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Einrichtung zur überwachung des Frei- oder Besetztzustandes
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eines Gleisabschnittes Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 Eine solche Einrichtung stellt z.B. der seit längerer
Zeit bekannte Achszähler dar (siehe z.B. "Signal und Draht" 59 (1967) Heft 11, Seite
165 bis 174). Hier werden die Achszählimpulse zur Auswertung mindestens einer Zähleinrichtung
zugeleitet und auf diese Weise alle in den Gleisabschnitt ein- oder aus dem Gleisabschnitt
ausfahrenden Achsen gezählt.
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Es wird eine Gleisfreimeldung abgegeben, wenn sich bei einem Vergleich
der Zahl der in den Gleisabschnitt eingefahrenen Achsen mit der Zahl der aus dem
Gleisabschnitt ausgefahrenen Achsen keine Differenz der Achszahlen ergibt.
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ähnliche Zähleinrichtungen sind für Drehgestelle oder ganze Achsengruppen
bekannt.
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Da Achszähler zumeist magnetische Achssensoren enthalten, welche die
Anwesenheit eines Fahrzeugrades anhand der Verstimmung von Magnetkreisen feststellen,
sind sie empfindlich
gegenüber elektromagnetischenEinstreuungen
sowie gegenüber einer Beeinflussung durch von Fahrzeugen herabhängende Metallteile
wie z.B. Magnetschienenbremsen. Solche Einstreuungen oder Fremdbeeinflussungen führen
zu Zählfehlern und damit zu unnötigen Besetzungsmeldungen bereits geräumter Gleisabschnitte.
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Es sind auch bereits Achszähler bekannt, bei denen durch Vergleich
der Zählergebnisse mit den Ergebnissen von am Fahrweg weiter zurückliegenden oder
vorausliegenden Achszählern eine Korrektur fehlerhafter Zählerstände vorgenommen
werden kann. Eine solche Korrekturmöglichkeit setzt jedoch voraus, daß entlang des
Fahrweges mehrere aneinander angrenzende Gleisabschnitte durch Achszähler gesichert
sind.
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Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber eine Einrichtung der oben genannten
Art, mit deren Hilfe es möglich ist, auch dann ungeachtet einzelner Zählfehler eine
sichere Gleisfreimeldung abzugeben, wenn die dem zu überwachenden Gleisabschnitt
benachbarten Gleisabschnitte nicht mit gleichartigen Einrichtungen oder anderen
Achszählern ausgestattet sind.
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Eine solche Einrichtung ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 beschrieben. Durch Vergleich des bei Ausfahrt aus einem Gleisabschnitt gewonnenen,
einem Fahrzeug oder Fahrzeugverband zugeordneten Achsmusters - hierunter ist die
in einem Zeitmaßstab oder einem Längenmaßstab vorliegende Folge der Achsabstände
dieses Fahrzeugs oder Fahrzeugverbandes zu verstehen - mit dem bei Einfahrt in den
entsprechenden
Gleisabschnitt gewonnenen Achsmuster läßt sich infolge der großen Redundanz eines
Achsmusters auch bei Ungleichheit der Achszahlen noch eine sichere Information darüber
gewinnen, ob der Gleisabschnitt geräumt ist oder ob sich in ihm noch ein Fahrzeug
befindet. Eine durch Vergleich der Achsmuster gewonnene Gleisfreimeldung ist ohne
eine Zählung von Einzelachsen, wie beim Stand der Technik,signaltechnisch sicher
und reicht in der Regel zur überwachung eines Gleisabschnittes aus. Probleme können
sich lediglich dann ergeben, wenn ein Fahrzeug z.B. über einer Zählstelleseine Fahrrichtung
ändert, was in Gleisabschnitten, in denen rangiert wird, häufig vorkommt.
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Aus diesem Grunde erscheint es zweckmäßig, wie in Anspruch 2 vorgesehen,
einen gegenüber Rangie rbewegungen unempfindlichen Achszahlvergleich und einen Achsmustervergleich
gleichzeitig durchzuführen und hierzu zusätzlich zu einer einen Achsmustervergleich
ermöqlichenden Einrichtung eine Achszähleinrichtung vorzusehen. Der Achsmustervergleich
wird dann nur zur Grundlage einer Gleisfreimeldung gemacht, wenn der Achszahlvergleich
infolge einer Störung keine übereinstimmung ergibt.
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Eine einfache Möglichkeit, die Achsmuster eines Fahrzeuges zu erfassen,ist
in Anspruch 3 beschrieben. Diese Möglichkeit ist jedoch nur dann einfach, wenn das
Fahrzeug die beiden einen Gleisabschnitt begrenzenden Zählstellen mit etwa gleicher
Geschwindigkeit befährt. Bei stark unterschiedlichen oder sich ändernden Geschwindigkeiten
des Fahrzeuges
an den beiden Zähistellen ist ein Vergleich d r dann
verzerrten Achsmuster nur mittels komplizierter orrelationsverfahren, die entsprechenden
Schaltungs- ode Rechenaufwand erfordern, zu bewerkstelligen.
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Eine Weiterbildung der Einrichtung nach der E findungJmit der auch
bei unterschiedlichen oder sich ände nden Fahrzeuggeschwindigkeiten an den beiden
Zähistell 1 eine Erfassung und ein Vergleich der Achsmuster durc geführt werden
kann, ist Gegenstand des Anspruchs 4. Hie wird das Achsmuster in Einheiten eines
Längenmaßstabes dargestellt und abgespeichert. Der jeweils zu speichernde Achsabstand
wird hierzu aus dem zeitlichen Abstand der Ac sdurchgänge an der Zählstelle und
der momentan gefahrenen Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Die hierzu benötigte
Fahrzelggeschwindigkeit wird aus dem zeitlichen Abstand der von ein und derselben
Achse hervorgerufenen Ausgangs ignale der die Zahlstelle bildenden Achssensoren
und dem bekannten Versatz dieser Achssensoren gewonnen.
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Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemä en Einrichtung ist Gegenstand
des Anspruchs 5 und betri ft eine zum Vergleich von Achsmustern in Längeneinheiten
t esonders einfache Lösung.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung soll nun anh nd zweier Figuren ausführlich
beschrieben werden.
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Fig. 1 zeigt schematisch einen mit der Einr chtung nach der Erfindung
ausgerüsteten Gleisabs hnitt.
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Fig. 2 zeigt Achsimpulsfolgen und zugehörige, im Längenraster quantisierte
Achsabstände.
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An beiden Enden eines Gleisabschnittes GL befinden sich Zählstellen
ZP1, ZP2, welche durch zwei um eine Strecke B versetzte Achssensoren AS1, AS2 bzw.
AS3, AS4 gebildet werden. Die Achssensoren geben über Verbindungsleitungen 1, 2
bzw. 3, 4 Beeinflussungsimpulse auf einen herkömmlichen Achszähler AZ aus. Dieser
wertet die Beeinflussungsimpulse nach Achszahl und Fahrtrichtung aus. Letztere wird
dabei aus der Reihenfolge der von den Achssensoren einer Zahlstelle eintreffenden
Beeinflussungsimpulse gewonnen.
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Bei Gleichheit der Zahl der in den Gleisabschnitt eingefahrenen und
der Zahl der aus dem Gleisabschnitt ausgefahrenen Achsen wird über eine Signalleitung
12 und ein Oder-Glied OG eine Gleisfreimeldung auf eine zu anderen Stellwerksgruppen
führende Signalleitung 14 abgegeben.
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Die Beeinflussungsimpulse der Achssensoren werden aber nicht nur dem
Achszähler AZ sondern parallel dazu je zwei hintereinandergeschalteten Zeitmeßeinrichtungen
ZM1 und ZM2 bzw. ZM3 und ZM4 zugeführt. Die Zeitmeßeinrichtungen ZM1 und ZM3 messen
den zeitlichen Abstand der beiden jeweils durch dieselbe Achse ausgelösten Beeinflussungsimpulse
der Achssensoren eines Zählpunktes, während die nachgeschalteten Zeitmeßeinrichtungen
ZM2 und ZM4 die zeitlichen Abstände der Achsdurchgänge voneinander messen. Die Zeitmeßeinrichtungen
ZM1 und ZM3 stellen zusätzlich noch die Reihenfolge der Achssensorimpulce fest und
geben ihre
Meßergebnisse je nach Durchgangsrichtung der die Impulse
auslösenden Achse mit positiven oder negativen Vorzeichen über Verbindungen 5, 7
auf Dividierschaltungen DS1, DS2.
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Den Dividierschaltungen werden auch die Meßergebnisse der Zeitmeßeinrichtungen
ZM2 und ZM4 über Verbindungen 6 und 8 zugeführt. Die Dividierschaltungen bilden
jeweils den Quotienten aus den Ergebnissen der Zeitmeßschaltungen ZM2 und ZM1 bzw.
ZM4 und ZM3 und verknüpfen den Quotienten, mit einem den einmal festgelegten Versatz
B der Achssensoren berücksichtigenden Faktor. Die Ergebnisse der Dividierschaltungen,
die jetzt die Achsabstände im Längenmaß wiedergeben, werden über nicht dargestellte
Analog-Digital-Wandler und über Verbindungen 9 und 10 in zwei nachgeschaltete Schreib/
Lese-Speicher SP1, SP2 eingegeben, von wo sie über Datenleitungen 15, 16 von einer
Vergleichseinrichtung VG abgerufen werden können. Die Vergleichseinrichtung, die
z.B. einen Mikrorechner enthalten kann, nimmt nun zunächst eine Quantisierung der
Ergebnisse in ein gröberes Längenraster vor und führt dann den Vergleich der paarweise
einander zugeordneten Achsabstände durch. Ergeben sich Abweichungen der zu vergleichenden
Achsabstände voneinander, so können diese Abweichungen,sofern sie sich innerhalb
gewisser Grenzen bewegen, unterdrückt werden. Wird eine Achse fälschlicherweise
nicht gezählt, so addieren sich die Achsabstände und es entsteht bei Vergleich eine
Abweichung höherer Größenordnung. Um diese Abweichung aus7ugleichen wird nun entweder
der zu groß befundene Achsabstand geteilt, was der künstlichen Einführung einer
weiteren Achse entspricht, oder es wird zu dem beim Vergleich als zu klein befundenen
Achsabstand der nächste Achsabstand hinzugezählt, was der
Unterdrückung
einer Achse entspricht. Dieses Korrelationsverfahren läßt sich anhand der in Figur
2 dargestellten Impuls- bzw. Zah lenrei hen und anhand der in der Beschreiburg folgenden
Tabelle leicht an einem Beispiel verdeutlichen.
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Impulsbild A zeigt die tatsächliche Beeinflussung einer Zählstelle
durch einen aus fünf Fahrzeugen FZ1 . . .FZ5 bestehenden Zug (die von den gegeneinander
versetzt angeordneten Achssensoren abgegebenen Doppelimpulse sind der Einfachheit
halber als Einfachimpulse dargestellt).
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Impulsbild B stellt die bezüglich eines Längenrasters quantisierte
Folge der Vorderflanken der Beeinflussungsimpulse dar.
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Die Zahlenreihe C gibt die Achsabstände nach dem Impulsbild B in Vielfachen
der Quantisierungslänge wieder. Impulsbild D entspricht dem Impulsbild B jedoch
beim Auszählen an der am Ende des Gleisabschnitts befindlichen Zählstelle.
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Die Zahlenreihe E enthält (entsprechend der Zahlenreihe C) die Abstände
riach dem Impulsbild D.
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Beim Auszählen (Impulsbild D) sind gegenüber dem Einzählen folgende,
durch Zahlen zu, Q2 , 3 markierte Unterschiede festgestellt worden. An der Stelle
1 wurde eine Achse zu früh erkannt, an der Stelle 2 wurde ein kürzerer Achsabstand
gemessen, an der Stelle Q3 wurde eine Achse zusätzlich erkannt.
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Die einzelnen Vergleichsschritte der Korrelation gibt folgende Tabelle
wieder. In Spalte I ist die Zahlenreihe C und in Spalte II die Zahlenreihe E wiedergegeben.
Spalte III enthält die festgestellten Abweichungen. Die in der Figur 2 markierten
Stellen 1 , 2 und 01 sind links von Spalte I gekennzeichnet.
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I II III 2 2 0 3 2 -1 1 1 2 +1 3 3 0 1 1 0 Q2 3 2 -1 1 1 0 2 2 0
2 2 0 2 2 0 2 2 0 1 1 0 Q3 3 1 -2, weglassen + +2=3 0 2 2 0 2 2 0
Der
Vergleich wird schrittweise vorgenommen. Ergeben sich wie an der StelleQoder der
der Stelle O Abweichungen, die einen Grenzwert von +1 nicht überschreiten, so werden
diese nicht als Störungen zur Kenntnis genommen. An der Stelle zu , an der eine
Achse zusätzlich erkannt wurde, wird eine unzulässige Abweichung von -2 festgestellt.
Diese Abweichung wird zwar auch unterdrückt, es wird aber beim Vergleich der als
kleiner ermittelte Achsabstand zum nächst folgenden Achsabstand addiert und der
Vergleich wiederholt. Die Tatsache, daß die Zahlen der zu vergleichenden Achsabstände
einander entsprechen und nicht etwa ein Achsabstand (hier in Spalte I) übrigbleibt,
für den kein zu vergleichender Achsabstand mehr vorhanden wäre, ist ein Beweis dafür,
daß hier an der Stelleö3ein Fehlimpuls registriert wurde, und eine Korrektur gerechtfertigt
war. Ein herkömmlicher Achszähler würde hier eine Differenz der Achszahlen feststellen
und den zugehörigen Gleisabschnitt besetzt melden.
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Bei,wie hier, positivem Ausgang des Vergleichs gibt die Vergleichseinrichtung
VG als Ergebnis eine Gleisfreimeldung über die Verbindung 13 und das Oder-Glied
OG auf die Stellwerksleitung 14. In der Einrichtung nach Figur 1 bewirkt das Oder-Glied
OG, daß eine auf einem Achsmustervergleich beruhende Gleisfreimeldung nur dann Bedeutung
erlangt, wenn der herkömmliche Achszähler keine Gleisfreimeldung abgegeben hat.
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Die im Ausführungsbeispiel recht grobe Längenquantisierung der Achsabstände
kann auch wesentlich feiner vorgenommen werden. Die zulässigen Abweichungen der
Achsabstände können dann ganz an die betrieblichen Gegebenheiten angepaßt werden.
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Bei sehr feiner Abstufung der Quantisierungsschritte kann sogar eine
Korrektur von Maßstabsverzerrungen, die durch ungleichen Achssensorversatz bedingt
sind, vorgenommen werden.
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Bei Verwendung eines Mikrorechners in der Vergleichseinrichtung VG
können die ermittelten Zugdaten auch z.B. für dispositive Zwecke an eine entsprechende
Einrichtung übermittelt werden.