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EP0728091B1 - Verfahren zur zuglauf- und fahrwegüberwachung - Google Patents

Verfahren zur zuglauf- und fahrwegüberwachung Download PDF

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Publication number
EP0728091B1
EP0728091B1 EP95932703A EP95932703A EP0728091B1 EP 0728091 B1 EP0728091 B1 EP 0728091B1 EP 95932703 A EP95932703 A EP 95932703A EP 95932703 A EP95932703 A EP 95932703A EP 0728091 B1 EP0728091 B1 EP 0728091B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
track
rail
monitoring
route
sensor
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
EP95932703A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0728091A1 (de
Inventor
Andreas Etzel
Reinhard Seyer
F. Schneider
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.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
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 Daimler Benz AG filed Critical Daimler Benz AG
Publication of EP0728091A1 publication Critical patent/EP0728091A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0728091B1 publication Critical patent/EP0728091B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/041—Obstacle detection
    • 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
    • B61L1/02—Electric devices associated with track, e.g. rail contacts
    • B61L1/06—Electric devices associated with track, e.g. rail contacts actuated by deformation of rail; actuated by vibration in rail
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/042—Track changes detection
    • B61L23/044—Broken rails
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/042—Track changes detection
    • B61L23/047—Track or rail movements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/042—Track changes detection
    • B61L23/048—Road bed changes, e.g. road bed erosion

Definitions

  • the invention is based on a method according to the preamble of claim 1.
  • a sensor system that continuously monitors a measuring section is from the international Application WO 83/00744 known. With this system, forces are applied to an oil line measured with the help of an optical fiber.
  • the track monitoring Sensor system is equipped, which continuously location and speed of all records and reports on vehicles on the route.
  • the route is from Sensor system monitored essentially without gaps.
  • the sensor system also records the condition of the route by reading the pressure and load profile the rail absorbs and thus enables the elasticity and strength of the Track substructure as well as the correct track position and the strength of the sleepers.
  • the sensor system is capable of moving from the wheelsets of the vehicles to the Rail transmitted elastic axis vibrations and in addition to elasticity and Strength of the track substructure also to monitor the condition of the vehicles and their wheel sets. There is no need for communication between the vehicle and the monitoring device or an active position report from the vehicle.
  • the sensor system has pressure sensors to the threshold back pressure between the rail via the rail clamping plate and record threshold.
  • the invention is based on the object of an alternative method for monitoring the running of train tracks indicate which simple sensors are used.
  • the invention is particularly suitable for the monitoring of high-speed trains and high-speed routes, at which are the smallest errors in the track bed, on the rail or on the Vehicles can lead to serious accidents.
  • both rails of a railroad track system along its entire length with a continuously distributed Sensor system equipped which allows the location and speed of the Track trains, individual wagons and individual axes (for control the presence of the last car, broken axles, broken wheels and Derailments).
  • this sensor system also allows condition and Monitor road safety and in particular Rail breaks, threshold breaks and screw breaks, faulty Track layers, hollow sleepers, track warping, waning Load capacity and elasticity of the substructure, changes in the Ballast bed, underwashing the track body and acts of sabotage (loosened or stolen rails, obstacles on the route) detect.
  • Essential features of this invention are that Sensor system works independently of the car, i.e. not on special ones Devices on the wagons or feedback from them, and that it is continuously distributed over the route, so not on specific facilities on the route based on their exposed structure more susceptible to damage and theft are.
  • the sensor system works with a sensor tape, which is magnetoelastic Has sensors, preferably at short intervals are arranged along the sensor band.
  • the hierarchical structure of the sensor system makes it easy possible location and speed of the train on the route too determine and this information for train route and route monitoring to process further.
  • Figure 1 shows the track superstructure using the type of attachment W with an advantageous embodiment of the arrangement of a continuous Sensor band 7, which under the rail foot instead of or together with an elastic that is usually installed there.
  • Plastic liner is attached.
  • the rail 1 is with the concrete sleeper 6 by Epsilon tension clamps 3 and 5 screwed into plastic dowels Threshold screws 2 non-positively clamped.
  • the concrete sleepers are specially designed in the area of the rail support.
  • Two steel angle guide plates reach into the W-shaped recesses 4 and secure the rail against lateral displacement.
  • the Rail stands apart from the plastic liner 8 (Fig. 2) and the combined or built in instead of this plastic liner Sensor tape 7 (Fig. 1) directly on the concrete sleepers.
  • the threshold counterforce acts directly as a reaction force of executives appearing when driving on the track.
  • the Threshold drag is dependent on the dynamic wheel load Threshold distance and the degree of stabilization of the track.
  • the sensor band 7a shown in FIG. 2 is equipped with an impact-resistant jacket.
  • a track error occurs at a certain point on the route, for example a rail break, as is assumed in Fig. 3, shows that Sensor signal a change characteristic of the type of error, which is shown schematically in the lower part of the figure using a pulse diagram is shown.
  • Sensor signal a change characteristic of the type of error, which is shown schematically in the lower part of the figure using a pulse diagram is shown.
  • the Sensor signals rise more sharply in front of the breaking point and rise immediately the breaking point 10 drop abruptly.
  • a steady waveform Track defects like hollow ones Thresholds and changes in the ballast bed also create characteristic sensor signals, from which not only the location but also the type of the track error can be determined.
  • the route calculator is used for this 11, which is shown schematically in Fig. 3.
  • Such route calculator are at certain intervals along the route and preserved their signals from the sensor coordinators SKA, SKB ... (see Fig. 4), which monitor the individual smaller sections A, B ... in the they capture the sensor signals generated there and for the Prepare further processing in the route computer 11.
  • the Sensor coordinators also provide power to the sensors or monitoring their function. A suitable for monitoring hierarchical system is shown in Fig. 4.
  • the range of the signals requires that the signals are carried out along the route Division of the sensor band into sections, in each of which the signals processed or amplified with repeaters. In order to the attenuation of the sensor signals can be compensated.
  • the driving speed of the vehicles need not be exclusive determined over time and place as with other track protection systems be, but is also due to the dynamic load of the Route recognizable. A higher driving speed creates on everyone Place the route a higher load profile. So that is continuous Speed measurement possible, which is not based on discrete location and Time measurements is required (see the schematically shown Sensor signals in Fig. 3).
  • the track coordinators SKA ... SKD which are the measurement results of the Evaluate measuring devices 12, as shown in FIG. 4, hierarchically are networked, so that each route coordinator menrerer the measurement results Evaluate neighboring measuring devices and compare them can. Through the hierarchical networking of the measuring devices security redundancy is introduced. If a route coordinator fails someone else can take over its function.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der Europäischen Anmeldung EP 0 388 272 B1 ist ein System bekannt, in dem zur Erkennung der Zugposition zahlreiche Sender und Empfangeranlagen längs der zu überwachenden Strecke installiert sind. Mit einem solchen System ist zwar die Identifikation von Zügen möglich, nicht jedoch die Überwachung des Zustands des Fahrwegs. Außerdem ist nur die Erkennung und Identifikation solcher Züge moglich, die mit derselben Sender- und Empfängertechnik ausgerüstet sind. Befindet sich auch nur ein nicht entsprechend ausgelüstetes Fahrzeug auf der Strecke, muß dieses System aufgegeben und zur herkömmlichen Blocksicherung mittels Haupt- und Vorsignal zurückgekehrt werden.
Ein Sensorsystem, welches eine Meßstrecke kontinuierlich überwacht, ist aus der internationalen Anmeldung WO 83/00744 bekannt. Bei diesem System werden Kräfte auf eine Ölleitung mit Hilfe einer optischen Faser gemessen.
In der Patentschrift US-A-5 330 136 ist eine Zuglauf- und Fahrwegsüberwachungseinrichtung offenbart, bei der das Gleis über seine gesamte Lange mit einem dichte, den Fahrweg überwachenden Sensorsystem ausgestattet ist, welches kontinuierlich Ort und Geschwindigkeit aller auf der Strecke befindlichen Fahrzeuge aufnimmt und weitermeldet. Der Fahrweg wird vom Sensorsystem im wesentlichen lückenlos überwacht. Das Sensorsystem nimmt auch den Zustand des Fahrwegs auf indem es das Druck- und Belastungsprofil der Schiene aufnimmt und ermöglicht somit Elastizität und Festigkeit des Gleisunterbaus sowie die korrekte Gleislage und die Festigkeit der Schwellen zu überwachen. Darüber hinaus ist das Sensorsystem in der Lage, die von den Radsätzen der Fahrzeuge auf die Schiene übertragenen elastischen Achsschwingungen aufzunehmen und neben Elastizität und Festigkeit des Gleisunterbaus auch den Zustand der Fahrzeuge und ihrer Radsätze zu überwachen. Es bedarf dabei keiner Kommunikation zwischen Fahrzeug und Überwachungseinrichtung oder einer vom Fahrzeug ausgehenden aktiven Positionsmeldung. Das Sensorsystem weist Drucksensoren auf die über die Schienenklemmplatte den Schwellengegendruck zwischen Schiene und Schwelle aufnehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zur Zuglaufüberwachung von Bahngleisen anzugeben, bei welchem einfach aufgebaute Sensoren verwendet werden.
Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkamlen gelöst.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für die Überwachung von Hochgeschwindigkeitszügen und Hochgeschwindigkeitsfahrstrecken, bei welchen auch kleinste Fehler im Gleisbett, an der Schiene oder an den Fahrzeugen zu schweren Unfällen führen können.
Erfindungsgemaß werden beide Schienen eines Eisenbahngleissystems über ihre gesamte Länge mit einem kontinuierlich verteilten Sensorsystem ausgestattet, das es erlaubt, Ort und Geschwindigkeit der Züge, einzelner Wagen und einzelner Achsen zu verfolgen (zur Kontrolle der Anwesenheit des letzten Wagens, von Achsbrüchen, Radbrüchen und Entgleisungen). Zugleich erlaubt dieses Sensorsystem auch, Zustand und Sicherheit des Fahrwegs zu überwachen und insbesondere Schienenbrüche, Schwellenbrüche und Schraubenbrüche, fehlerhafte Gleislagen, hohlliegende Schwellen, Gleisverwerfungen, nachlassende Tragfähigkeit und Elastizität des Unterbaues, Veränderungen des Schotterbettes, Unterspülungen des Gleiskörpers und Sabotageakte (gelöste oder entwendete Schienen, Hindernisse auf dem Fahrweg) zu erkennen. Dabei sind wesentliche Merkmale dieser Erfindung, daß das Sensorsystem wagenunabhängig arbeitet, also nicht auf besonderen Vorrichtungen an den Wagen oder Rückmeldungen von diesen beruht, und daß es kontinuierlich über die Strecke verteilt ist, also nicht auf punktuellen Einrichtungen an der Strecke beruht, die durch ihren exponierten Aufbau anfälliger gegenüber Beschädigungen und Entwenden sind.
Das Sensorsystem arbeitet mit einem Sensorband, welches magnetoelastische Sensoren aufweist, die vorzugsweise in kurzen Abständen längs des Sensorbandes angeordnet sind.
Durch einen hierarchischen Aufbau des Sensorsystems ist es leicht möglich, Ort und Geschwindigkeit des Zuges auf der Strecke zu bestimmen und diese Information zur Zuglauf- und Fahrwegüberwachung weiterzuverarbeiten.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zungfenahme der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
den Gleisoberbau K mit zwischen Schiene und Schwelle befindlichen Sensorband;
Fig. 2
den Gleisoberbau K mit am Schienensteg angebrachtem Sensorband;
Fig. 3
den Gleisoberbau mit Sensorband und Streckenrechner sowie ein Beispiel für das Sensorsignal im Normalzustand und bei Schienenbruch und
Fig. 4
die hierarchische Anordnung der Auswerteeinrichtung der Sensorsignale.
Figur 1 zeigt den Gleisoberbau unter Verwendung der Befestigungsart W mit einer vorteilhaften Ausführungsform der Anordnung eines kontinuierlichen Sensorbandes 7, welches unter dem Schienenfuß anstelle von oder zusammen mit einer dort üblicherweise eingebauten elastischer. Kunststoffzwischenlage angebracht ist. Die Schiene 1 ist mit der Betonschwelle 6 durch Epsilon-Spannklemmen 3 und in Kunststoffdübel 5 eingedrehte Schwellenschrauben 2 Kraftschlüssig verspannt. Die Betonschwellen sind im Bereich des Schienenauflagers besonders ausgebildet. In die W-förmigen vertiefungen greifen zwei stählerne winkelführungsplatten 4 und sichern die Schiene gegen seitliches verschieber. Die Schiene steht abgesehen von der Kunststoffzwischenlage 8 (Fig. 2) und dem damit kombinierten oder anstelle dieser Kunststoffzwischenlage eingebauten Sensorband 7 (Fig. 1) direkt auf den Betonschwellen. Auf das Sensorband wirkt daher unmittelbar die Schwellengegenkraft als Reaktionskraft der beim Befahren des Gleises auftretenden Führungskräfte. Die Schwellengegenkraft ist abhängig von der dynamischen Radlast dem Schwellenabstand und dem Stabilisierungsgrad des Gleises. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird die Schwellengegenkraft gleichzeitig zur überwachung des Zuglaufes, des Fahrzeugzustandes, des Fahrzeuggewichtes sowie des Gleiszustandes und der Tragfähigkeit des Unterbaus herangezogen. Um Beschädigungen zu vermeiden, ist das in Fig. 2 dargestellte Sensorband 7a mit einem schlagfesten Mantel ausgerüstet.
Tritt an einer bestimmten Stelle des Fahrweges ein Gleisfehler auf, etwa ein Schienenbruch, wie er in Fig. 3 angenommen wird, so zeigt das Sensorsignal eine für die Art des Fehlers charakteristische Veränderung, welche im unteren Teil der Figur schematisch anhand eines Impulsdiagramms dargestellt ist. Beim Passieren eines Zuges 9 werden die Sensorsignale vor der Bruchstelle stärker ansteigen und unmittelbar an der Bruchstelle 10 sprungartig abfallen. Bei normalem Gleiszustand hat man dagegen einen stetigen Signalverlauf. Gleisfehler wie hohlliegende Schwellen und Veränderungen des Schotterbettes erzeugen ebenfalls charakteristische Sensorsignale, aus denen neben dem Ort auch die Art des Gleisfehlers bestimmt werden kann. Dazu dient der Streckenrechner 11, welcher in Fig. 3 schematisch dargestellt ist. Solche Streckenrechner befinden sich in bestimmten Abständen längs der Strecke und erhalten ihre Signale von den Sensorkoordinatoren SKA, SKB... (s. Fig. 4), welche die einzelnen kleineren Streckenabschnitte A, B... überwachen, in dem sie die dort erzeugten Sensorsignale auffangen und für die Weiterverarbeitung im Streckenrechner 11 aufbereiten. Die Sensorkoordinatoren sorgen auch für die Stromversorgung der Sensoren bzw. Überwachung ihrer Funktion. Ein zur Überwachung geeignetes hierarchisches System ist in Fig. 4 dargestellt.
Die Reichweite der Signale bedingt eine längs der Strecke durchgeführte Aufteilung des Sensorbandes in Abschnitte, in welchen jeweils die Signale aufbereitet bzw. mit Zwischenverstärkern verstärkt werden. Damit kann die Dämpfung der Sensorsignale ausgeglichen werden.
Die Abstände der Meßeinrichtungen längs der Strecke sind variabel. Sie betragen im Bahnhofsbereich wenige Meter und können auf offener Strecke auf mehrere Kilometer ausgedehnt werden. Bei der Festlegung der Abstände werden folgende Vor- und Nachteile berücksichtigt:
  • 1. Meßstellen in größerem Abstand sind mit geringeren Kosten verbunden und reichen aus, um Zuglauf, Gleiszustand und Gleisfreimeldung auf freier Strecke zu überwachen.
  • 2. Meßstellen in kleinerem Abstand sind für die Unterscheidung einzeiner Wagen, für die Überwachung des Wagengewichtes und des Wagenzustandes erforderlich, insbesondere im Bahnhofsbereich. und zur Verhinderung der Flankenfahrt an Weichen.
    • Die Fahrgeschwindigkeit der Fahrzeuge muß nier nicht ausschließlich über Ort und Zeit wie bei anderen Gleissicherungseinrichtungen bestimmt werden, sondern ist auch an der dynamischen Belastung des Fahrweges erkennbar. Eine höhere Fahrgeschwindigkeit erzeugt an jeder Stelle des Fahrweges ein höheres Belastungsprofil. Damit ist eine kontinuierliche Geschwindigkeitsmessung möglich, die nicht auf diskrete Ortsund Zeitmessungen angewiesen ist (s. die schematisch dargestellten Sensorsignale in Fig. 3).
    Auf Neubaustrecken und nach Erneuerung des Schotteroßerbaus müssen gewöhnlich Geschwindigkeitsbeschränkungen eingehalten werden, da das neuverlegte Schotterbett noch nicht die volle Tragfähigkeit erreicht. Diese Geschwindigkeitsbeschränkungen können durch direkte Messung der dynamischen Fahrwegbelastung besser an den Zustand des Fahrwegs angepaßt werden.
    Falls ein Gleisfehler vorliegt, in dem beispielsweise die Schwellen nohlliegen oder durch mangelnde Elastizität des Unterbaus bei Durchfahrt des Zuges eine Abweichung vom normalen Impuisdiagramm auftritt, lassen sich Hinweise auf die Art des Fehlers und den betroffenen Streckenabschnitt gewinnen. Dadurch werden die Streckenwartungskosten gesenkt.
    Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß die Streckenkoordinatoren SKA...SKD, welche die Meßergebnisse der Meßeinrichtungen 12 auswerten, wie in Fig. 4 dargestellt, hierarchisch vernetzt sind, so daß jeder Streckenkoordinator die Meßergebnisse menrerer benachbarter Meßeinrichtungen auswerten und miteinander abgleichen kann. Durch die hierarchische Vernetzung der Meßeinrichtungen wird Sicherheitsredundanz eingeführt. Bei Ausfall eines Streckenkoordinators kann ein anderer dessen Funktion mitübernehmen.

    Claims (1)

    1. Verfahren zur Zuglauf- und Fahrwegsuberwachung, wobei ein Gleis über seine gesamte Länge mit einem den Fahrweg überwachenden Sensorsystem (7, 7a) ausgestattet ist, welches kontinuierlich Ort und Geschwindigkeit aller auf der Strecke befindlichen Fahrzeuge sowie den Zustand des Fahrwegs aufnimmt und weitermeldet, ohne daß es einer Kommunikation zwischen Fahrzeug und Überwachungseinrichtung oder einer von dem Fahrzeug ausgehenden aktiven Positionsmeldung bedarf wobei das Sensorsystem das Druck- und Belastungsprofil der Schiene (1) aufnimmt und damit Elastizität und Festigkeit des Gleisunterbaus und die korrekte Gleislage und die Festigkeit der Schwellen (6) zu überwachen erlaubt,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß das Sensorsystem magnetoelastische Sensoren aufweist, welche in der Form eines kontinuierlichen Sensorbandes (7, 7a) an der Schiene (1) über ihre gesammte Länge angebracht werden und die auf die Schiene einwirkenden Auflagerkräfte und Biegemomente aufnehmen.
    EP95932703A 1994-09-10 1995-09-09 Verfahren zur zuglauf- und fahrwegüberwachung Expired - Lifetime EP0728091B1 (de)

    Applications Claiming Priority (3)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE4432329A DE4432329C2 (de) 1994-09-10 1994-09-10 Vorrichtung zur Zuglaufüberwachung und Fahrwegüberwachung
    DE4432329 1994-09-10
    PCT/EP1995/003552 WO1996007577A1 (de) 1994-09-10 1995-09-09 Verfahren zur zuglauf- und fahrwegüberwachung

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0728091A1 EP0728091A1 (de) 1996-08-28
    EP0728091B1 true EP0728091B1 (de) 1998-12-02

    Family

    ID=6527945

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP95932703A Expired - Lifetime EP0728091B1 (de) 1994-09-10 1995-09-09 Verfahren zur zuglauf- und fahrwegüberwachung

    Country Status (3)

    Country Link
    EP (1) EP0728091B1 (de)
    DE (2) DE4432329C2 (de)
    WO (1) WO1996007577A1 (de)

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