EP0157099A2 - Schaltungsanordnung zum Überwachen des Vorhandenseins von Schienenfahrzeugen innerhalb bestimmter Gleisabschnitte - Google Patents
Schaltungsanordnung zum Überwachen des Vorhandenseins von Schienenfahrzeugen innerhalb bestimmter Gleisabschnitte Download PDFInfo
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- EP0157099A2 EP0157099A2 EP85100864A EP85100864A EP0157099A2 EP 0157099 A2 EP0157099 A2 EP 0157099A2 EP 85100864 A EP85100864 A EP 85100864A EP 85100864 A EP85100864 A EP 85100864A EP 0157099 A2 EP0157099 A2 EP 0157099A2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L21/00—Station blocking between signal boxes in one yard
- B61L21/06—Vehicle-on-line indication; Monitoring locking and release of the route
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- B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or train
- B61L1/02—Electric devices associated with track, e.g. rail contacts
- B61L1/08—Electric devices associated with track, e.g. rail contacts magnetically actuated; electrostatically actuated
Definitions
- the invention relates to a circuit arrangement for monitoring the presence of rail vehicles within certain track sections by means of two induction loops, the changes in inductance of which are each detected by an oscillator, the oscillations of which are converted into square-wave pulses and divided into a frequency divider and an evaluation circuit connected downstream of the frequency dividers, which are supplied in dependence issues a busy or free message from the respective change in inductance and determines the direction of travel, taking into account the messages originating from both induction loops.
- a circuit arrangement of the type described above is known from DE-OS 31 00 724, both oscillators being connected to a common evaluation circuit via a changeover switch.
- the oscillators operating at different frequencies vibrate constantly, although only one oscillator frequency is evaluated at a time.
- An electronic counter is used as the changeover switch, which receives its changeover pulse from the oscillator frequency currently being evaluated, which results in the disadvantage that a changeover process does not take place if the oscillator currently being evaluated fails. This leaves the failed oscillator connected to the evaluation circuit so that the entire system becomes ineffective.
- Another disadvantage is that when the oscillator frequency changes, for example due to environmental influences, the changeover switch switches in a time interval which is changed in the same way, because the changeover process is dependent on the respective oscillator frequency. Monitoring the switch is therefore not possible.
- the known method finally has the disadvantage that couplings, referred to as beats, can occur between the two constantly oscillating oscillators via the iron masses of the rail vehicles, as a result of which Difference between the different oscillator frequencies is canceled and a clear assignment of the individual frequencies to their respective oscillators is no longer sufficiently possible.
- this assignment is absolutely necessary for determining the direction of the rail vehicles. Even if the frequencies of the oscillators are greatly changed due to a failure of frequency-determining elements, spatial allocation and thus direction determination in the evaluation circuit is no longer clearly possible.
- the invention has for its object to provide a circuit arrangement for monitoring the presence of rail vehicles within certain track sections of the type assumed to be known, which at least still allows the detection of the rail vehicles in the event of an oscillator failure, the mutual interference of the oscillators preventing and the monitoring of the Switching process are to be carried out.
- the solution to this problem by the invention is characterized in that a quartz-stabilized clock time base, which is independent of the oscillator frequency, switches the oscillators alternately ineffective, that the clock time base is guided via galvanically isolated coupling elements, that the frequency divider assigned to the respectively ineffective oscillator is dynamically switched to a defined position is set and that the two frequency dividers are each assigned their own evaluation circuit.
- the circuit arrangement according to the invention has the advantage that the use of a separate evaluation circuit means that different oscillator frequencies are no longer required and that mutual interference between the oscillators in the case of closely spaced induction loops is avoided in that one oscillator is deactivated by the clock time base .
- An influencing of the two oscillator circuits by the common clock time base is prevented by the fact that this acts on the oscillators via galvanically isolated coupling elements.
- the proper functioning of the cycle time base can be monitored by the two evaluation circuits in that on the one hand the distances between the pulse trains in each evaluation circuit and on the other hand the opposite sense between the individual pulse trains of both evaluation circuits are monitored depending on the frequency of the cycle time base.
- Interference pulses occurring between the pulse trains acting in the manner of data telegrams are recognized as such because the frequency of the cycle time base and thus the pulse train interval times per system are known.
- the frequency divider is set to a defined position when the associated oscillator is deactivated. This transfer of the frequency divider into a defined position happens dynamically for the reason that this avoids that in the event of a failure of the clock time base and by the under certain circumstances, the entire system remains inactive at the frequency divider.
- the coupling elements are operated with constant current.
- the function of the clock time base can also be monitored in this way.
- the coupling elements are designed as optocouplers and are connected in anti-parallel.
- This design of the coupling links as optocouplers means that commercially available components can be used.
- an amplifier is connected between the clock time base and the coupling elements, of which an amplifier has an inverted input.
- the invention proposes to provide each evaluation circuit with a microcomputer, whereby a part of the functions is replaced by appropriate programming of the microcomputer instead of expensive hardware.
- the cycle time base is freely programmable according to the invention.
- the illustration shows two oscillators 1a, 1b, each of which comprises an induction loop 2a, 2b laid within a track section.
- a frequency divider 3a, 3b is connected downstream of each oscillator la or lb, which divides the oscillations of the oscillator la or lb converted into rectangular pulses and forwards them to an amplifier 4a or 4b in order to si the pulse trains to be able to be transmitted from the oscillator cable to the evaluation circuit via commercially available wire cables and to be independent of the coupling capacities of the cables.
- each evaluation circuit 6a or 6b comprises a signal output 7a, 7b, which is designed as an element galvanically separated from the system, for example as a relay contact or as a DIN interface for data systems.
- each evaluation circuit 6a or 6b is assigned a voltage source 8a or 8b, which at the same time, via the two-wire line 5a or 5b with the aid of a constant voltage regulator 9a or 9b, the oscillator la or lb, the frequency divider 3a or 3b and the amplifier 4a or 4b supplied with voltage.
- a clock time base 10 is additionally supplied with constant voltage via a constant voltage regulator 9b. In the exemplary embodiment, this is a quartz.
- This clock time base 10 is followed by two amplifiers 11a, 11b, of which the amplifier 11a has an inverted input. These amplifiers 11a, 11b drive coupling elements 12a, 12b connected in anti-parallel, which in the exemplary embodiment are each formed by a light-emitting diode and a phototransistor. Both the associated oscillator la and lb and the corresponding frequency divider 3a and 3b are connected to the phototransistor, the frequency divider 3a and 3b being connected via a dynamic input.
- the oscillators la and lb oscillate with an induction formed by the induction loops 2a and 2b and the corresponding capacitor. These vibrations are right in the frequency divider 3a and 3b corner impulses converted and changed in frequency.
- a light emitting diode of the coupling elements 12a and 12b is alternately operated in the forward direction by the frequency of the clock time base 10.
- the associated phototransistor switches the applied voltage to the associated oscillator la or lb and frequency divider 3a or 3b, whereby the oscillator la or lb is deactivated and the associated frequency divider 3a or 3b is set in a defined position.
- the clock time base 10 causes, via the coupling elements 12a and 12b, that only one oscillator circuit delivers pulse trains to the associated evaluation circuit 6a or 6b.
- the light-emitting diodes By operating the light-emitting diodes with constant current, it is possible to monitor the functionality of the clock time base 10 in the evaluation circuit 6b by means of an upstream operational amplifier 13, because the voltage source 8b used for the clock time base 10 is located in this subsystem.
- the direction of the rail vehicle in the monitored track section is also recognized. This direction detection serves to switch signals or level crossing protections assigned to the track section on and off.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Überwachen des Vorhandenseins von Schienenfahrzeugen innerhalb bestimmter Gleisabschnitte mittels zweier Induktionsschleifen, deren Induktivitätsveränderungen jeweils mit einem Oszillator erfaßt werden, dessen Schwingungen in Rechteckimpulse umgeformt und in jeweils einem Frequenzteiler geteilt sowie einer den Frequenzteilern nachgeschalteten Auswerteschaltung zugeführt werden, die in Abhängigkeit von der jeweiligen Induktivitätsveränderung eine Besetzt- oder Freimeldung abgibt und unter Beachtung der von beiden Induktionsschleifen herrührenden Meldungen eine Bestimmung der Fahrtrichtung vornimmt.
- Eine Schaltungsanordnung der voranstehend beschriebenen Art ist aus der DE-OS 31 00 724 bekannt, wobei beide Oszillatoren über einen Umschalter auf eine gemeinsame Auswerteschaltung geschaltet sind. Die mit unterschiedlicher Frequenz arbeitenden Oszillatoren schwingen ständig, obwohl nur jeweils eine Oszillatorfrequenz ausgewertet wird. Als Umschalter wird ein elektronischer Zähler verwendet, der seinen Umschaltimpuls jeweils von der gerade in der Auswertung befindlichen Oszillatorfrequenz erhält, wodurch sich der Nachteil ergibt, daß ein Umschaltvorgang unterbleibt, wenn der gerade in der Auswertung befindliche Oszillator ausfällt. Hierdurch bleibt der ausgefallene Oszillator mit der Auswerteschaltung verbunden, so daß das gesamte System unwirksam wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Umschalter bei einer Veränderung der Oszillatorfrequenz, beispielsweise durch Umwelteinflüsse, in einem in gleicher Weise veränderten Zeitintervall schaltet, weil der Umschaltvorgang von der jeweiligen Oszillatorfrequenz abhängig ist. Somit ist eine Überwachung des Umschalters nicht möglich.
- Sofern die Induktionsschleifen der beiden Oszillatoren räumlich eng nebeneinander im Gleis installiert und durch Kurzschlußverbinder elektrisch voneinander getrennt sind, besteht bei den bekannten Verfahren schließlich der Nachteil, daß über die Eisenmassen der Schienenfahrzeuge als Schwebungen bezeichnete Kopplungen zwischen den beiden ständig schwingenden Oszillatoren auftreten können, wodurch der Unterschied zwischen den unterschiedlichen Oszillatorfrequenzen aufgehoben wird und eine eindeutige Zuordnung der einzelnen Frequenzen zu ihren jeweiligen Oszillatoren nicht mehr ausreichend möglich ist. Diese Zuordnung ist aber für eine Richtungsbestimmung der Schienenfahrzeuge zwingend erforderlich. Auch wenn durch einen Ausfall von frequenzbestimmenden Elementen die Frequenzen der Oszillatoren stark verändert werden, ist eine räumliche Zuordnung und damit eine Richtungsbestimmung in der Auswerteschaltung nicht mehr eindeutig möglich.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Überwachen des Vorhandenseins von Schienenfahrzeugen innerhalb bestimmter Gleisabschnitte der als bekannt vorausgesetzten Art zu schaffen, die bei Ausfall eines Oszillators zumindest noch die Erfassung der Schienenfahrzeuge ermöglicht, wobei die gegenseitige Beeinflussung der Oszillatoren verhindert und die Überwachung des Umschaltvorganges durchgeführt werden sollen.
- Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Oszillatorfrequenz unauhängige, quarzstabilisierte Taktzeitbasis die Oszillatoren abwechselnd unwirksam schaltet, daß die Taktzeitbasis über galvanisch getrennte Koppelglieder geführt ist, daß der dem jeweils unwirksam geschalteten Oszillator zugeordnete Frequenzteiler dynamisch in eine definierte Stellung gesetzt wird und daß den beiden Frequenzteilern jeweils eine eigene Auswerteschaltung zugeordnet ist.
- Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besitzt den Vorteil, daß durch die Verwendung jeweils einer eigenen Auswerteschaltung unterschiedliche Oszillatorfrequenzen nicht mehr erforderlich sind und daß eine gegenseitige Beeinflussung der Oszillatoren bei räumlich eng nebeneinander im Gleis installierten Induktionsschleifen dadurch vermieden wird, daß jeweils ein Oszillator durch die Taktzeitbasis unwirksam geschaltet wird. Eine Beeinflussung der beiden Oszillatorkreise durch die gemeinsame Taktzeitbasis wird dadurch verhindert, daß diese über galvanisch getrennte Koppelglieder auf die Oszillatoren wirkt. Die ordnungsgemäße Funktion der Taktzeitbasis kann über die beiden Auswerteschaltungen dadurch überwacht werden, daß einerseits die Abstände zwischen den Impulsfolgen in jeder Auswerteschaltung und andererseits die Gegensinnigkeit zwischen den einzelnen Impulsfolgen beider Auswerteschaltungen in Abhängigkeit von der Frequenz der Taktzeitbasis überwacht werden. Zwischen den in der Art von Datentelegrammen wirkenden Impulsfolgen auftretende Störimpulse werden als solche erkannt, weil die Frequenz der Taktzeitbasis und damit die Impulsfolgeabstandszeiten pro System bekannt sind. Um die Impulsfolgeabstandszeiten konstant zu halten, wird der Frequenzteiler in eine definierte Stellung gesetzt, wenn der zugehörige Oszillator unwirksam geschaltet wird. Diese Überführung des Frequenzteilers in eine definierte Stellung geschieht aus dem Grunde dynamisch, weil hierdurch vermieden wird, daß bei einem Ausfall der Taktzeitbasis und durch den unter Umständen am Frequenzteiler anstehenden Dauerimpuls das ganze System unwirksam bleibt.
- Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Koppelglieder mit konstantem Strom betrieben. Durch eine Überwachung des Stromflusses in der Auswerteschaltung durch einen Operationsverstärker kann auf diese Weise ebenfalls die Funktion der Taktzeitbasis überwacht werden.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Koppelglieder als Optokoppler ausgebildet und antiparallel geschaltet. Durch diese Ausbildung der Koppelglieder als Optokoppler können handelsübliche Bauteile verwendet werden.
- Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zwischen der Taktzeitbasis und den Koppelgliedern jeweils ein Verstärker geschaltet, von dem ein Verstärker einen invertierten Eingang besitzt. Diese erfindungsgemäße Weiterbildung ermöglicht die Verwendung von handelsüblichen Quarzen als Taktzeitbasis.
- Mit der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, jede Auswerteschaltung mit einem Mikrocomputer zu versehen, wodurch anstelle kostenaufwendiger Hardware ein Teil der Funktionen durch eine entsprechende Programmierung des Mikrocomputers ersetzt wird. Die Taktzeitbasis ist erfindungsgemäß frei programmierbar.
- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeipiel einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung dargestellt.
- Die Darstellung zeigt zwei Oszillatoren la, Ib, die jeweils eine innerhalb eines Gleisabschnittes verlegte Induktionsschleife 2a, 2b umfassen. Jedem Oszillator la bzw. lb ist ein Frequenzteiler 3a, 3b nachgeschaltet, der die in Rechteckimpulse umgeformten Schwingungen des Oszillators la bzw. lb herunterteilt und an einen Verstärker 4a bzw. 4b weitergibt, um die Impulsfolgen sicher über handelsübliche adrige Kabel von der Oszillatorseiie zur Auswerteschaltung übertragen zu können und unabhängig von den Koppelkapazitäten der Kabel zu sein. Mit Hilfe dieses Ver-stärkers 4a bzw. 4b werden die Impulsfolgen aus Rechteckimpulsen mittels einer zweiadrigen Leitung 5a, 5b an eine Auswerteschaltung 6a, 6b weitergegeben, die in einer beliebigen Entfernung zu den Induktionsschleifen 2a und 2b angeordnet ist. Jede Auswerteschaltung 6a bzw. 6b umfaßt eine Signalausgabe 7a, 7b, die als ein vom System galvanisch getrenntes Element, beispielsweise als Relaiskontakt oder als DIN-Schnittstelle für Datensysteme ausgebildet ist. Jeder Auswerteschaltung 6a bzw. 6b ist schließlich eine Spannungsquelle 8a bzw. 8b zugeordnet, die gleichzeitig über die zweiadrige Leitung 5a bzw. 5b unter Zuhilfenahme eines Konstantspannungsreglers 9a bzw. 9b den Oszillator la bzw. lb, den Frequenzteiler 3a bzw. 3b und den Verstärker 4a bzw. 4b mit Spannung versorgt.
- Über einen Konstantspannungsegler 9b wird zusätzlich eine Taktzeitbasis 10 mit konstanter Spannung versorgt. Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei um einen Quarz. Dieser Taktzeitbasis 10 sind zwei Verstärker lla, llb nachgeschaltet, von denen der Verstärker lla einen invertierten Eingang besitzt. Diese Verstärker lla, llb treiben antiparallel geschaltete Koppelglieder 12a, 12b, die beim Ausführungsbeispiel jeweils durch eine Leuchtdiode und einen Fototransistor gebildet sind. An den Fototransistor ist sowohl der zugehörige Oszillator la bzw. lb als auch der entsprechende Frequenzteiler 3a bzw. 3b angeschlossen, wobei der Anschluß des Frequenzteilers 3a bzw. 3b über einen dynamischen Eingang erfolgt.
- Im Betriebszustand schwingen die Oszillatoren la bzw. lb mit einer durch die Induktionsschleifen 2a bzw. 2b gebildeten Induktion und dem zugehörigen Kondensator entsprechenden Frequenz. Diese Schwingungen werden im Frequenzteiler 3a bzw. 3b in Rechteckimpulse umgewandelt und hinsichtlich ihrer Frequenz verärdert. Durch die Frequenz der Taktzeitbasis 10 wird abwechselnd eine Leuchtdiode der Koppelglieder 12a und 12b in Durchlaßricntung betrieben. Der dazu gehörige Fototransistor schaltet die angelegte Spannung auf den zugehörigen Oszillator la bzw. lb und Frequenzteiler 3a bzw. 3b, wodurch der Oszillator la bzw. lb unwirksam geschaltet und der zugehörige Frequenzteiler 3a bzw. 3b in eine definierte Stellung gesetzt wird.
- Auf diese Weise bewirkt die Taktzeitbasis 10 über die Koppelglieder 12a bzw. 12b, daß jeweils nur ein Oszillatorkreis Impulsfolgen an die zugehörige Auswerteschaltung 6a bzw. 6b abgibt. Durch das Betreiben der Leuchtdioden mit konstantem Strom ist es möglich, in der Auswerteschaltung 6b mittels eines vorgeschalteten Operationsverstärkers 13 die Funktionsfähigkeit der Taktzeitbasis 10 zu überwachen, weil die für die Taktzeitbasis 10 benutzte Spannungsquelle 8b sich in diesem Teilsystem befindet.
- Sobald ein Schienenfahrzeug mit seiner Eisenmasse eine im Gleis verlegte Induktionsschleife 2a bzw. 2b überfährt, ändert sich die Induktivität dieser Induktionsschleife la bzw. lb und damit die Oszillatorfrequenz des zugehörigen Oszillators la bzw. lb. Diese Änderung wird in der zugehörigen Auswerteschaltung 6a bzw. 6b festgestellt und als Besetztmeldung für den überwachten Gleisabschnitt gewertet.
- Durch den zeitlichen Vergleich der in den beiden Auswerteschaltungen 6a und 6b festgestellten Induktivitätsveränderungen wird weiterhin die Richtung des Schienenfahrzeugs im überwachten Gleisabschnitt erkannt. Diese Richtungserkennung dient dazu, dem Gleisabschnitt zugeordnete Signale oder Bahnübergangssicherungen ein- und auszuschalten.
-
- la Oszillator
- lb Oszillator
- 2a Induktionsschleife
- 2b Induktionsschleife
- 3a Frequenzteiler
- 3b Frequenzteiler
- 4a Verstärker
- 4b Verstärker
- 5a Leitung
- 5b Leitung
- 6a Auswerteschaltung
- 6b Auswerteschaltung
- 7a Signalausgabe
- 7b Signalausgabe
- 8a Spannungsquelle
- 8b Spannungsquelle
- 9a Konstantspannungsregler
- 9b Konstantspannungsregler
- 10 Taktzeitbasis
- lla Verstärker
- llb Verstärker
- 12a Koppelglied
- 12b Koppelglied
- 13 Operationsverstärker
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