the field railway monitoring equipment is widely used. This on the one hand, for example, on the principle of inductive Proximity switch operating wheel sensors. About that In addition, for example, inductive wheel sensors with a transmitting coil and a sensor coil in the form of a receiving coil known. Regardless of the particular embodiment passes the iron mass of a wheel rolling over or a rolling axis to a change of the electromagnetic field the sensor coil, so that a ride through a wheel based on a thereby causing change of properties, such as for example, the quality or the inductance, the sensor coil is detectable. Fields of application of inductive wheel sensors For example, train detection systems or other switching and reporting tasks, such. As the switching on and off of level crossing safety systems.

In der Praxis zeigt sich, dass im Gleisbereich neben der Beeinflussung durch zu detektierende Räder beziehungsweise durch die Spurkränze dieser Räder auch Störeinflüsse auf die Sensorspule einwirken. Dabei können entsprechende Störungen unter Umständen eine einem vorbei rollenden Spurkranz ähnelnde Beeinflussung des Radsensors bewirken. Üblicherweise wird nun beispielsweise durch die Wahl einer geeigneten Geometrie der zumindest einen Sensorspule, die Wahl einer geeigneten Arbeitsfrequenz sowie die Einstellung einer geeigneten Ansprechempfindlichkeit erreicht, dass Störeinflüsse kein unerwünschtes Ansprechen des Radsensors hervorrufen. Hierdurch werden der Ansprechempfindlichkeit des Radsensors jedoch Grenzen gesetzt, wodurch sich hinsichtlich der Einsatzfähigkeit beziehungsweise des Anwendungsbereichs entsprechender Radsensoren Einschränkungen ergeben beziehungsweise ergeben können.In Practice shows that in the track area in addition to influencing by wheels to be detected or by the Wheel flanges of these wheels also disturbing influences act on the sensor coil. It can appropriate Interference may be a passing by Wheel flange cause similar influence of the wheel sensor. Usually Now, for example, by choosing a suitable geometry the at least one sensor coil, the choice of a suitable working frequency as well as the setting of a suitable response sensitivity, that interference is not an undesirable Trigger the wheel sensor. This will be the responsiveness However, the wheel sensor limits, resulting in terms of the operational capability or the field of application corresponding wheel sensors restrictions respectively can result.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radsensor der eingangs genannten Art anzugeben, der gegenüber Störeinflüssen besonders unempfindlich ist.Of the The present invention is based on the object, a wheel sensor specify the type mentioned above, against interference is particularly insensitive.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Radsensor mit zumindest einer unterhalb einer Gehäuseoberfläche des Radsensors angeordneten wechselstromgespeisten, auf eine induktive Wechselwirkung mit vorbeirollenden Rädern von Schienenfahrzeugen empfindlichen Sensorspule, wobei zwischen der Sensorspule und der Gehäuseoberfläche eine kapazitive Abschirmung vorgesehen ist.These The object is achieved by a wheel sensor with at least one below a housing surface of the wheel sensor arranged alternating current fed to an inductive Interaction with passing wheels of rail vehicles sensitive sensor coil, wherein between the sensor coil and the Housing surface a capacitive shielding is provided.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Störungen von Radsensoren insbesondere auch durch Feuchtigkeit auf der Gehäuseoberfläche des Radsensors bewirkt werden. Ursache hierfür ist, dass Radsensoren aufgrund ihres Einsatzortes Witterungseinflüssen ausgesetzt sind. Dabei kann die Feuch tigkeit auf der Gehäuseoberfläche des Radsensors, etwa in Form einer entsprechenden Feuchtigkeitsschicht beziehungsweise feuchten Schicht, beispielsweise durch Regenwasser, Schnee, Eis, feuchte Schmutzablagerungen oder eine Mischung derselben verursacht beziehungsweise gebildet werden.Of the Invention is based on the recognition that disturbances of wheel sensors in particular by moisture on the housing surface of the Radsensors be effected. The reason for this is that wheel sensors exposed due to their location weather conditions are. The moisture on the housing surface of the wheel sensor, for example in the form of a corresponding moisture layer or moist layer, for example by rainwater, Snow, ice, damp dirt deposits or a mixture of them caused or formed.

Um eine ausreichende induktive Wechselwirkung mit dem Rad zu gewährleisten, ist die Sensorspule eines induktiv, das heißt beispielsweise nach dem Prinzip des induktiven Näherungsschalters, arbeitenden Radsensors üblicherweise dicht unterhalb der Gehäuseoberfläche des Radsensors angeordnet. So kann bei einer Anordnung, bei der das Rad von unten erfasst wird, der Abstand zwischen dem oberen Ende der Sensorspule und der Gehäuseoberfläche beispielsweise lediglich wenige Millimeter betragen. Um eine möglichst starke induktive Beeinflussung der Sensorspule durch ein vorbei rollendes Rad zu bewirken, ist der Radsensor bei einer solchen Anordnung in der Regel derart am der Schiene befestigt, dass die Achse der Sensorspule im Wesentlichen senkrecht zur Gleisebene ausgerichtet ist. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit einer anderen Ausrichtung des Radsensors zur Schiene. So besteht beispielsweise insbesondere bei Radsensoren mit Sende- und Empfangsspulen die Möglichkeit einer im Wesentlichen horizontalen Ausrichtung der Spulenachse der Sensorspule quer oder längs zur Schiene.Around to ensure a sufficient inductive interaction with the wheel is the sensor coil of an inductive, that is, for example on the principle of inductive proximity switch, working Radsensors usually close to the housing surface arranged the wheel sensor. Thus, in an arrangement in which the wheel is covered from below, the distance between the top End of the sensor coil and the housing surface for example, only a few millimeters. To one as possible strong inductive influence of the sensor coil by one over To cause rolling wheel is the wheel sensor in such an arrangement usually attached to the rail such that the axis of Sensor coil aligned substantially perpendicular to the track plane is. Basically, however, there is also the possibility another orientation of the wheel sensor to the rail. That is how it is For example, especially in wheel sensors with transmitting and receiving coils the possibility of a substantially horizontal alignment the coil axis of the sensor coil across or along the rail.

Im Unterschied zu einem vorbei fahrenden Rad, das entsprechend den vorstehenden Ausführungen eine Änderung des Magnetfelds der Sensorspule, d. h. eine induktive Beeinflussung, zur Folge hat, wirkt Feuchtigkeit auf der Gehäuseoberfläche des Radsensors im Wesentlichen kapazitiv auf die Sensorspule des Radsensors ein. Es hat sich gezeigt, dass in ungünstigen Fällen durch den Einfluss von Feuchtigkeit die Ansprechschwelle des Radsensors erreicht werden kann, wodurch eine unzeitige Detektion eines Rades und in Folge dessen eine unerwünschte Reaktion der auswertenden Einrichtung ausgelöst wird. Im Ergebnis kann dies beispielsweise dazu führen, dass ein Gleisabschnitt fälschlicherweise als besetzt gemeldet wird.In contrast to a passing wheel, the change in the magnetic field of the sensor coil, ie an inductive influence, the result in accordance with the above, moisture acts on the housing surface of the wheel sensor substantially capacitive to the sensor coil of the wheel sensor. It has been shown that in unfavorable cases by the influence of moisture, the threshold of the wheel sensor can be achieved, creating an untimely Detection of a wheel and as a result of an undesirable reaction of the evaluating device is triggered. As a result, for example, this may result in a track section being erroneously reported as busy.

Der erfindungsgemäße Radsensor weist den Vorteil auf, dass zwischen der Sensorspule und der Gehäuseoberfläche eine kapazitive Abschirmung vorgesehen ist. Hierdurch werden kapazitive Störeinflüsse, die entsprechend den vorstehenden Ausführungen beispielsweise durch Feuchtigkeit auf der Gehäuseoberfläche verursacht sein können, vollständig oder zumindest weitgehend abgeschirmt. Vorzugsweise ist die kapazitive Abschirmung dabei derart auszuführen, dass das Auftreten elektrischer Wirbelströme in der kapazitiven Abschirmung zumindest weitgehend verhindert wird. Dies ist wünschenswert, da entsprechende Wirbelströme zu einer unerwünschten induktiven Kopplung der kapazitiven Abschirmung mit der Sensorspule und damit üblicherweise zu einer Abschwächung des Magnetfeldes der Sensorspule führen würden. Konkret sind bei der Ausführung der kapazitiven Abschirmung somit vorzugsweise insbesondere Flächen und Leiterschleifen in Form geschlossener Windungen zu vermeiden. Um eine wirksame, das heißt insbesondere stabile und leistungsfähige, Abschirmung gegenüber äußeren kapazitiven Störeinflüssen zu erzielen, ist die kapazitive Abschirmung vorzugsweise weiterhin elektrisch an die Funktionserde des Radsensors beziehungsweise einer Sensorelektronik des Radsensors angebunden. Alternativ hierzu kann die kapazitive Abschirmung auch mit einen der Funktionserde gleichwertigen Punkt des Radsensors elektrisch verbunden werden.Of the Wheel sensor according to the invention has the advantage that between the sensor coil and the housing surface a capacitive shield is provided. This will be capacitive Interference, according to the above Designs for example by moisture on the Housing surface can be caused completely or at least largely shielded. Preferably the capacitive shielding is to be carried out in such a way that the occurrence of electrical eddy currents in the capacitive Shielding is at least largely prevented. This is desirable because corresponding eddy currents to an undesirable inductive coupling of the capacitive shield with the sensor coil and thus usually to a weakening the magnetic field of the sensor coil would lead. Specifically, when performing the capacitive shielding thus preferably in particular surfaces and conductor loops in Avoid form closed turns. To be effective, that means in particular stable and efficient, Shielding against external capacitive To achieve disturbing influences is the capacitive one Shield preferably further electrically to the functional earth the wheel sensor or a sensor electronics of the wheel sensor connected. Alternatively, the capacitive shield with a the functional earth equivalent point of the wheel sensor electric get connected.

Durch die Eliminierung kapazitiver Störeinflüsse wird der Störabstand des Radsensors vorteilhafterweise insbesondere bezüglich auf der Gehäuseoberfläche auftretender Feuchtigkeit verbessert. Ein entsprechend vergrößerter Störabstand resul tiert vorteilhafterweise in einer höheren Verfügbarkeit des Radsensors beziehungsweise ermöglicht es, durch Vergrößerung der Ansprechempfindlichkeit auch kleinere Spurkränze beziehungsweise Spurkränze von Rädern mit ungünstigerem Radlauf zu detektieren.By the elimination of capacitive interference the signal to noise ratio of the wheel sensor advantageously in particular with respect to the housing surface occurring Moisture improves. A correspondingly enlarged Signal-to-noise ratio advantageously results in a higher signal Availability of the wheel sensor or allows it, by increasing the responsiveness also smaller flanges or flanges wheels with less favorable wheel arch.

Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Radsensor derart ausgestaltet, dass die Sensorspule Bestandteil eines elektrischen Schwingkreises ist. Dies ist vorteilhaft, da insbesondere bei nach dem Prinzip des induktiven Näherungsschalters wirkenden Radsensoren die Sensorspule zwecks Erzielung einer hohen Empfindlichkeit üblicherweise in einem elektrischen Schwingkreis angeordnet ist. Die Eisenmasse eines vorbei rollenden Rades beziehungsweise einer vorbei rollenden Achse führt dabei zu einer Bedämpfung des Magnetfeldes der Sensorspule, so dass eine Befahrung durch ein Rad und die damit verbundene induktive Beeinflussung der Sensorspule anhand einer hierdurch verursachten Änderung der Eigenschaften, wie beispielsweise der Schwingungsamplitude oder der Güte, des elektrischen Schwingkreises nachweisbar ist.Preferably the wheel sensor according to the invention is designed in such a way that the sensor coil is part of an electrical resonant circuit is. This is advantageous because in particular according to the principle of the inductive proximity switch acting wheel sensors the sensor coil for the purpose of achieving high sensitivity usually is arranged in an electrical resonant circuit. The iron mass a passing wheel or a rolling past Axis leads to a damping of the magnetic field the sensor coil, allowing a ride through a wheel and the associated Inductive influence of the sensor coil on the basis of a change caused by the Properties, such as the vibration amplitude or the quality of the electrical resonant circuit is detectable.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radsensors weist die kapazitive Abschirmung eine sternförmige Struktur auf, deren Mittelpunkt der Achse der Sensorspule entspricht. Hierbei handelt es um eine besonders einfache und leistungsfähige Ausführung der kapazitiven Abschirmung. So werden kapazitive Störeinflüsse zuverlässig reduziert beziehungsweise abgeschirmt und gleichzeitig elektrische Wirbelströme, die zu einer induktiven Beeinflussung der Sensorspule führen könnten, vermieden. Selbstverständlich ist es hierbei nicht erforderlich, dass der Mittelpunkt der sternförmigen Struktur exakt der Achse der Sensorspule entspricht.In a further particularly preferred embodiment of the Inventive wheel sensor has the capacitive Shielding a star-shaped structure on whose center corresponds to the axis of the sensor coil. This is a special one simple and powerful design of the capacitive Shielding. This is how capacitive interferences become reliably reduced or shielded and simultaneously electrical eddy currents that lead to an inductive influence could lead the sensor coil avoided. Of course It is not necessary here that the center of the star-shaped Structure exactly corresponds to the axis of the sensor coil.

Alternativ kann der erfindungsgemäße Radsensor gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform derart ausgestaltet sein, dass die kapazitive Abschirmung mehrere kreisförmige offene Leiterschleifen aufweist, deren gemeinsamer Mittelpunkt der Achse der Sensorspule entspricht. Auch diese Ausführungsform ist hinsichtlich ihrer vergleichsweise einfachen Realisierbarkeit sowie der erzielten kapazitiven Abschirmung der Sensorspule von der Gehäuseoberfläche vorteilhaft. Hierbei ist es wiederum ausreichend, dass der gemeinsame Mittelpunkt der Leiterschleifen im Wesentlichen der Achse der Sensorspule entspricht.alternative can the wheel sensor according to the invention according to a further preferred embodiment configured in such a way be that the capacitive shield several circular has open conductor loops whose common center of the Axis of the sensor coil corresponds. Also this embodiment is in terms of their comparatively simple feasibility and the achieved capacitive shielding of the sensor coil of the housing surface advantageous. Here is it in turn sufficient that the common center of the conductor loops essentially corresponds to the axis of the sensor coil.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten alternativen Ausführungsform kann der erfindungsgemäße Radsensor vorteilhafterweise auch derart ausgestaltet sein, dass die kapazitive Abschirmung eine kreisförmige offene Leiterschleife aufweist, deren Mittelpunkt der Achse der Sensorspule entspricht, und in radialer Richtung mit der Leiterschleife verbundene Leiterelemente vorgesehen sind. Auch diese Ausführungsform, bei der die in radialer Richtung mit der Leiterschleife verbundenen Leiterelemente Verästelungen ähneln, so dass eine baumförmige Struktur entsteht, ist hinsichtlich der erzielten kapazitiven Abschirmung besonders vorteilhaft. Dabei gelten bezüglich der Lage des Mittelpunkts in Bezug auf die Achse der Sensorspule die diesbezüglichen Ausführungen im Zusammenhang mit den beiden zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Radsensors entsprechend.According to one another particularly preferred alternative embodiment can the wheel sensor according to the invention advantageously be configured such that the capacitive shield a has circular open conductor loop whose center the axis of the sensor coil corresponds, and in the radial direction with the conductor loop connected conductor elements are provided. Also this embodiment, in which the in the radial direction similar to ramifications associated with the conductor loop, so that a tree-shaped structure is created, in terms of the achieved capacitive shielding particularly advantageous. there apply with respect to the location of the center in relation to the axis of the sensor coil the relevant versions in connection with the two preferred developments described above the wheel sensor according to the invention accordingly.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Sensorspule einen ferromagnetischen Kern aufweist. Insbesondere um Störungen aufgrund von magnetischen Sättigungseffekten zu vermeiden, ist es jedoch vorteilhaft, wenn der erfindungsgemäße Radsensor derart ausgestaltet ist, dass die Sensorspule eine Luftspule ist.In principle, it is conceivable that the sensor coil has a ferromagnetic core. In particular, in order to avoid disturbances due to magnetic saturation effects, however, it is advantageous if the wheel sensor according to the invention is configured such that the sensor coil is an air coil.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierzu zeigtin the The invention will be described below with reference to exemplary embodiments explained in more detail. This shows

1 in einer schematischen Skizze einen Ausschnitt einer Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Radsensors, 1 1 is a schematic sketch of a detail of a side view of a first exemplary embodiment of the wheel sensor according to the invention;

2 in einer schematischen Skizze eine Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Radsensors, wobei die kapazitive Abschirmung eine sternförmige Struktur aufweist, 2 1 is a schematic plan view of a second exemplary embodiment of the wheel sensor according to the invention, the capacitive shield having a star-shaped structure,

3 in einer schematischen Skizze eine Draufsicht eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Radsensors, wobei die kapazitive Abschirmung mehrere kreisförmige offene Leiterschleifen aufweist, und 3 in a schematic sketch, a plan view of a third embodiment of the wheel sensor according to the invention, wherein the capacitive shield has a plurality of circular open conductor loops, and

4 in einer schematischen Skizze eine Draufsicht eines vierten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Radsensors, wobei die kapazitive Abschirmung eine kreisförmige offene Leiterschleife aufweist und in radialer Richtung mit der Leiterschleife verbundene Leiterelemente vorgesehen sind. 4 in a schematic sketch, a plan view of a fourth embodiment of the wheel sensor according to the invention, wherein the capacitive shield has a circular open conductor loop and are provided in the radial direction with the conductor loop connected conductor elements.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden in den Figuren für gleiche beziehungsweise gleich wirkende Komponenten jeweils identische Bezugszeichen verwendet.Out For clarity, in the figures for identical or equivalent components in each case identical reference numerals used.

1 zeigt in einer schematischen Skizze einen Ausschnitt einer Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Radsensors. Es sei nachdrücklich darauf hin gewiesen, dass es sich sowohl bei der Darstellung der 1 sowie derjenigen der weiteren Figuren lediglich um schematische Skizzen handelt, welche ausschließlich die zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen Komponenten zeigen. Dies bedeutet, dass weitere, für die Funktion eines Radsensors erforderliche und für sich bekannte Komponenten aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. 1 shows a schematic sketch of a detail of a side view of a first embodiment of the wheel sensor according to the invention. It should be emphasized that both in the presentation of the 1 as well as those of the other figures are merely schematic sketches which show only the essential components for explaining the invention. This means that further, required for the function of a wheel sensor and known per se components for reasons of clarity are not shown.

1 zeigt eine Sensorspule 1 eines gemäß dem Prinzip des induktiven Näherungsschalters arbeitenden Radsensors. Dabei ist die Sensorspule 1 unterhalb einer Gehäuseoberfläche 2 des Radsensors angeordnet. In der in 1 angedeuteten Situation, in der der Radsensor an einer aus Gründen der Übersichtlichkeit selbst nicht dargestellten Schiene montiert ist, dient die Sensorspule 1 zum Detektieren des Spurkranzes eines Rades 20 eines Schienenfahrzeuges. Hierzu ist der Radsensor derart am Gleis beziehungsweise an der Schiene befestigt, dass bei Vorbeibewegung des Rades 20 beziehungsweise des Spurkranzes des Rades 20 eine Bedämpfung des Magnetfeldes der Sensorspule 1 erfolgt. Die Änderung des Magnetfelds der Sensorspule 1 aufgrund des vorbei rollenden Rades 20 des Schienenfahrzeuges wird mittels eines elektrischen Schwingkreises erfasst, dessen Induktivität durch die Sensorspule 1 gebildet wird. Durch zusätzliche Komponenten, etwa in Form einer in dem Gehäuse des Radsensors am Gleis oder ganz oder teilweise abseits des Gleises angeordneten Überwachungsschaltung, wird es ermöglicht, basierend auf einer induktiven Beeinflussung der Sensorspule 1 und damit verbunden der Änderung zumindest einer Eigenschaft des elektrischen Schwingkreises eine Befahrung des Radsensors durch das Rad 20 beziehungsweise durch den Spurkranz des Rades 20 des Schienenfahrzeugs zu erkennen und beispielsweise ein Signal für eine Gleisfreimeldeanlage oder eine Bahnübergangssicherungsanlage zu erzeugen. 1 shows a sensor coil 1 a working according to the principle of the inductive proximity switch wheel sensor. Here is the sensor coil 1 below a housing surface 2 arranged the wheel sensor. In the in 1 indicated situation in which the wheel sensor is mounted on a self-evident for reasons of clarity rail, the sensor coil is used 1 for detecting the wheel flange of a wheel 20 a rail vehicle. For this purpose, the wheel sensor is mounted on the track or on the rail such that when passing the wheel 20 or the wheel flange of the wheel 20 a damping of the magnetic field of the sensor coil 1 he follows. The change of the magnetic field of the sensor coil 1 due to the passing wheel 20 of the rail vehicle is detected by means of an electrical resonant circuit whose inductance through the sensor coil 1 is formed. By means of additional components, for example in the form of a monitoring circuit arranged in the housing of the wheel sensor on the track or wholly or partially away from the track, it is made possible based on an inductive influencing of the sensor coil 1 and associated with the change of at least one property of the electrical resonant circuit, a wheeled sensor of the wheel by the wheel 20 or through the wheel flange of the wheel 20 to detect the rail vehicle and, for example, to generate a signal for a train detection system or a level crossing protection system.

Neben der zuvor beschriebenen durch eine Befahrung verursachten induktiven Wechselwirkung können in der Praxis auch Störeinflüsse auftreten, die kapazitiv auf die Sensorspule 1 einwirken. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Feuchtigkeitsschicht 10 auf der Gehäuseoberfläche 2 des Radsensors handeln. Eine solche Feuchtigkeitsschicht 10 kann in ungünstigen Fällen dazu führen, dass die Ansprechschwelle des Radsensors erreicht wird, was letztendlich zu einer Fehlmeldung und damit verbunden zu Störungen des Betriebsablaufs führt.In addition to the above-described caused by a driving inductive interaction and interference can occur in practice, the capacitive on the sensor coil 1 act. This may be, for example, a layer of moisture 10 on the housing surface 2 act of the wheel sensor. Such a moisture layer 10 In unfavorable cases, this can lead to the response threshold of the wheel sensor being reached, which ultimately leads to a false signal and, as a result, to disruptions of the operating procedure.

Um kapazitive Störeinflüsse zu minimieren beziehungsweise auszuschließen, weist der Radsensor gemäß 1 eine kapazitive Abschirmung 3 auf, die mit der Funktionserde beziehungsweise Funktionsmasse 4 des Radsensors beziehungsweise der Sensorelektronik des Radsensors verbunden ist. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine Abschirmung kapazitiver Störeinflüsse, die von der Gehäuseoberfläche beziehungsweise von oberhalb der Gehäuseoberfläche ausgehen, erreicht. Entsprechend der gestrichelten Darstellung der kapazitiven Abschirmung 3 ist die Abschirmung vorteilhafterweise derart ausgeführt, dass Flächen und Leiterschleifen mit geschlossenen Windungen vermieden werden, die eine induktive Kopplung mit der Sensorspule 1 bewirken könnten. Die kapazitive Abschirmung kann aus einem beliebigen leitfähigen Material bestehen oder eine Beschichtung aus einem entsprechenden Material aufweisen. Beispielhaft seien hier Kupfer, Aluminium oder Eisen als mögliche Materialien genannt.To minimize or exclude capacitive interference, the wheel sensor according to 1 a capacitive shield 3 on, with the functional earth or functional mass 4 the wheel sensor or the sensor electronics of the wheel sensor is connected. As a result, a shielding capacitive interference that emanate from the housing surface or from above the housing surface is advantageously achieved. According to the dashed representation of the capacitive shielding 3 the shield is advantageously designed so that surfaces and conductor loops are avoided with closed turns, which is an inductive coupling with the sensor coil 1 could cause. The capacitive shield may be made of any conductive material or may have a coating of a corresponding material. By way of example, mention may be made here of copper, aluminum or iron as possible materials.

2 zeigt in einer schematischen Skizze eine Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Radsensors, wobei die kapazitive Abschirmung 3 eine sternförmige Struktur aufweist. Wie aus 2 erkennbar, entspricht der Mittelpunkt der sternförmigen Struktur dabei im Wesentlichen der Achse der Sensorspule 1. Diese Ausführungsform gewähr leistet einerseits eine gute Abschirmung gegenüber kapazitiven Störeinflüssen, wobei gleichzeitig induktive Störeinflüsse durch die kapazitive Abschirmung 3 selbst, d. h. beispielsweise eine Abschwächung des Magnetfeldes der Sensorspule 1 aufgrund von induzierten elektrischen Wirbelströmen, vermieden werden. Entsprechend der Darstellung in 2 ist die kapazitive Abschirmung 3 wiederum an die Funktionserde 4 des Radsensors beziehungsweise der Sensorelektronik des Radsensors elektrisch angebunden. 2 shows in a schematic sketch a plan view of a second embodiment of the wheel sensor according to the invention, wherein the capacitive shield 3 has a star-shaped structure. How out 2 recognizable, corresponds to the center of the star-shaped structure substantially the axis of the sensor coil 1 , This embodiment ensures on the one hand good shielding against capacitive interference, at the same time inductive interference by the capacitive shielding 3 itself, ie, for example, a weakening of the magnetic field of the sensor coil 1 due to induced electrical eddy currents, can be avoided. As shown in 2 is the capacitive shielding 3 turn to the functional earth 4 the wheel sensor or the sensor electronics of the wheel sensor electrically connected.

3 zeigt in einer schematischen Skizze eine Draufsicht eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Radsensors, wobei die kapazitive Abschirmung 3 mehrere kreisförmige offene Leiterschleifen aufweist. Bei dieser Ausführungsform werden somit die Wicklungen der Sensorspule 1 von mehreren kreisförmigen offenen Leiterschleifen überspannt, deren gemeinsamer Mittelpunkt im Wesentlichen der Achse der Sensorspule 1 entspricht. Dabei sind die kreisförmigen offenen Leiterschleifen zur Sicherstellung einer besonders zuverlässigen Abschirmung wiederum mit der Funktionserde 4 des Radsensors beziehungsweise der Sensorelektronik des Radsensors verbunden. 3 shows in a schematic sketch a plan view of a third embodiment of the wheel sensor according to the invention, wherein the capacitive shield 3 having a plurality of circular open conductor loops. In this embodiment, therefore, the windings of the sensor coil 1 spanned by a plurality of circular open conductor loops whose common center is substantially the axis of the sensor coil 1 equivalent. Here, the circular open conductor loops to ensure a particularly reliable shield again with the functional earth 4 the wheel sensor or the sensor electronics of the wheel sensor connected.

4 zeigt in einer schematischen Skizze eine Draufsicht eines vierten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Radsensors, wobei die kapazitive Abschirmung 3 eine kreisförmige offene Leiterschleife aufweist und in radialer Richtung mit der Leiterschleife verbundene Leiterelemente vorgesehen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Sensorspule 1 somit mittels einer kapazitiven Abschirmung 3 von der Gehäuseoberfläche abgeschirmt, die eine baumförmige Struktur aufweist. Dabei wird die baumförmige Struktur durch eine kreisförmige offene Leiterschleife gebildet, deren Mittelpunkt im Wesentlichen der Achse der Sensorspule 1 entspricht. Zusätzlich sind in radialer Richtung mit der Leiterschleife verbundene Leiterelemente vorgesehen, die ähnlich Ästen von dem durch die Leiterschleife gebildeten Stamm verzweigen. Auch bei dieser Ausführungsform der kapazitiven Abschirmung 3 ist gewährleistet, dass kapazitive Störeinflüsse weitgehend abgeschwächt beziehungsweise vollständig eliminiert werden, während gleichzeitig eine Beeinflussung des Magnetfeldes der Sensorspule 1 zumindest weitgehend vermieden wird. Hierzu ist die kapazitive Abschirmung 3 wiederum mit der Funktionserde 4 verbunden. 4 shows in a schematic sketch a plan view of a fourth embodiment of the wheel sensor according to the invention, wherein the capacitive shield 3 a circular open conductor loop and in the radial direction with the conductor loop connected conductor elements are provided. In this embodiment, the sensor coil 1 thus by means of a capacitive shield 3 shielded from the housing surface, which has a tree-shaped structure. In this case, the tree-shaped structure is formed by a circular open conductor loop whose center is substantially the axis of the sensor coil 1 equivalent. In addition, conductor elements connected in the radial direction to the conductor loop are provided, which similarly branches branches from the trunk formed by the conductor loop. Also in this embodiment of the capacitive shield 3 ensures that capacitive disturbances are largely mitigated or completely eliminated, while at the same time influencing the magnetic field of the sensor coil 1 at least largely avoided. This is the capacitive shielding 3 again with the functional earth 4 connected.

Es sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen der Erfindung selbstverständlich auch von den zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen abweichende Realisierungen der kapazitiven Abschirmung 3 möglich sind.It should be noted that in the context of the invention, of course, deviating from the previously described preferred embodiments realization of the capacitive shielding 3 possible are.

Des Weiteren ist zu beachten, dass der erfindungsgemäße Radsensor auch mehrere Sensorspulen 1 aufweisen kann. Hierbei kann es sich einerseits beispielsweise um zwei Sensorspulen handeln, die zur Störfeldunterdrückung in einer Gegenschaltung miteinander verbunden sind. In diesem Fall kann vorteilhafterweise zwischen jeder der beiden Sensorspulen und der Gehäuseoberfläche eine kapazitive Abschirmung vorgesehen sein. Alternativ hierzu ist es auch denkbar, dass neben der Sensorspule eine weitere Spule vorgesehen ist, die mit der Sensorspule wiederum in einer Gegenschaltung verbunden ist, wobei die weitere Spule im Wesentlichen nur als Kompensationsspule dient. In diesem Fall kann die weitere Spule beispielsweise im Vergleich zur Sensorspule in einer größeren Entfernung zur Gehäuseoberfläche angeordnet sein, in welchem Fall eine kapazitive Abschirmung der weiteren Spule unter Umständen nicht erforderlich ist.Furthermore, it should be noted that the wheel sensor according to the invention also several sensor coils 1 can have. On the one hand, this may be, for example, two sensor coils, which are connected to one another in order to suppress background noise. In this case, advantageously, a capacitive shielding can be provided between each of the two sensor coils and the housing surface. Alternatively, it is also conceivable that in addition to the sensor coil, a further coil is provided, which in turn is connected to the sensor coil in a counter circuit, wherein the further coil essentially serves only as a compensation coil. In this case, the further coil may, for example, be arranged at a greater distance from the housing surface compared to the sensor coil, in which case a capacitive shielding of the further coil may not be necessary.

Darüber hinaus sei ferner angemerkt, dass der erfindungsgemäße Radsensor zwecks Bestimmung der Fahrtrichtung eines sich vorbeibewegenden Schienenfahrzeugs auch in Form eines so genannten Doppelradsensors ausgebildet sein kann, der zumindest zwei im Wesentlichen voneinander unabhängige Sensorspulen aufweist. Bei einer solchen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radsensors weist vorteilhafterweise jede der Sensorspulen eine kapazitive Abschirmung zur Gehäuseoberfläche hin auf.About that addition, it should also be noted that the inventive Wheel sensor for determining the direction of travel of a passing Railway vehicle also in the form of a so-called double wheel sensor may be formed, the at least two essentially from each other having independent sensor coils. In such an embodiment the wheel sensor according to the invention advantageously has each of the sensor coils provides capacitive shielding to the housing surface on.

Entsprechend den vorstehenden Ausführungen weist der erfindungsgemäße Radsensor zwischen der Sensorspule 1 und der Gehäuseoberfläche 2 vorteilhafterweise eine kapazitive Abschirmung 3 auf. Hierdurch werden kapazitive Störeinflüsse zumindest weitgehend eliminiert beziehungsweise unterdrückt und somit der Störabstand des Radsensors insbesondere hinsichtlich auf der Gehäuseoberfläche 2 des Radsensors abgelagerter Feuchtigkeit 10 vergrößert. Dadurch, dass der erfindungsgemäße Radsensor somit gegenüber Störeinflüssen besonders unempfindlich ist, ergibt sich eine höhere Verfügbarkeit des Radsensors und/oder die Möglichkeit, durch Vergrößerung der Ansprechempfindlichkeit des Radsensors auch kleinere Spurkränze beziehungsweise Spurkränze von Rädern mit ungünstigerem Radlauf zu detektieren.According to the above statements, the wheel sensor according to the invention between the sensor coil 1 and the housing surface 2 advantageously a capacitive shield 3 on. As a result, capacitive interference is at least largely eliminated or suppressed and thus the signal to noise ratio of the wheel sensor, in particular with respect to the housing surface 2 the wheel sensor deposited moisture 10 increased. The fact that the wheel sensor according to the invention is thus particularly insensitive to interference, results in a higher availability of the wheel sensor and / or the ability to detect by increasing the sensitivity of the wheel sensor and smaller wheel flanges or wheel flanges of wheels with unfavorable wheel arch.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 1288098 A1 [0002]

Claims

Wheel sensor with at least one below a housing surface ( 2 ) of the wheel sensor arranged alternating current fed to an inductive interaction with passing wheels ( 20 ) of rail vehicles sensitive sensor coil ( 1 ), characterized in that between the sensor coil ( 1 ) and the housing surface ( 2 ) a capacitive shield ( 3 ) is provided.

Wheel sensor according to claim 1, characterized in that the sensor coil ( 1 ) Is part of an electrical resonant circuit.

Wheel sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the capacitive shield ( 3 ) has a star-shaped structure whose center of the axis of the sensor coil ( 1 ) corresponds.

Wheel sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the capacitive shield ( 3 ) has a plurality of circular open conductor loops whose common center of the axis of the sensor coil ( 1 ) corresponds.

Wheel sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the capacitive shield ( 3 ) has a circular open conductor loop whose center of the axis of the sensor coil ( 1 ), and conductor elements connected in the radial direction to the conductor loop are provided.

Wheel sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor coil ( 1 ) is an air-core coil.