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EP1362759A1 - Magnetischer Radsensor - Google Patents

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Publication number
EP1362759A1
EP1362759A1 EP03090129A EP03090129A EP1362759A1 EP 1362759 A1 EP1362759 A1 EP 1362759A1 EP 03090129 A EP03090129 A EP 03090129A EP 03090129 A EP03090129 A EP 03090129A EP 1362759 A1 EP1362759 A1 EP 1362759A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
wheel sensor
wheel
coils
magnetic field
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.)
Granted
Application number
EP03090129A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1362759B1 (de
Inventor
Gerd Hollnagel
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.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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 Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1362759A1 publication Critical patent/EP1362759A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1362759B1 publication Critical patent/EP1362759B1/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
    • B61L1/163—Detection devices
    • B61L1/165—Electrical
    • 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
    • B61L1/08—Electric devices associated with track, e.g. rail contacts magnetically actuated; electrostatically actuated

Definitions

  • the invention relates to a magnetic wheel sensor according to the Preamble of claim 1.
  • Wheel sensors are used in the railway industry for track vacancy detection, but also for other switching and Reporting tasks used. It is mainly the magnetic field influencing Effect of the iron wheels of rail vehicles exploited.
  • Sensors that generate a specific magnetic field the reaction of the iron wheels can be recorded, whereby with a wheel impulse is registered for each wheel detection or axis detection becomes.
  • the number of wheel impulses gives in interaction with another wheel sensor information about the occupancy status of the track section in between. From the temporal Offset of two spatially offset sensors the higher-level control can provide information about the Determine direction and speed, making conclusions about the number of wheels in a certain direction the sensors have passed are possible. In the event of failure one of the two sensors cannot provide information about direction and speed can be gained more.
  • the track vacancy detection is an essential decision criterion for the control of turnouts and signals the occupancy status of track sections is the Decision made whether a rail vehicle in this Track section may or may not retract. Consequently, the Signal signals from the axle counters with extremely high reliability requirements suffice. It must be ensured that only those Iron wheels of rail vehicles running over sensors the sensors are recorded and interference magnetic fields of other origins be ignored. This affects, for example, magnetic fields, that with electrical traction by rail currents and by vehicle components such as transformers, chokes and electronic rail brakes are created. The latter pose is a particular problem because the magnetic fields generated are very strong. This applies in particular to the eddy current brake, which was developed for the ICE (Intercity Express) since this eddy current brake is an interference magnetic field when excited generates the working magnetic field of the inductive Sensor very strongly overlaid.
  • Wheel sensors that work with alternating magnetic fields, are available in two versions. In one kind is on one One side of the rail creates a magnetic field and the other Page received. A wheel on the rail changes that Coupling between the transmitter and the receiver coil and can thus be recognized. Due to the arrangement on both sides the Effort with two housings high and for the comprehensive rail Magnetic field will have high power in the range of 1 to 2 watts required.
  • Sensors that are only mounted on one side of the rail work on the principle of the magnetic proximity switch, where the magnetic field is caused by eddy currents in the Iron mass of a wheel is damped. These sensors respond on the rim and come with a lower operating power in the range of approx. 10 to 50 mW. Because of the lesser However, these sensors will perform in the magnetic field easily disturbed by external magnetic fields, such as the fields of rail currents or eddy current brakes mentioned above.
  • the object of the invention is to overcome these disadvantages eliminate and a magnetic wheel sensor of the generic Specify type that already detects direction as a single sensor allowed, and its parameters regarding the reliability of the overall system are optimized.
  • the task is carried out with the characterizing features of the claim 1 solved.
  • the principle of operation of the wheel sensor is based on the change in the transformer coupling between the two coils due to the influence of the iron mass of the wheel. Depending on the order in which the opposite Magnetic fields passed by the wheel result Magnetic field changes in the two coils as voltage changes are evaluable. This way already generate the individual sensors provide information about direction and speed.
  • the coils are preferably on one side arranged the rail. Disruptive influences from rail current and eddy current brake are greatly reduced. Also Temperature influences no longer exist.
  • the first coil can move according to claim 2 of the wheel and from the time period for the phase reversal the speed be determined.
  • the magnetic field built up pulsed in the coils By pulsed energization according to claim 4, the magnetic field built up pulsed in the coils, only a small one effective duty cycle is required. This is the Instantaneous performance in the field is correspondingly greater. Ultimately this improves the signal-to-noise ratio to external fields. There the coupling between the coils is independent of temperature, the temperature influence on the winding resistance becomes practical meaningless. In the case of double sensors, the pulsed Operation of each sensor in the pulse pauses monitoring of the other sensor by magnetic coupling with safe galvanic and functional separation of the Sensors possible.
  • the Sensor with vibration packets can be operated in burst. If for example ten 1Mhz oscillation periods with one Repetition frequency of 10 kHz are used, there is a effective duty cycle of 10%. This allows the recorded Performance to be focused on a tenth of the time which is ten times higher with the same power consumption Instantaneous power in the magnetic field of the sensor is achievable. The signal-to-noise ratio improves by the same factor Influence of external interference fields. Through the temporal nesting the two sensor systems of a double sensor can be in burst can be easily accommodated in a housing without that through magnetic coupling between the systems Fears of malfunctions or impairments are.
  • the wheel sensor operated at frequencies greater than 1 Mhz is an embodiment of the coils according to claim 6 possible in the form of conductor tracks on a circuit board. That at this technique the quality of the coils is significantly smaller than with the wound coils used so far, that bothers Functional principle not, because the coupling modulated by the wheel between the coils is evaluated. Also the influence of temperature on the coil quality no longer matters.
  • the conductor track design of the coils are the manufacturing costs of the magnetic wheel sensor according to the invention clearly less than with conventional sensors. Furthermore results a significantly improved repeatability of the Parameter.
  • Figure 1 shows a possible basic arrangement of two Coils 1 and 2, which generate magnetic fields when energized.
  • the proximity of an iron wheel changes the magnetic field, which induces voltages in the coil arrangement are ultimately detectable by the crossing of the wheel is.
  • a first coil 1 is shown here as an example rectangular frame.
  • Axial to this first coil 1 is a second coil 2, which is divided into eight halves arranged, the two halves seen in the direction of travel lie in a row and cover the same area as that first coil 1. Because of the eight shape, the two halves are the second coil 2 connected in phase opposition. This creates with current supply in the two halves of the second coil 2 opposing magnetic fields.
  • FIG. 2 shows how the transformer coupling between the first and the second coils 1 and 2 is changed by the influence of a wheel 3.
  • the induced by the wheel in the coils 1 and 2, voltages U 1 and U 2 are evaluated - as explained in more detail with reference to FIG. 4
  • two coil systems A and B are closed according to Figure 1 combined with a double sensor.
  • the overlap of the two Coil systems A and B become the primary voltage of the system A and B are also coupled into the other system B and A, respectively.
  • the induced voltage can be evaluated to a Function monitoring of the other system A or B perform.
  • the two coil systems A and B are only inductive coupled and it is an independent structure of the two System A and B possible, so that a continuous Function monitoring implemented for safety-related use can be. Because the areas where the two coil systems A and B detect a wheel, mechanically overlap, it is guaranteed that the signals of both coil systems A and B also have a temporal overlap. On in this way the direction of movement is always recognized, when both coil systems A and B respond to the wheel.
  • U 1 is the voltage on the first coil 1 in the form of a continuous sine wave.
  • U 2a and U 2b characterize the voltages on the two halves of the second coil 2. Without the influence of a wheel 3, they have the same amplitude and opposite phase position, as a result of which the total voltage U 2 is zero in the idle state. If a wheel 3 approaches the sensor, the balance between the partial voltages U 2a and U 2b on the two halves of the second coil 2 is disturbed and an output voltage U 2 not equal to zero can be measured.
  • the phase of this voltage U 2 depends on which half of the second coil 2 the wheel 3 is located on.
  • the direction of movement of the wheel 3 can be determined from the succession of the same or inverse phase of the output voltage U 2 of the second coil 2 in relation to the phase position of the voltage U 1 and the speed from the time period for the phase reversal.
  • FIG. 5 illustrates the temporal interleaving of a pulsed energization of a double sensor according to FIG. 3.
  • the two coil systems A and B of the double sensor are alternately energized briefly. This burst operation prevents magnetic coupling of the two systems A and B.
  • the voltages U 1A and U 1B are presented to the first coil 1 A and 1 B of the individual sensors A and B.
  • the evaluation of the output voltages U 2A and U 2B of the second coils A2 and B2 for the wheel detection occurs only when the associated first coil 1 A or 1 B is active.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
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  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Radsensor, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage, zur Erfassung einer Magnetfeldänderung in Folge das Gleis überfahrender Eisenräder (3) eines Schienenfahrzeuges. Ein Radsensor, der bereits als Einzelsensor eine Detektion der Fahrtrichtung gestattet, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine bei Bestromung ein Magnetfeld erzeugende erste Spule (1, 1A, 1B) und eine axial zu dieser angeordnete und im Wesentlichen flächengleiche zweite Spule (2, 2A, 2B) vorgesehen sind, wobei die zweite Spule (2, 2A, 2B) eine Geometrie, insbesondere Achtform, derart aufweist, dass bei Bestromung mindestens zwei gegensinnige Magnetfelder resultieren und dass der zeitliche Verlauf der bei Magnetfeldänderung in den beiden Spulen (1, 2; 1A, 2A; 1B, 2B) induzierten Spannungen (U1, U2; U1A, U2A, U1B; U2B) ausgewertet wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Radsensor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Radsensoren werden im Bahnwesen für die Gleisfreimeldung, aber auch für andere Schalt- und Meldeaufgaben eingesetzt. Dabei wird überwiegend die magnetfeldbeeinflussende Wirkung der Eisenräder der Schienenfahrzeuge ausgenutzt. Mittels am Gleiskörper angebrachter induktiver Sensoren, die ein spezifisches Magnetfeld erzeugen, lässt sich die Rückwirkung der Eisenräder erfassen, wobei mit jeder Raderfassung bzw. Achsenerfassung ein Radimpuls registriert wird. Die Anzahl der Radimpulse gibt im Zusammenwirken mit einem weiteren Radsensor Auskunft über den Belegungszustand des dazwischenliegenden Gleisabschnittes. Aus dem zeitlichen Versatz von zwei räumlich versetzt angeordneten Sensoren kann die übergeordnete Steuerung Informationen über die Richtung und Geschwindigkeit ermitteln, so dass Schlussfolgerungen über die Anzahl der Räder die in eine bestimmte Richtung die Sensoren passiert haben, möglich sind. Bei Ausfall eines der beiden Sensoren kann keine Information über Richtung und Geschwindigkeit mehr gewonnen werden.
Die Gleisfreimeldung stellt ein wesentliches Entscheidungskriterium für die Steuerung von Weichen und Signalen dar. Anhand des Belegungszustandes von Gleisabschnitten wird die Entscheidung getroffen, ob ein Schienenfahrzeug in diesen Gleisabschnitt einfahren darf oder nicht. Folglich müssen die Meldesignale der Achszähler extrem hohen Zuverlässigkeitsanforderungen genügen. Es ist sicherzustellen, dass nur die die Sensoren überfahrenden Eisenräder der Schienenfahrzeuge von den Sensoren erfasst werden und Störmagnetfelder anderer Herkunft ignoriert werden. Das betrifft beispielsweise Magnetfelder, die bei elektrischer Traktion durch Schienenströme und durch Fahrzeugkomponenten wie Transformatoren, Drosseln und elektronische Schienenbremsen entstehen. Letztere stellen ein besonderes Problem dar, da die erzeugten Magnetfelder sehr stark sind. Das gilt insbesondere für die Wirbelstrombremse, die für den ICE (Intercity-Express) entwickelt wurde, da diese Wirbelstrombremse im erregten Zustand ein Störmagnetfeld erzeugt, das das Arbeitsmagnetfeld des induktiven Sensors sehr stark überlagert.
Radsensoren, die mit magnetischen Wechselfeldern arbeiten, gibt es in zwei Ausführungen. Bei der einen Art wird auf einer Seite der Schiene ein Magnetfeld erzeugt und auf der anderen Seite empfangen. Ein Rad auf der Schiene verändert die Kopplung zwischen der Sender- und der Empfängerspule und kann somit erkannt werden. Durch die beidseitige Anordnung ist der Aufwand mit zwei Gehäusen hoch und für das die Schiene umfassende Magnetfeld wird eine hohe Leistung im Bereich von 1 bis 2 Watt benötigt.
Sensoren, die nur auf einer Seite der Schiene montiert werden, arbeiten nach dem Prinzip des magnetischen Näherungsschalters, bei dem das Magnetfeld durch Wirbelströme in der Eisenmasse eines Rades gedämpft wird. Diese Sensoren reagieren auf den Radkranz und kommen mit kleinerer Betriebsleistung im Bereich von ca. 10 bis 50 mW aus. Aufgrund der geringeren Leistung im Magnetfeld werden diese Sensoren allerdings leicht durch äußere Magnetfelder gestört, wie beispielsweise die oben erwähnten Felder von Schienenströmen oder Wirbelstrombremsen.
Bei beiden Ausführungen bestehen aufgrund des Wirkungsprinzips Schwierigkeiten, den Temperatureinfluss auszuschließen, der im Wesentlichen über die Temperaturabhängigkeit des Wicklungswiderstandes der Feldspule wirkt.
Aufgrund der Komplexität der Innenschaltung der Sensoren ist deren Zuverlässigkeit nur unzurechend. Für das Intervall einer Funktionskontrolle der Sensoren ergeben sich daraus relativ geringe Zeiträume.
Wenn bei einem Doppelsensorsystem der Einfluss durch ein Rad nicht mehr ausreicht, um beide Sensoren quasi überlappend zu beeinflussen, z. B. bei Rädern mit sehr kleinem Durchmesser, kann keine Information über die Bewegungsrichtung erzeugt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und einen magnetischen Radsensor der gattungsbildenden Art anzugeben, der bereits als Einzelsensor eine Richtungsdetektion gestattet, und dessen Parameter hinsichtlich der Zuverlässigkeit des Gesamtsystems optimiert sind.
Die Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Das Wirkungsprinzip des Radsensors beruht auf die Veränderung der transformatorischen Kopplung zwischen den beiden Spulen durch den Einfluss der Eisenmasse des Rades. In Abhängigkeit von der Reihenfolge, in der die gegensinnigen Magnetfelder von dem Rad passiert werden, resultieren Magnetfeldänderungen, die in den beiden Spulen als Spannungsänderungen auswertbar sind. Auf diese Weise erzeugen bereits die Einzelsensoren Informationen über Richtung und Geschwindigkeit. Die Spulen sind vorzugsweise auf einer Seite der Schiene angeordnet. Störende Einflüsse durch Schienenstrom und Wirbelstrombremse werden stark vermindert. Auch Temperatureinflüsse bestehen quasi nicht mehr.
Die Spannungen über den Spulenteilen der zweiten Spule, die gegensinnigen Magnetfeldern zugeordnet sind, haben ohne Einfluss eines Rades die gleiche Amplitude, aber eine inverse Phasenlage. Die Summenspannung über die gesamte zweite Spule ist im Ruhezustand somit Null. Bei Einfluss eines Rades auf den Sensor wird das Gleichgewicht zwischen den Teilspannungen gestört und eine Ausgangsspannung über die gesamte zweite Spule ist messbar. Die Phase dieser Spannung ist davon abhängig, welcher Teil der zweiten Spule gerade von dem Rad passiert wird.
Aus dem Aufeinanderfolgen der Ausgangsspannung mit gleicher Phase und inverser Phase relativ zu dem Spannungsverlauf an der ersten Spule kann gemäß Anspruch 2 die Bewegungsrichtung des Rades und aus der Zeitspanne für die Phasenumkehr die Geschwindigkeit ermittelt werden.
Bei einer Doppelsensoranordnung gemäß Anspruch 3 stehen diese Informationen somit redundant zur Verfügung. Die zwei sicherheitstechnisch unabhängigen Systeme eines Doppelsensors können sich in der Funktion kontinuierlich gegenseitig überprüfen und den Ausfall des jeweils anderen Sensors zur Meldung bringen. Die Erfassungsbereiche beider Sensoren können sich mechanisch überlappen, so dass immer dann, wenn ein Rad erkannt wird, eine zeitliche Überlappung der Beeinflussung besteht und die Bewegungsrichtung in jedem Fall detektierbar ist.
Durch gepulste Bestromung gemäß Anspruch 4 wird das Magnetfeld in den Spulen gepulst aufgebaut, wobei nur eine kleine effektive Einschaltdauer erforderlich ist. Dadurch ist die Augenblickleistung im Feld entsprechend größer. Letztlich wird damit der Störabstand zu externen Feldern verbessert. Da die Kopplung zwischen den Spulen temperaturunabhängig ist, wird der Temperatureinfluss auf dem Wicklungswiderstand praktisch bedeutungslos. Bei Doppelsensoren ist durch den gepulsten Betrieb jedes Sensors in den Pulspausen eine Überwachung des jeweils anderen Sensors durch eine magnetische Verkopplung bei sicherer galvanischer und funktioneller Trennung der Sensoren möglich.
Wenn die Arbeitsfrequenz der Sensorspulen gemäß Anspruch 5 ausreichend hoch gewählt wird, beispielsweise 1 Mhz, kann der Sensor mit Schwingungspaketen im Burst betrieben werden. Wenn beispielsweise zehn Schwingungsperioden von 1Mhz mit einer Wiederholfrequenz von 10Khz genutzt werden, ergibt sich eine effektiver Einschaltdauer von 10%. Dadurch kann die aufgenommene Leistung auf ein Zehntel der Zeit konzentriert werden, wodurch bei gleicher Leistungsaufnahme eine zehnmal höhere Augenblicksleistung im Magnetfeld des Sensors erreichbar ist. Um den gleichen Faktor verbessert sich der Störabstand zu dem Einfluss externer Störfelder. Durch die zeitliche Verschachtelung im Burst können die beiden Sensorsysteme eines Doppelsensors problemlos in einem Gehäuse untergebracht werden, ohne dass durch magnetische Verkopplungen zwischen den Systemen Funktionsstörungen oder -Beeinträchtigungen zu befürchten sind.
Da der Radsensor mit Frequenzen größer als 1 Mhz betrieben werden kann, ist eine Ausführung der Spulen gemäß Anspruch 6 in Form von Leiterbahnen auf einer Platine möglich. Dass bei dieser Technik die Güte der Spulen deutlich kleiner ist als bei den bisher eingesetzten gewickelten Spulen, stört das Funktionsprinzip nicht, da die durch das Rad modulierte Kopplung zwischen den Spulen ausgewertet wird. Auch der Temperatureinfluss auf die Spulengüte spielt keine Rolle mehr. Durch die Leiterbahnenausführung der Spulen sind die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen magnetischen Radsensors deutlich geringer als bei herkömmlichen Sensoren. Darüber hinaus ergibt sich eine deutlich verbesserte Wiederholgenauigkeit der Parameter.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand figürlicher Darstellung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
eine Spulenanordnung für einen Einzelsensor,
Figur 2
ein elektromagnetisches Prinzipschaltbild zu der Anordnung gemäß Figur 1,
Figur 3
eine Spulenanordnung für einen Doppelsensor,
Figur 4
zeitliche Spannungsverläufe bei einem Einzelsensor und
Figur 5
zeitliche Spannungsverläufe bei einem Doppelsensor im Burstbetrieb.
Figur 1 zeigt eine mögliche prinzipielle Anordnung zweier Spulen 1 und 2, die bei Bestromung Magnetfelder erzeugen. Durch die Nähe eines Eisenrades verändert sich das Magnetfeld, wodurch in die Spulenanordnung Spannungen induziert werden, durch die letztlich die Überfahrt des Rades detektierbar ist. Eine erste Spule 1 ist hier beispielhaft als rechteckiger Rahmen ausgeführt. Axial zu dieser ersten Spule 1 ist eine achtförmig in zwei Hälften geteilte zweite Spule 2 angeordnet, wobei die beiden Hälften in Fahrtrichtung gesehen hintereinander liegen und die gleiche Fläche bedecken wie die erste Spule 1. Aufgrund der Achtform sind die beiden Hälften der zweiten Spule 2 gegenphasig verschaltet. Dadurch entstehen bei Bestromung in den beiden Hälften der zweiten Spule 2 gegensinnige Magnetfelder.
Aus Figur 2 ist ersichtlich, wie die transformatorische Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Spule 1 und 2 durch den Einfluss eines Rades 3 verändert wird. Die durch das Rad in die Spulen 1 und 2 induzierten Spannungen U1 und U2 werden ausgewertet - wie anhand der Figur 4 näher erläutert.
In Figur 3 sind zwei Spulensysteme A und B nach Figur 1 zu einem Doppelsensor kombiniert. Durch die Überlappung der beiden Spulensysteme A und B wird die Primärspannung des Systems A bzw. B jeweils auch in das andere System B bzw. A eingekoppelt. Die induzierte Spannung kann ausgewertet werden, um eine Funktionsüberwachung des jeweils anderen Systems A bzw. B durchzuführen. Die beiden Spulensysteme A und B sind nur induktiv verkoppelt und es ist ein unabhängiger Aufbau der beiden System A und B möglich, so dass eine kontinuierliche Funktionsüberwachung für sicherheitstechnische Nutzung realisiert werden kann. Da die Bereiche, in denen die beiden Spulensysteme A und B ein Rad detektieren, sich mechanisch überlappen, ist gewährleistet, dass die Signale beider Spulensysteme A und B auch eine zeitliche Überlappung aufweisen. Auf diese Weise ist die Erkennung der Bewegungsrichtung immer gegeben, wenn beide Spulensysteme A und B auf das Rad ansprechen.
In Figur 4 sind die Spannungen U1, U2 und U2a und U2b an den einzelnen Teilen der Sensorspulen 1 und 2 eines Einzelsensors gemäß der Figuren 1 und 2 dargestellt. U1 ist die Spannung an der ersten Spule 1 in Form einer kontinuierlichen Sinusschwingung. U2a und U2b charakterisieren die Spannungen an den beiden Hälften der zweiten Spule 2. Ohne Einfluss eines Rades 3 haben sie gleiche Amplitude und entgegengesetzte Phasenlage, wodurch die Summenspannung U2 im Ruhezustand Null ist. Nähert sich ein Rad 3 dem Sensor, wird das Gleichgewicht zwischen den Teilspannungen U2a und U2b an den beiden Hälften der zweiten Spule 2 gestört und eine Ausgangsspannung U2 ungleich Null ist messbar. Die Phase dieser Spannung U2 ist davon abhängig, über welche Hälfte der zweiten Spule 2 sich das Rad 3 gerade befindet. Aus dem Aufeinanderfolgen gleicher oder inverser Phase der Ausgangsspannung U2 der zweiten Spule 2 im Verhältnis zur Phasenlage der Spannung U1 an der ersten Spule 1 kann die Bewegungsrichtung des Rades 3 ermittelt werden und aus der Zeitspanne für die Phasenumkehr die Geschwindigkeit.
Figur 5 veranschaulicht die zeitliche Verschachtelung einer gepulsten Bestromung eines Doppelsensors gemäß Figur 3. Die beiden Spulensysteme A und B des Doppelsensors werden abwechseln kurzzeitig bestromt. Durch diesem Burstbetrieb wird eine magnetische Verkopplung der beiden Systeme A und B verhindert. Dargestellt sind die Spannungen U1A und U1B an den ersten Spulen 1A und 1B der Einzelsensoren A und B. Die Auswertung der Ausgangsspannungen U2A und U2B der zweiten Spulen A2 und B2 für die Raderkennung erfolgt nur, wenn die zugehörige erste Spule 1A bzw. 1B aktiv ist.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.

Claims (6)

  1. Magnetischer Radsensor, insbesondere für eine Gleisfreimeldeanlage, zur Erfassung einer Magnetfeldänderung infolge das Gleis überfahrender Eisenräder (3) eines Schienenfahrzeuges,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine bei Bestromung ein Magnetfeld erzeugende erste Spule (1, 1A, 1B) und eine axial zu dieser angeordnete und im Wesentlichen flächengleiche zweite Spule (2, 2A, 2B) vorgesehen sind, wobei die zweite Spule (2, 2A, 2B) eine Geometrie, insbesondere Achtform, derart aufweist, dass bei Bestromung mindestens zwei gegensinnige Magnetfelder resultieren und dass der zeitliche Verlauf der bei Magnetfeldänderung in die beiden Spulen (1, 2; 1A, 2A; 1B, 2B) induzierten Spannungen (U1, U2; U1A, U2A; U1B, UZW) ausgewertet wird.
  2. Radsensor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die gegenseitige Phasenlage der beiden Spannungen (U1, U2; U1A, U2A; U1B, U2B) ein Maß für die Fahrtrichtung und der zeitliche Abstand der Phasenumkehr ein Maß für die Geschwindigkeit sind.
  3. Radsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
    eine Doppelsensoranordnung.
  4. Radsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Bestromung gepulst erfolgt.
  5. Radsensor nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfrequenz der Spulen (1, 1A, 1B, 2, 2A, 2B) derart hoch ist, dass Schwingungspakete im Burstpaket erzeugbar sind.
  6. Radsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (1, 1A, 1B, 2, 2A, 2B) als Leiterbahnen auf einer Platine ausgebildet sind.
EP03090129A 2002-05-08 2003-04-25 Magnetischer Radsensor Expired - Lifetime EP1362759B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10221577 2002-05-08
DE10221577A DE10221577B3 (de) 2002-05-08 2002-05-08 Magnetischer Radsensor

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Publication Number Publication Date
EP1362759A1 true EP1362759A1 (de) 2003-11-19
EP1362759B1 EP1362759B1 (de) 2010-09-29

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EP03090129A Expired - Lifetime EP1362759B1 (de) 2002-05-08 2003-04-25 Magnetischer Radsensor

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EP (1) EP1362759B1 (de)
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