DE19628124C2 - Verfahren und Anordnung zur Zuglängenmessung - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur Zuglängenmessung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Zuglängenmessung (Integritätsprüfung).
Die Zuglängenmessung(Integritätsprüfung)dient der wieder­ holten oder fortlaufenden Überprüfung der Vollständigkeit eines Zuges mit einer Mehrzahl von Wagen und ist insbeson­ dere für Güterzüge von Bedeutung.
Die Zuglängenmessung kann beispielsweise indirekt durch an der Strecke angeordnete Achszähleinrichtungen erfolgen, was aber einen erheblichen Infrastrukturaufwand sowie eine Koordination von Meßdaten verschiedener Einrichtungen er­ fordert.
Aus DE 44 36 983 A1 ist ein Verfahren zur Zuglängenmessung mit­ tels Radar bekannt, bei welchem von einem Zugteil (Leitfahrzeug) aus Hochfrequenzsignale SAF parallel zur Zuglängsachse an das Schlußfahrzeug ausgesendet werden. Dort wird ein Antwortsignal SAW erzeugt, welches das Leitfahrzeug empfängt. Aus dem Lauf­ zeitunterschied zwischen den beiden Signalen SAF und SAW wird eine Information über die Zuglänge abgeleitet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein mit geringem Auf­ wand durchführbares Verfahren zur Zuglängenmessung sowie eine Anordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anordnung zur Durchfüh­ rung eines solchen Verfahrens sind in den unabhängigen Ansprü­ chen beschrieben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Aus­ gestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
Die Erfindung macht sich zunutze, daß bei fahrendem Zug die Echosignale von Zugteilen sich aufgrund verschwindender Relati­ vitätsgeschwindigkeit auf einfach Weise durch Ausfiltern von Signalanteilen bei der Dopplerfrequenz fD = 0 vom Umgebungsechos oder Bodenechos unterscheiden lassen. Während der Fahrt stammen Echosignale bei fD = 0 ausschließlich von Zugteilen.
Aus den Echosignalen der maximalen Echolaufzeit läßt sich z. B. durch Bestimmen der maximalen Zielentfernung die tatsächliche Zuglänge oder durch Vergleich mit vorausgegangen Messungen auch nur die Vollständigkeit des Zuges ermitteln. Vorteilhafterweise ist die Erfindung allein von der Lokomotive aus durchführbar ohne Hilfseinrichtungen an dem Wagen.
Durch die Möglichkeit einer großen Zahl von Einzelmessungen kann eine hohe Zuverlässigkeit der Messung erreicht werden. Eine Langzeitintegration der Echosignale oder daraus abgeleiteter Signale bewirkt die beschriebene Ausfilterung der Anteile bei fD = 0 und leistet somit eine Empfindlichkeitssteigerung sowie eine Unterdrückung von seitlichen Störern. Das Integrationsintervall liegt für den benötigten Eindeutigkeitsbereich typischerweise im Millisekundenbereich.
Zur Durchführung des Verfahrens wird vorzugsweise eine Pulsradar-Anordnung mit z. B. 50-100 GHz Sendefrequenz, ei­ ner Entfernungsauflösung von 1 m bis 10 m und einem Eindeu­ tigkeitsbereich von ca. 1-2 km eingesetzt. Als kompakte Sende-Empfangs-Einheit kann dabei vorteilhafterweise eine selbstschwingende Mischstufe vorgesehen sein. Die verwen­ dete Antennenanordnung zeigt ein scharf gebündeltes Antennendiagramm und ist vorzugsweise als Gruppenantenne (phased Array), insbesondere als fest verdrahtetes Patch- Phased-Array ausgeführt. Durch die scharfe Bündelung mit einer Diagramm-Halbwertbreite von vorzugsweise kleine 1 Grad, in horizontaler und/oder vertikaler Richtung kann einer unerwünschten Aufspreizung von Echolaufzeiten begeg­ net werden.
Die Messung erfolgt vorzugsweise von einer an einem Ende des Zuges befindlichen Lokomotive aus.
Die Abbildungen zeigen zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Bei der in Fig. 1 skizzierten Ausführung ist die Antennen­ anordnung A1 am Unterboden einer an einem Zugende befind­ lichen Lokomotive L befestigt und so ausgerichtet, daß das scharf gebündelte Antennen-Richtdiagramm D1 möglichst par­ allel zur Zuglängsrichtung in den Bereich B zwischen Zugunterboden und Gleisstrang G gerichtet ist. Die Sende­ signale und Echosignale werden in diesem Bereich B ge­ führt, insbesondere durch Spiegelung am Gleisstrang, Schwellen und ebenen Flächen des Zugunterbodens. Echosi­ gnale bei fD = 0 entstehen hauptsächlich durch Reflexionen am Zugunterboden. Durch die Signalführungseigenschaft des Bereichs B ist eine Messung auch in Kurven und auf nicht ebenen Strecken möglich.
Die in Fig. 2 skizzierte Ausführungsform sieht zwei an ge­ genüberliegenden Seiten der Lokomotive L angebrachte Teil- Antennenanordnungen A2, A3 vor, die wiederum scharf gebün­ delte und annähernd parallel zur Zuglängsrichtung ausge­ richtete Antennen-Richtdiagramme D2, D3 aufweisen. Bereits in leichten Kurven ergibt sich von der jeweils bezüglich der Schienenstrangkrümmung innenliegenden Teil- Antennenanordnung, in der Skizze beispielsweise A2, eine direkte Sichtlinie zum Zugende. Prinzipiell genügt auch eine einzelne Antennenanordnung A2 oder A3, die Messung ist dann auf eine Kurvenrichtung beschränkt.
Die Auswertung der Echosignale kann wie bei der ersten Ausführung erfolgen.
In Fig. 3 sind in einer Frontansicht der Lokomotive L Mög­ lichkeiten der Anbringung von Antennenanordnungen A1, A2, A3 skizziert.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt. Insbesondere können andere Antennenanordnungen und Radarverfahren zum Einsatz kommen. Die Dopplerauswer­ tung von Radar-Echosignalen ist allgemein bekannt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Zuglängenmessung mittels Radar, bei wel­ chem während der Fahrt von einem Zugteil aus Hochfrequenz­ signale parallel zur Zuglängsrichtung abgestrahlt werden und aus den Anteilen der empfangenen Echosignale ohne Dopplerverschiebung eine Information über die Zuglänge ab­ geleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Echosignalanteile ohne Dopplerverschie­ bung durch Langzeitintegration der Echosignale oder daraus abgeleiteter Signale erfolgt.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, gekennzeichnet durch eine Antennenanordnung mit einem stark gebündelten Diagramm das annähernd parallel zur Zuglängsrichtung ausgerichtet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung (A1) am Unterboden eines Zugteils angeordnet und das Diagramm (D1) in den Bereich zwischen Zugunterboden und Gleisstrang gerichtet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung seitlich an einem Zugteil angeordnet und das Diagramm parallel zur Zuglängsrichtung ausgerich­ tet ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch zwei Teilantennen (A2, A3), die an gegenüberliegenden Seiten eines Zugteils angeordnet sind, und deren Diagramme (D2, D3) jeweils annähernd parallel zur Zuglängsrichtung ausge­ richtet ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung als Phased-Ar­ ray-Antenne ausgeführt ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine selbstschwingende Mischstufe als Sende-Empfangseinheit enthält.
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