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EP1686035B1 - Verfahren zum Einstellen einer Ausgangsspannung einer Empfangsschaltung eines Empfangskopfes eines Schienenkontakts und Schienenkontaktsystem - Google Patents

Verfahren zum Einstellen einer Ausgangsspannung einer Empfangsschaltung eines Empfangskopfes eines Schienenkontakts und Schienenkontaktsystem Download PDF

Info

Publication number
EP1686035B1
EP1686035B1 EP05290217A EP05290217A EP1686035B1 EP 1686035 B1 EP1686035 B1 EP 1686035B1 EP 05290217 A EP05290217 A EP 05290217A EP 05290217 A EP05290217 A EP 05290217A EP 1686035 B1 EP1686035 B1 EP 1686035B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
receiving
partial
circuit
rail contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP05290217A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1686035A1 (de
Inventor
Kassen Oldewurtel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales Rail Signalling Solutions GmbH
Original Assignee
Alcatel Transport Solution Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alcatel Transport Solution Deutschland GmbH filed Critical Alcatel Transport Solution Deutschland GmbH
Priority to DE502005000732T priority Critical patent/DE502005000732D1/de
Priority to EP05290217A priority patent/EP1686035B1/de
Priority to AT05290217T priority patent/ATE362440T1/de
Priority to US11/300,471 priority patent/US7530534B2/en
Priority to CNB2006100005138A priority patent/CN100542865C/zh
Publication of EP1686035A1 publication Critical patent/EP1686035A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1686035B1 publication Critical patent/EP1686035B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or train
    • B61L1/16—Devices for counting axles; Devices for counting vehicles
    • B61L1/167—Circuit details

Definitions

  • the invention relates to a method for setting an output voltage (balancing) of a receiving circuit of a receiving head of a rail contact, wherein for generating the output voltage at least one received from the receiving head of the rail contact receiving voltage is superimposed by at least one tuning voltage and a rail contact system for performing the method.
  • the method is particularly suitable for use in axle counting points (axle counter) of rail contacts.
  • axle counters are used to monitor track sections.
  • Each axle counter contains metering points with two rail contacts and one or more evaluation units.
  • Each axle counter monitors a track section assigned to it. If the axle counter detects a passing rail vehicle, the track section is switched to occupied. If the axle counter closest to the direction of travel of the rail vehicle detects the passing rail vehicle, the track section is released again (track release signal).
  • Electronic rail contacts often consist of two mounted on a running rail, spatially consecutive transmitting heads with transmitting coils, which are fed with audio frequency alternating currents and two arranged on the respective opposite rail side, inductively coupled to the transmitting coils receiving coils of receiving heads.
  • the voltages induced in the receiver coils are fed to an evaluation unit arranged in the vicinity of the rail contact with a receiving circuit and evaluated there.
  • the temporary drop and the phase rotation of the voltages induced in the receiver coils are evaluated.
  • the falling and the phase rotation of the Reception voltages is due to the coupling between the transmitting and receiving coils when passing a vehicle wheel.
  • the voltages induced in the receiver coils are converted via a generated in the receiving circuit output voltage of the receiving circuit into digital signals, from which finally driving direction-dependent counting pulses are derived.
  • the prerequisite for the proper operation of the axle counting systems controlled by the electronic rail contacts is that the output voltages determined by the receiving voltages from the receiver coils are not also dependent on parameters in their amplitudes, which have nothing to do with the influence of the vehicle wheels to have. Such influences can be caused, for example, by temperature fluctuations in the transmitting coil and thus by a temperature-dependent receiving voltage.
  • the output voltage must also be within predetermined value ranges, so that the evaluation unit can correctly evaluate the output voltage.
  • the received voltage induced in the receiving coil is strongly determined by the magnetic properties of the surroundings of the axle counter.
  • the receiving voltage is substantially greater than at a place of use in a track area with a track bed made of ballast stones.
  • the received voltage can vary by several hundred percent due to such influencing factors.
  • an adjustment of the receiving circuit is made. This adjustment can for example be made mechanically, wherein the mechanical structure of the axle counter is varied such that the receiving voltage corresponds to a desired value.
  • an electrical balance can be made. This is due to the fact that no work on the track is necessary, safer and more comfortable.
  • Next can at a electrical adjustment of the mechanical design of the axle counter, due to the elimination of the setting console, be simpler, more robust and cheaper.
  • an electric current flowing through the transmitting coil in counter-phase electric current which is obtained from a digital signal, is coupled into a branch of the receiving circuit. From the receiving voltage thereby a corresponding counter-phase current tuning voltage is subtracted, so that during the passage of a wheel, a sign change of the output voltage occurs, which is interpreted as Radcalorieimpuls.
  • the receiving circuit has a current sensor transformer, which decreases the receiving voltage from a resonant circuit of the receiving head via its primary winding.
  • the current sense transformer has two secondary windings, via which a first partial reception voltage and a second partial reception voltage are generated with polarity opposite to the first partial reception voltage in a respective branch of the reception circuit.
  • this constant current is subtracted from the temperature-dependent input signal of the receiving circuit, ie from the temperature-dependent partial receiver voltages.
  • the resulting difference, ie the resulting output voltage of the Reception circuit is then occupied with a significantly higher temperature coefficient, as a non-electrically adjusted output voltage.
  • Temperature fluctuations in the transmitting coil can have a negative effect on the operation of the rail contacts. This may be the case in particular if the transmission power, due to a dependent of the temperature of the transmitting coil, the transmitting coil flowing through electric current is subject to uncontrolled fluctuations.
  • the adjusted output voltage can fluctuate so much temperature-dependent that an evaluation by the evaluation unit is no longer possible. This can result in significant safety problems when using the rail contacts in railway operation by misjudgment of the received signal of the receiving coil.
  • the object of the invention is to provide a method for adjusting an output voltage of a receiving circuit of a receiving head of a rail contact and a rail contact system for performing the method, which avoid the disadvantages of the prior art, in particular reduce the temperature-independent behavior of the rail contact.
  • the tuning voltage is taken off by a transmitter circuit of a rail contact as a voltage proportional to an electric current flowing in a transmission coil of the rail contact.
  • One of the adjustment voltage corresponding current, which is coupled thereto to the receiving circuit has, since the adjustment is to compensate for an excessive receiving voltage, an opposite in the transmitting coil of the rail contact electrical current phase, which the current and voltage conditions in the receiving coil of the receiving head during a cycle pass corresponds.
  • an electrical current flowing in opposition to the transmitting coil of the transmitting head which is obtained by the transmitter circuit, for example, from the current of an amplifier output stage of the transmitting circuit, is coupled into the receiving circuit.
  • This injected, antiphase current is thus directly proportional to the electric coil flowing through the transmitting coil.
  • Both currents have the same temperature response, ie the same temperature dependence in their amplitude.
  • no additional temperature dependence of Output voltage of the receiving circuit thus no additional temperature dependence of Output voltage of the receiving circuit.
  • the electrical balance according to the invention can generally be used. There are no additional temperature drifts. A mechanical adjustment can be omitted. It is merely a transmitter circuit that requires a very small amount of equipment required.
  • the inventive method allows a temperature-stable electrical balance for axle counter.
  • a first partial adjustment voltage and a second partial adjustment voltage having opposite polarity to the first partial adjustment voltage are particularly preferably removed from the transmission circuit.
  • a first partial reception voltage and a second partial reception voltage with opposite polarity to the first partial reception voltage are received by the reception head as reception voltages.
  • a partial adjustment voltage is superimposed with a partial reception voltage to a partial output voltage and the partial output voltages are superposed, preferably after each amplification, to the output voltage.
  • This preferred variant of the method according to the invention is suitable for use in known receiving circuits of receiving heads of rail contacts.
  • a rail contact system with a rail contact, which has a transmitting head with a transmitting circuit and a receiving head with a receiving circuit
  • the receiving circuit for generating an output voltage by superimposing at least one receiving voltage received by the receiving head is set by at least one tuning voltage.
  • a transmitter circuit is provided, wherein the transmitter circuit is arranged to remove the tuning voltage from the transmitter circuit as a voltage proportional to an electric current flowing in a transmitter coil of the rail contact.
  • the receiving circuit comprises a transformer, wherein the transformer is arranged to receive as reception voltages a first partial reception voltage and a second partial reception voltage with polarity opposite to the first partial reception voltage from the reception head.
  • the transmitter circuit is connected by means of a connection circuit with the receiving circuit and the connection circuit is set up, in each case a sectionab Dermatworthtage with a partial reception voltage to a To superimpose partial output voltage. Further, the receiving circuit is arranged to superimpose the partial output voltages to the output voltage.
  • This preferred embodiment is thus designed such that the two partial compensation voltages, or corresponding currents, are coupled into the differential amplifier circuit of a known receiving circuit of a receiving head.
  • the receiving circuit has two amplifier elements, each one of the amplifier elements being arranged to amplify one of the partial output voltages, then the output voltage can be reliably maintained within a desired voltage interval.
  • the transmitter circuit has a potentiometer, wherein a voltage ratio of the values of the partial adjustment voltages to the values of the partial reception voltages can be set by means of the potentiometer.
  • This potentiometer allows flexible adjustment in a wide receiving voltage range.
  • the rail contact system according to the invention is preferably used as axle counter. This significantly increases safety in rail transport.
  • a rail contact system according to the invention is shown in highly schematic form in a circuit diagram.
  • the rail contact system is set up to carry out the method according to the invention. It has a rail contact which has a transmitting head 1 with a transmitting circuit 2 and a receiving head 4 with a receiving circuit 5.
  • the transmitting circuit 2, or the transmitting coil 7 of the transmitting head 1 is excited by a transmission signal having a frequency of 30 kilohertz.
  • the receiving circuit 5 is set up to generate an output voltage from two receiving voltages picked up by the receiving head by superposition with two adjusting voltages.
  • the receiving circuit 5 has a transformer 8.
  • the transformer 8 is arranged to receive as reception voltages a first partial reception voltage and a second partial reception voltage with polarity opposite to the first partial reception voltage from the reception head 4. Via a primary winding 9 of the transformer 8, the receiving voltage from a resonant circuit 10 of the receiving head 4 is removed.
  • the transformer 8 has two secondary windings 11, 12, via which the first partial reception voltage and the second partial reception voltage with opposite polarity to the first partial tuning voltage in each case a branch of the receiving circuit 5 is generated. This corresponds to a receiving circuit of a rail contact according to the prior art.
  • a transmitter circuit 20 is provided, wherein the transmitter circuit 20 is arranged to adjust the calibration voltages from the transmitter circuit 2 to one in a transmitter coil 7 of the rail contact flowing electrical current proportional voltages, decrease.
  • the transmitter circuit 20 has a current sensor transformer 21.
  • the current sensor transformer 21 is set up to remove as compensation voltages a first partial adjustment voltage and a second partial adjustment voltage with opposite polarity to the first partial adjustment voltage from the transmission circuit 2.
  • This current sensor transformer 21 comprises a primary winding 22 through which a current flows, which also flows through an excitation coil 24 of an amplifier output stage of the transmitting circuit 2.
  • the primary winding 22 is wound opposite to the excitation coil 24.
  • the current sensor transformer 21 also has two secondary windings 25, 26. In one of the secondary windings 25, 26, one of the partial adjustment voltages is induced.
  • the transmitter circuit 20 is connected to the receiving circuit 5 by means of a connection circuit 30.
  • the connection circuit 30 is configured to superimpose a partial adjustment voltage having a partial reception voltage to a partial output voltage.
  • the connection circuit 30 comprises two branches 31, 32, each having a capacitor and an ohmic resistance, one of the partial output voltages being connected to the receiving circuit 5 via one of the branches 31, 32.
  • the receiving circuit 5 is designed as a differential amplifier.
  • the receiving circuit 5 has two amplifier elements 40, 41, wherein in each case one of the amplifier elements 40, 41 is set up to amplify one of the partial output voltages.
  • the receiving circuit 5 is arranged to superimpose the partial output voltages to the output voltage.
  • the latter is achieved in that the outputs of the amplifier elements 40, 41 are connected together.
  • This output voltage is provided at a Radimpulsgeberan gleich 50.
  • a low pass 52 with a cutoff frequency of 70 hearts and a comparator 54 switched.
  • the comparator 54 operates, for example, with a threshold voltage of 25 mV.
  • a potentiometer 57 in the transmitter circuit 20 is connected such that a voltage ratio of the values of the partial adjustment voltages to the values of the partial reception voltages can be set. By means of this potentiometer 57, the illustrated receiving circuit 5 can be adjusted with adjustment voltages of variable amplitude.
  • the illustrated receiving circuit 5 also has the possibility of an electrical balance according to the prior art.
  • an electrical current obtained from a digital signal can be coupled into the branches of the differential amplifier, or a corresponding tuning voltage can be superposed with the partial receiving voltages.
  • a digital signal connection 59 is provided, which can be connected via switch 60.
  • the digital signal has a frequency of 30 kilohertz according to the transmission signal and has, for example, a maximum amplitude of plus / minus 5 volts.
  • the entire circuit according to the invention has a Doubletest réellekeit.
  • a port 62 for a self-test allows the switching of various self-test switches.
  • a signal at an additional measurement signal output 64 can be checked, for example, in such a self-test.
  • the tuning voltage is applied by means of a transmitter circuit (20) from a transmission circuit (2) of the rail contact as one in a Transmission coil (7) of the rail contact flowing electric current proportional voltage removed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen einer Ausgangsspannung (Abgleich) einer Empfangsschaltung eines Empfangskopfes eines Schienenkontakts, wobei zur Erzeugung der Ausgangsspannung mindestens eine vom Empfangskopf des Schienenkontakts abgenommene Empfangsspannung durch mindestens eine Abgleichspannung überlagert wird und ein Schienenkontaktsystem zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren eignet sich insbesondere zum Einsatz in Achszählpunkten (Achszähler) von Schienenkontakten.
    • Stand der Technik
  • In der Eisenbahnsignaltechnik werden zur Überwachung von Gleisabschnitten unter anderem Achszähler eingesetzt. Jeder Achszähler beinhaltet Zählpunkte mit zwei Schienenkontakten und eine oder mehrere Auswerteeinheiten.
  • Jeder Achszähler überwacht einen ihm zugewiesenen Gleisabschnitt. Detektiert der Achszähler ein vorbeifahrendes Schienenfahrzeug, wird der Gleisabschnitt belegt geschaltet. Detektiert der in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs nächstgelegene Achszähler das vorbeifahrende Schienenfahrzeug, wird der Gleisabschnitt wieder frei geschaltet (Gleisfreimeldung).
  • Beim Vorüberlaufen eines Fahrzeugrades werden nacheinander zwei benachbarte Schienenkontakte betätigt und es werden dabei zwei sich zeitlich überlappende Impulse ausgelöst. Diese Impulse werden in der Auswerteeinheit hinsichtlich ihrer Amplitude bewertet und in Zählimpulse umgesetzt, wobei die durch die Fahrtrichtung der vorüberlaufenden Fahrzeugachsen gegebene Folge der Impulse die jeweilige Zählrichtung der Impulse bestimmt.
  • Elektronische Schienenkontakte bestehen häufig aus zwei an einer Fahrschiene angebrachten, räumlich hintereinander liegenden Sendeköpfen mit Sendespulen, die mit tonfrequenten Wechselströmen gespeist werden und zwei auf der jeweils gegenüberliegenden Schienenseite angeordneten, mit den Sendespulen induktiv gekoppelten Empfangsspulen von Empfangsköpfen. Je eine Sende- und eine Empfangsspule bilden gemeinsam einen Impulsgeber. Die in den Empfangsspulen induzierten Spannungen werden einer in der Nähe des Schienenkontaktes angeordneten Auswerteeinheit mit einer Empfangsschaltung zugeführt und dort bewertet. Als Indiz für das Vorüberlaufen eines Fahrzeugrades an einem Schienenkontakt wird das vorübergehende Abfallen und die Phasendrehung der in den Empfangsspulen induzierten Spannungen gewertet. Das Abfallen und die Phasendrehung der Empfangsspannungen ist bedingt durch die Kopplung zwischen den Sende- und Empfangsspulen beim Passieren eines Fahrzeugrades. Die in den Empfangsspulen induzierten Spannungen werden über eine in der Empfangsschaltung erzeugte Ausgangsspannung der Empfangsschaltung in digitale Signale umgesetzt, aus denen schließlich fahrrichtungsabhängige Zählimpulse abgeleitet werden.
  • Voraussetzung für einen ordnungsgemäßen Betrieb der von den elektronischen Schienenkontakten gesteuerten Achszählanlagen ist es, dass die von den Empfangsspulen an die Auswerteeinheit weitergegebenen, aus den Empfangsspannungen ermittelten Ausgangsspannungen in ihren Amplituden nicht auch von Parametern abhängig sind, die mit der Beeinflussung durch die Fahrzeugräder nichts zu tun haben. Derartige Beieinflussungen können z.B. von Temperaturschwankungen in der Sendespule und damit von einer temperaturabhängigen Empfangsspannung her rühren. Die Ausgangsspannung muss ferner in vorgegebenen Wertebereichen liegen, damit die Auswerteeinheit die Ausgangsspannung richtig auswerten kann. Die in der Empfangsspule induzierte Empfangsspannung wird jedoch stark von den magnetischen Eigenschaften der Umgebung des Achszählers bestimmt. Liegt der Einsatzort des Achszählers z.B. auf einer aus Eisenmetallen gefertigten Eisenbahnbrücke, so ist die Empfangsspannung wesentlich größer als bei einem Einsatzort in einem Gleisbereich mit einem Gleisbett aus Schottersteinen. Die Empfangsspannung kann durch derartige Einflussfaktoren um mehrere 100% variieren.
    Um die Ausgangsspannung in dem vorgegebenen Wertebereich zu halten, wird ein Abgleich der Empfangsschaltung vorgenommen. Dieser Abgleich kann z.B. mechanisch vorgenommen werden, wobei der mechanische Aufbau des Achszählers derart variiert wird, dass die Empfangsspannung einem gewünschten Wert entspricht. Weiter kann ein elektrischer Abgleich vorgenommen werden. Dieser ist, aufgrund dessen, dass keine Arbeiten im Gleis dazu notwendig sind, sicherer und komfortabler. Weiter kann bei einem elektrischen Abgleich der mechanische Aufbau des Achszählers, bedingt durch das Entfallen der Einstellkonsole, einfacher, robuster und preiswerter sein. Bei einem elektrischen Abgleich gemäß Stand der Technik wird ein zum die Sendespule durchfließenden elektrischen Strom gegenphasiger elektrischer Strom, der aus einem Digitalsignal gewonnen wird, in einen Zweig der Empfangsschaltung eingekoppelt. Von der Empfangsspannung wird dadurch eine dem gegenphasigen Strom entsprechende Abgleichspannung abgezogen, so dass beim Durchlauf eines Rades ein Vorzeichenwechsel der Ausgangsspannung auftritt, der als Radzählimpuls interpretiert wird. Die Empfangsschaltung weist einen Stromfühlertransformator auf, der über seine Primärwicklung die Empfangsspannung von einem Schwingkreis des Empfangskopfs abnimmt. Der Stromfühlertransformator weist zwei Sekundärwicklungen auf, über die eine erste Teilempfangsspannung und eine zweite Teilempfangsspannung mit zu der ersten Teilempfangsspannung entgegengesetzter Polarität in jeweils einem Zweig der Empfangsschaltung erzeugt wird. Über eine Differenzverstärkerschaltung werden diese beiden Teilempfangsspannungen überlagert, d.h. es findet eine Differenzbildung statt. Der elektrische Abgleich erfolgt derart, dass bei nicht Durchlaufen eines Fahrzeugrades eine Ausgangsspannung von z.B. 200mV bereit gestellt wird. Durchläuft ein Fahrzeugrad den Schienenkontakt, so wird in den Empfangskopf, bzw. dessen Empfangsspule, ein gegenphasiger Strom induziert. Die dann resultierende Ausgangsspannung beträgt dann minus 200mV. Dieser Spannungswechsel wird in der Auswerteeinheit als ein Raddurchlauf registriert.
    Die Offenlegungsschrift DE 3 302 883 A1 offenbart einen weiteren Stand der Technik mit elektronischer Temperaturkompensation.
    Der in mindestens einen der Zweige eingekoppelte, aus dem Digitalsignal gewonnene elektrische Strom, bzw. die entsprechende mit den Teilempfangsspannungen überlagerte Abgleichspannung, ist, für sich gesehen, temperaturstabil. Durch das gegenphasige Einkoppeln wird dieser konstante Strom vom temperaturabhängigen Eingangssignal der Empfangsschaltung, d.h. von den temperaturabhängigen Teilempfangsspannungen, abgezogen. Die resultierende Differenz, d.h. die resultierende Ausgangsspannung der Empfangsschaltung, ist dann mit einem deutlich höheren Temperaturkoeffizienten belegt, als eine nicht elektrisch abgeglichene Ausgangsspannung.
  • Daraus resultiert eine starke Temperaturabhängigkeit der derart abgeglichenen Ausgangsspannung der Empfangsschaltung. Diese starke Temperaturabhängigkeit verhindert einen generellen Einsatz dieses elektrischen Abgleichs.
  • Temperaturschwankungen in der Sendespule können sich negativ auf die Funktionsweise der Schienenkontakte auswirken. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Sendeleistung, bedingt durch einen von der Temperatur der Sendespule abhängigen, die Sendespule durchfließenden elektrischen Strom unkontrollierten Schwankungen unterliegt. Die abgeglichene Ausgangsspannung kann dabei derart stark temperaturabhängig schwanken, dass eine Auswertung durch die Auswerteeinheit nicht mehr möglich ist. Daraus können sich erhebliche Sicherheitsprobleme bei der Verwendung der Schienenkontakte im Bahnbetrieb durch Fehlbeurteilung des Empfangssignals der Empfangsspule ergeben.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Einstellen einer Ausgangsspannung einer Empfangsschaltung eines Empfangskopfes eines Schienenkontakts und ein Schienenkontaktsystem zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeiden, insbesondere die das temperaturunabhängige Verhalten des Schienenkontakts vermindern.
    • Gegenstand der Erfindung
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch das Schienenkontaktsystem gemäß Anspruch 4. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einstellen einer Ausgangsspannung einer Empfangsschaltung eines Empfangskopfes eines Schienenkontakts wird zur Erzeugung der Ausgangsspannung mindestens eine vom Empfangskopf des Schienenkontakts abgenommene Empfangsspannung durch mindestens eine Abgleichspannung überlagert. Erfindungsgemäß wird die Abgleichspannung mittels einer Überträgerschaltung von einem Sendeschaltkreis des Schienenkontakts als eine zu einem in einer Sendespule des Schienenkontakts fließenden elektrischem Strom proportionale Spannung abgenommen.
    Ein der Abgleichspannung entsprechender Strom, der dazu in die Empfangsschaltung eingekoppelt wird, hat dabei, da durch den Abgleich eine überhöhte Empfangsspannung ausgeglichen werden soll, eine dem in der Sendespule des Schienenkontakts fließenden elektrischen Strom entgegengesetzte Phase, was den Strom- und Spannungsverhältnissen in der Empfangsspule des Empfangskopfes bei einem Raddurchlauf entspricht.
    Für den erfindungsgemäßen elektrischen Abgleich wird also ein zum die Sendespule des Sendekopfes durchfließenden elektrischen Strom gegenphasiger elektrischer Strom, der durch die Überträgerschaltung z.B. aus dem Strom einer Verstärkerendstufe des Sendeschaltkreises gewonnen wird, in die Empfangsschaltung eingekoppelt. Dieser eingekoppelte, gegenphasige Strom ist damit direkt proportional zum die Sendespule durchfließenden elektrischen Strom. Beide Ströme haben den gleichen Temperaturgang, d.h. die gleiche Temperaturabhängigkeit in ihrer Amplitude. Bei der Differenzbildung der Ströme, bzw. der Überlagerungen der entsprechenden Spannungen, entsteht somit keine zusätzliche Temperaturabhängigkeit der Ausgangsspannung der Empfangsschaltung. Hieraus ergibt sich eine bessere Einstellbarkeit von Achszählern.
    Der erfindungsgemäße elektrische Abgleich kann generell verwendet werden. Es entstehen keine zusätzlichen Temperaturdriften. Ein mechanischer Abgleich kann entfallen. Es wird lediglich eine Überträgerschaltung, die einen sehr geringen apparativen Aufwand benötigt, eingesetzt.
    Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht einen temperaturstabilen elektrischen Abgleich für Achszähler.
  • Besonders bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Abgleichspannungen eine erste Teilabgleichspannung und eine zweite Teilabgleichspannung mit zu der ersten Teilabgleichspannung entgegengesetzter Polarität, bevorzugt mittels eines Stromfühlertransformators vom Sendeschaltkreis abgenommen. Entsprechend den bekannten Empfangsschaltungen werden als Empfangsspannungen eine erste Teilempfangsspannung und eine zweite Teilempfangsspannung mit zu der ersten Teilempfangsspannung entgegengesetzter Polarität, bevorzugt mittels eines Transformators vom Empfangskopf abgenommen. Sodann wird jeweils eine Teilabgleichspannung mit einer Teilempfangsspannung zu einer Teilausgangsspannung überlagert und die Teilausgangsspannungen werden, bevorzugt nach jeweils einer Verstärkung, zu der Ausgangsspannung überlagert. Diese bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich zur Anwendung bei bekannten Empfangsschaltungen von Empfangsköpfen von Schienenkontakten.
  • Besonders vorteilhaft wird ein Spannungsverhältnis der Werte, d.h. einer Maximalamplitude, der Teilabgleichspannungen zu den Werten der Teilempfangsspannungen, bevorzugt mittels eines Potentiometers, eingestellt. Dadurch kann flexibel ein sehr großer Bereich von Empfangsspannungen derart ausgeglichen werden, dass die Ausgangsspannung im gewünschten Wertebereich liegt und die Überträgerschaltung muss nicht den jeweiligen Einsatzbedingungen baulich angepasst werden.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Schienenkontaktsystem mit einem Schienenkontakt, der einen Sendekopf mit einem Sendeschaltkreis und einen Empfangskopf mit einer Empfangsschaltung aufweist, ist die Empfangsschaltung zur Erzeugung einer Ausgangsspannung durch Überlagern mindestens einer vom Empfangskopf abgenommenen Empfangsspannung durch mindestens eine Abgleichspannung eingerichtet. Erfindungsgemäß ist eine Überträgerschaltung vorgesehen, wobei die Überträgerschaltung eingerichtet ist, die Abgleichspannung von dem Sendeschaltkreis als eine zu einem in einer Sendespule des Schienenkontakts fließenden elektrischen Strom proportionale Spannung abzunehmen. Das erfindungsgemäße Schienenkontaktsystem ist eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen und stellt daher die Vorteile dieses Verfahrens zur Verfügung.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schienenkontaktsystems weist die Empfangsschaltung einen Transformator auf, wobei der Transformator eingerichtet ist, als Empfangsspannungen eine erste Teilempfangsspannung und eine zweite Teilempfangsspannung mit zu der ersten Teilempfangsspannung entgegengesetzter Polarität vom Empfangskopf abzunehmen. Diese Merkmale der Empfangsschaltung entsprechen denen bekannter Empfangsschaltungen. Die erfindungsgemäß vorgesehene Überträgerschaltung weist in dieser Ausführungsform einen Stromfühlertransformator auf, wobei der Stromfühlertransformator eingerichtet ist, als Abgleichspannungen eine erste Teilabgleichspannung und eine zweite Teilabgleichspannung mit zu der ersten Teilabgleichspannung entgegengesetzter Polarität vom Sendeschaltkreis abzunehmen. Die Überträgerschaltung ist dabei mittels einer Verbindungsschaltung mit der Empfangsschaltung verbunden und die Verbindungsschaltung ist eingerichtet, jeweils eine Teilabgleichspannung mit einer Teilempfangsspannung zu einer Teilausgangsspannung zu überlagern. Weiter ist die Empfangsschaltung eingerichtet, die Teilausgangsspannungen zu der Ausgangsspannung zu überlagern. Diese bevorzugte Ausführungsform ist also derart ausgeführt, dass die zwei Teilausgleichsspannungen, bzw. entsprechende Ströme, in die Differenzverstärkerschaltung einer bekannten Empfangsschaltung eines Empfangskopfes eingekoppelt werden.
  • Wenn die Empfangsschaltung zwei Verstärkerelemente aufweist, wobei jeweils eines der Verstärkerelemente eingerichtet ist, eine der Teilausgangsspannungen zu verstärken, dann kann die Ausgangsspannung zuverlässig innerhalb eines gewünschten Spannungsintervalls gehalten werden.
  • Besonders bevorzugt weist die Überträgerschaltung ein Potentiometer auf, wobei mittels des Potentiometers ein Spannungsverhältnis der Werte der Teilabgleichspannungen zu den Werten der Teilempfangsspannungen einstellbar ist. Dieses Potentiometer ermöglicht einen flexiblen Abgleich in einem weiten Empfangsspannungsbereich.
  • Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Schienenkontaktsystem als Achszähler eingesetzt. Dies erhöht die Sicherheit im Schienenverkehr erheblich.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der schematischen Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Schienenkontaktsystems.
  • In Fig. 1 ist stark schematisiert in einem Schaltbild ein erfindungsgemäßes Schienenkontaktsystem dargestellt. Das Schienenkontaktsystem ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Es weist einen Schienenkontakt, der einen Sendekopf 1 mit einem Sendeschaltkreis 2 und einen Empfangskopf 4 mit einer Empfangsschaltung 5 aufweist, auf. Der Sendeschaltkreis 2, bzw. die Sendespule 7 des Sendekopfs 1 wird durch ein Sendesignal mit einer Frequenz von 30 Kiloherz angeregt. Die Empfangsschaltung 5 ist zur Erzeugung einer Ausgangsspannung aus zwei vom Empfangskopf abgenommenen Empfangsspannungen durch Überlagern mit zwei Abgleichspannungen eingerichtet. Die Empfangsschaltung 5 weist einen Transformator 8 auf. Der Transformator 8 ist eingerichtet, als Empfangsspannungen eine erste Teilempfangsspannung und eine zweite Teilempfangsspannung mit zu der ersten Teilempfangsspannung entgegengesetzter Polarität vom Empfangskopf 4 abzunehmen. Über eine Primärwicklung 9 des Transformators 8 wird die Empfangsspannung von einem Schwingkreis 10 des Empfangskopfs 4 abgenommen. Der Transformator 8 weist zwei Sekundärwicklungen 11, 12 auf, über die die erste Teilempfangsspannung und die zweite Teilempfangsspannung mit zu der ersten Teilabgleichspannung entgegengesetzter Polarität in jeweils einem Zweig der Empfangsschaltung 5 erzeugt wird. Dies entspricht einer Empfangsschaltung eines Schienenkontakts gemäß Stand der Technik. Erfindungsgemäß ist eine Überträgerschaltung 20 vorgesehen, wobei die Überträgerschaltung 20 eingerichtet ist, die Abgleichspannungen von dem Sendeschaltkreis 2 als zu einem in einer Sendespule 7 des Schienenkontakts fließenden elektrischem Strom proportionale Spannungen, abzunehmen. Dazu weist die Überträgerschaltung 20 einen Stromfühlertransformator 21 auf. Der Stromfühlertransformator 21 ist eingerichtet, als Abgleichspannungen eine erste Teilabgleichspannung und eine zweite Teilabgleichspannung mit zu der ersten Teilabgleichspannung entgegengesetzter Polarität vom Sendeschaltkreis 2 abzunehmen. Dieser Stromfühlertransformator 21 umfasst eine Primärwicklung 22, die von einem Strom durchflossen wird, der auch eine Anregungsspule 24 einer Verstärkerendstufe des Sendeschaltkreises 2 durchfließt. Um einen zu dem die Sendespule 7 durchfließenden Strom gegenphasigen Strom zu erzeugen, ist die Primärwicklung 22 zu der Anregungsspule 24 entgegengesetzt gewickelt. Der Stromfühlertransformator 21 weist ferner zwei Sekundärwicklungen 25, 26 auf. In jeweils eine der Sekundärwicklungen 25, 26 wird eine der Teilabgleichspannungen induziert. Die Überträgerschaltung 20 ist mittels einer Verbindungsschaltung 30 mit der Empfangsschaltung 5 verbunden. Die Verbindungsschaltung 30 ist eingerichtet, jeweils eine Teilabgleichspannung mit einer Teilempfangsspannung zu einer Teilausgangsspannung zu überlagern. Die Verbindungsschaltung 30 umfasst zwei Zweige 31, 32 mit jeweils einem Kondensator und einem Ohmschen Widerstand, wobei jeweils eine der Teilausgangsspannungen über einen der Zweige 31, 32 auf die Empfangsschaltung 5 geschaltet ist. Die Empfangsschaltung 5 ist als Differenzverstärker ausgebildet. Dazu weist die Empfangsschaltung 5 zwei Verstärkerelemente 40, 41 auf, wobei jeweils eines der Verstärkerelemente 40, 41 eingerichtet ist, eine der Teilausgangsspannungen zu verstärken. Weiter ist die Empfangsschaltung 5 eingerichtet, die Teilausgangsspannungen, zu der Ausgangsspannung zu überlagern. Letzteres wird dadurch erreicht, dass die Ausgänge der Verstärkerelemente 40, 41 zusammen geschaltet sind. Diese Ausgangsspannung wird an einem Radimpulsgeberanschluss 50 zur Verfügung gestellt. Zwischen den Radimpulsgeberanschluss 50 und die Differenzverstärkerschaltung ist weiter ein Tiefpass 52 mit einer Grenzfrequenz von 70 Herz und ein Komparator 54 geschaltet. Der Komparator 54 arbeitet z.B. mit einer Schwellenspannung von 25 mV.
    Ein Potentiometer 57 in der Überträgerschaltung 20 ist derart verschaltet, dass ein Spannungsverhältnis der Werte der Teilabgleichspannungen zu den Werten der Teilempfangsspannungen einstellbar ist. Mittels dieses Potentiometers 57 kann die dargestellte Empfangsschaltung 5 mit Abgleichspannungen variabler Amplitude abgeglichen werden.
    Die dargestellte Empfangsschaltung 5 weist ferner die Möglichkeit eines elektrischen Abgleiches gemäß Stand der Technik auf. Dazu kann in die Zweige des Differenzverstärkers ein aus einem Digitalsignal gewonnener elektrischer Strom eingekoppelt werden, bzw. eine entsprechende Abgleichspannung mit den Teilempfangsspannungen überlagert werden. Hierzu ist ein Digitalsignalanschluss 59 vorgesehen, der über Schalter 60 zugeschaltet werden kann. Das Digitalsignal hat entsprechend dem Sendesignal eine Frequenz von 30 Kiloherz und weist z.B. eine Maximalamplitude von plus/minus 5 Volt auf.
    Die gesamte erfindungsgemäße Schaltung weist eine Selbsttestmöglichkeit auf. Ein Anschluss 62 für einen Selbsttest ermöglicht das Schalten von verschiedenen Selbsttestschaltern. Ein Signal an einem zusätzlichen Messsignalausgang 64 kann z.B. bei einem derartigen Selbsttest überprüft werden.
  • Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Einstellen einer Ausgangsspannung einer Empfangsschaltung (5) eines Empfangskopfes (4) eines Schienenkontakts und ein Schienenkontaktsystem zur Durchführung des Verfahrens,
    wobei zur Erzeugung der Ausgangsspannung mindestens eine vom Empfangskopf (4) des Schienenkontakts abgenommene Empfangsspannung durch mindestens eine Abgleichspannung überlagert wird. Die Abgleichspannung wird mittels einer Überträgerschaltung (20) von einem Sendeschaltkreis (2) des Schienenkontakts als eine zu einem in einer Sendespule (7) des Schienenkontakts fließenden elektrischen Strom proportionale Spannung abgenommen.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Einstellen einer Ausgangsspannung einer Empfangsschaltung (5) eines Empfangskopfes (4) eines Schienenkontakts,
    wobei zur Erzeugung der Ausgangsspannung mindestens eine vom Empfangskopf (4) des Schienenkontakts abgenommene Empfangsspannung durch mindestens eine Abgleichspannung überlagert wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Abgleichspannung mittels einer Überträgerschaltung (20) von einem Sendeschaltkreis (2) des Schienenkontakts als eine zu einem in einer Sendespule (7) des Schienenkontakts fließenden elektrischen Strom proportionale Spannung abgenommen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    als Abgleichspannungen eine erste Teilabgleichspannung und eine zweite Teilabgleichspannung mit zu der ersten Teilabgleichspannung entgegengesetzter Polarität, bevorzugt mittels eines Stromfühlertransformators (21) vom Sendeschaltkreis (2) abgenommen wird und
    als Empfangsspannungen eine erste Teilempfangsspannung und eine zweite Teilempfangsspannung mit zu der ersten Teilempfangsspannung entgegengesetzter Polarität, bevorzugt mittels eines Transformators (8) vom Empfangskopf (4) abgenommen wird,
    wobei
    jeweils eine Teilabgleichspannung mit einer Teilempfangsspannung zu einer Teilausgangsspannung überlagert wird und die Teilausgangsspannungen, bevorzugt nach jeweils einer Verstärkung, zu der Ausgangsspannung überlagert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannungsverhältnis der Werte der Teilabgleichspannungen zu den Werten der Teilempfangsspannungen, bevorzugt mittels eines Potentiometers (57), eingestellt werden.
  4. Schienenkontaktsystem zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Schienenkontakt, der einen Sendekopf (1) mit einem Sendeschaltkreis (2) und einen Empfangskopf (4) mit einer Empfangsschaltung (5) aufweist, wobei die Empfangsschaltung (5) eingerichtet ist zur Erzeugung einer Ausgangsspannung, mindestens eine vom Empfangskopf (4) abgenommene Empfangsspannung durch mindestens eine Abgleichspannung zu überlagern,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Überträgerschaltung (20) vorgesehen ist, wobei die Überträgerschaltung (20) eingerichtet ist, die Abgleichspannung von dem Sendeschaltkreis (2) als eine zu einem in einer Sendespule (7) des Schienenkontakts fließenden elektrischen Strom proportionale Spannung abzunehmen.
  5. Schienenkontaktsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsschaltung (5) einen Transformator (8) aufweist, wobei der Transformator (8) eingerichtet ist, als Empfangsspannungen eine erste Teilempfangsspannung und eine zweite Teilempfangsspannung mit zu der ersten Teilempfangsspannung entgegengesetzter Polarität vom Empfangskopf (4) abzunehmen, und
    die Überträgerschaltung (20) einen weiteren Stromfühlertransformator (21) aufweist, wobei der weitere Stromfühlertransformator (21) eingerichtet ist, als Abgleichspannungen eine erste Teilabgleichspannung und eine zweite Teilabgleichspannung mit zu der ersten Teilabgleichspannung entgegengesetzter Polarität vom Sendeschaltkreis (2) abzunehmen,
    wobei die Überträgerschaltung (20) mittels einer Verbindungsschaltung (30) mit der Empfangsschaltung (5) verbunden ist und die Verbindungsschaltung (30) eingerichtet ist, jeweils eine Teilabgleichspannung mit einer Teilempfangsspannung zu einer Teilausgangsspannung zu überlagern und
    wobei die Empfangsschaltung (5) eingerichtet ist die Teilausgangsspannungen zu der Ausgangsspannung zu überlagern.
  6. Schienenkontaktsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsschaltung (5) zwei Verstärkerelemente (40, 41) aufweist, wobei jeweils eines der Verstärkerelemente (40, 41) eingerichtet ist, eine der Teilausgangsspannungen zu verstärken.
  7. Schienenkontaktsystem nach Anspruch 5 und/oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Überträgerschaltung (20) ein Potentiometer (57) aufweist, wobei mittels des Potentiometers (57) ein Spannungsverhältnis der Werte der Teilabgleichspannungen zu den Werten der Teilempfangsspannungen einstellbar sind.
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