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Bei den mit Dehnungsmeßstreifen arbeitenenden Schienenkontakten sind
diese Dehnungsmeßstreifen genau wie bei den mit Dehnungsmeßstreifen arbeitenden
Wiegeeinrichtungen in den verschiedenenen Zweigen einer Brückenschaltung angeordnet.
Die beim Vorüberlaufen eines Fahrzeugrades infolge Widerstandsänderung eintretende
Verstimmung der Brückenschaltung wird digital ausgewertet und über eine Logikschaltung
in fahrrichtungsabhängige Zählimpulse umgesetzt. Die bekannten mit Dehnungsmeßstreifen
arbeitenden Schienenkontakte können damit zwar das Vorüberlaufen eines Fahrzeugrades
am Schienenkontakt erkennen und das jeweilige Befahrungsereignis als solches fahrrichtungsabhängig
kennzeichnen; ob und wie sie auf Pendelbewegungen eines Fahrzeugrades im Einflußbereich
des Schienenkontaktes reagieren, ist jedoch nicht ersichtlich. Ferner ist nicht
ersichtlich, wie sich die Logikschaltung bei statischen Beeinflussungen des Sensorelementes
verhält, beispielsweise wenn eine Fahrzeugachse im Einflußbereich des Schienenkontaktes
zum Stillstand kommt. Bei einem späteren Vor- und Zurücklaufen der Achse ist es
aber wichtig zu wiessen, aus welcher Position heraus dieser Lauf beginnt, weil nur
so eine eindeutige Aussage über die Bewegungsrichtung der Achse gemacht werden kann.
Für das Erkennen dieser Fahrzeugposition genügt es nicht, den jeweiligen Spannungswert
der speisenden Brücken-
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schaltung im Augenblick des Radstillstandes festzuhalten, weil dieser
Spannungswert beim Vorüberlaufen eines Fahrzeugrades mindestens zweimal durchlaufen
wird und damit auch zwei Fahrzeugpositionen zugeordnet ist. Das Abspeichern einiger
weniger Spannungswerte reicht auch nicht aus, um die jeweilige Fahrzeugposition
eindeutig zu kcnnzeichnen, weil gerade diese wenigen Spannungswerte durch Störbeeinflussungen
verfälscht sein können oder durch Pendelbewegungen entstanden sein können; aus solchen
Spannungswerten läßt sich später nicht mehr eindeutig auf die Position eines Fahrzeugrades
im Einflußbereich des Schienenkontaktes schließen. Eine Lösung brächte das Abspeichern
des gesamten Spannungsverlaufs beim Vorbeibewegen eines Fahrzeugs.
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Dies wäre jedoch außerordentlich aufwendig, weil u. a.
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auch mit sehr langsamen Fahrzeugbewegungen zu rechnen ist, die bei
einem vorgegebenen Zeitraster für die Aufzeichnung der Brückenausgangsspannungen
einen sehr hohen Speicheraufwand erforderlich machten. Aus den vorgenannten Gründen
sind die bekannten mit Dehnungsmeßstreifen arbeitenden Schienenkontakte für den
praktischen Betrieb bisher noch nicht geeignet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schienenkontakt
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches so auszubilden, daß er nach einem Stillstand
eines Fahrzeugrades über dem Schienenkontakt bei einem späteren Vorrücken bzw. Zurücklaufen
des Rades so reagiert, als ob der Radstillstand überhaupt nicht eingetreten sei.
Obgleich der Schienenkontakt durch die Verwendung von Dehnungsmeßstreifen, die auf
die Durchbiegung eines Schienenstückes bestimmter Länge reagieren, keine punktförmige
Beeinflussung sondern eine in Grenzen linienförmige Beeinflussung erfährt, soll
das Ereignis der Kontaktbefahrung bereits dann als solches erkannt werden, wenn
ein den Schienenkontakt befahrendes Fahrzeugrad den in Fahrrichtung jeweils hinteren
Dehnungsmeßstreifen gerade passiert hat. Das Ausgeben fahrrichtungsabhängiger Radarkennungssignale
zum praktisch frühestmöglichen Zeitpunkt ist Voraussetzung für die Optimierung des
Bahnbetriebes insbesondere dort, wo mit hohen Fahrgeschwindigkeiten zu rechnen ist
und wo das Ereignis der Radbefahrung eines Schienenkontaktes zum Auslösen von Steuervorgängen
herangezogen wird, die mindestens mittelbar Rückwirkungen auf das betreffende Fahrzeug
oder ein anderes Fahrzeug haben können.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anwendung der im Kennzeichen
des Patentanspruches 1 angegebenen Maßnahmen. Besonders vorteilhafte Ausbildungen
des erfindungsgemäßen Schienenkontaktes sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert Die Zeichnung zeigt in F i g. 1 eine Anordnung
der als Radsensoren wirkenden Dehnungsmeßstreifen eines Schienenkontaktes an einer
Fahrschiene, in Fig.2 die Ausgangsspannungen von Brückenschaltungen, in die die
Dehnungsmeßstreifen einbezogen sind, beim Vorüberlaufen eines Fahrzeugrades, in
Fig 3 die Schaltmittel zum Auswerten und Umsetzen dieser Ausgangsspannungen in Meldungen
über den Befahrungszustand des Schienenkontaktes, in F i g. 4 aus einem angenommenen
Verlauf einer Brückenausgangsspannung abgeleitete Bewertungs-
und Bewegungskennzeichen
und in den Fig 5 bis 9 einige Bewegungskennzeichenfolgen bei verschiedenen Befahrungszuständen
des erfindungsgemäßen Schienenkontaktes.
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Fig. 1 zeigt eine Fahrschiene F im Bereich eines Schwellenfaches
mit einem darauf abrollenden Fahrzeugrad R. An der Schiene angebracht sind zwei
in Fahrrichtung hintereinander angeordnete an sich bekannte Dehnungsmeßstreifen
DMSA und DMSS Beide sind z. B. mit dem Schienenfuß der Fahrschiene durch Aufkleben
oder Aufschweißen fest verbunden.
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Nach außenhin sind sie durch eine auf den Schienenfuß aufgesetzte
Abdeckhaube AH gegen mechanische Beschädigungen geschützt. Diese Abdeckhaube ist
mit Kabelanschlußklemmen versehen, an die einerseits die Zuleitungen zu den Dehnungsmeßstreifen
und andererseits ein zu einer Auswerteeinrichtung führendes Verbindungskabel Vangeschlossen
sind.
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Die Dehnungsmeßstreifen DMSA und DMSB sind, wie aus F i g. 3 zu erkennen
ist, in getrennten Brückenschaltungen angeordnet; diese Drückenschaltungen werden
infolge Widerstands änderung der Dehnungsmeßstreifen beim Vorüberlaufen eines Fahrzeugrades
für die Dauer der Beeinflussung verstimmt. Die Ausgangsspannungen der beiden Brückenschaltungen
sind in F i g. 2 graphisch aufgetragen; dabei gehört die Spannung UDMSA ZU der Brückenschaltung
mit dem Dehnungsmeßstreifen DMSA und die Spannung UDMSB ZU der Brückenschaltung
mit dem Dehnungsmeßstreifen DMSB. In F i g. 2 ist angenommen, daß die beiden Brückenschaltungen
bei nichtbefahrenem Schienenkontakt eine Ausgangsspannung UA bzw. UB abgeben, die
deutlich verschieden ist vom Wert Null und damit eine Überwachung des Radsensors
nach dem Ruhestromprinzip möglich macht. Zum Zeitpunkt toA kommt das vorüberlaufende
Fahrzeugrad in den Einflußbereich des Dehnungsmeßstreifens DMSA, verändert dessen
Widerstand und veranlaßt damit eine Verstimmung der zugehörigen Meßbrücke. Die Ausgangsspannung
der Brückenschaltung steigt daraufhin an bis das vorüberlaufende Fahrzeugrad direkt
über dem Dehnungsmeßstreifen DMSA steht. Dies möge zum Zeitpunkt tmA der Fall sein.
Beim Weiterlaufen des Fahrzeugrades verringert sich die Durchbiegung bzw. Stauchung
der Fahrschiene mit zunehmendem Abstand zum Dehnungsmeßstreifen wieder bis auf den
Wert UA. Zum Zeitpunkt t 1A verläßt das Fahrzeugrad den Einflußbereich des Dehnungsmeßstreifens
DMSA. Entsprechend verhält es sich mit dem Dehnungsmeßstreifen DMSB, nur daß dieser
später auf das vorüberlaufende Fahrzeugrad reagiert. Die Zeitpunkte, zu denen das
Fahrzeugrad in den Einflußbereich dieses zweiten Dehnungsmeßstreifens gelangt, an
denen es über den Dehnungsmeßstreifen steht und zu denen es aus dem Bereich des
Dehnungsmeßstreifens herausläuft, sind mit tOB, tmB und t 1B bezeichnet. Der zeitliche
Abstand der beiden Kurvenzüge voneinander ist im wesentlichen abhängig von der Fahrgeschwindigkeit
des vorüberlaufenden Fahrzeugrades und vom geometrischen Abstand der Dehnungsmeßstreifen
voneinander.
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In F i g. 3 sind die Schaltmittel zum Bewerten und Auswerten der
Dehnungsmeßstreifenänderungen des erfindungsgemäßen Schienenkontaktes bei seiner
Befahrung dargestellt. Die an der Fahrschiene F angebrachten Dehnungsmeßstreifen
DMSA und DMSB sind wie bereits erwähnt in getrennten Brückenschaltungen MBA und
MBB angeordnet. Die beiden Brückenschaltungen werden aus einer Gleichspannungsquelle
gespeist,
was in der Zeichnung durch die Potentiale + und - angedeutet ist. Am Ausgang der
beiden Brückenschaltungen sind die in F i g. 2 dargestellten Ausgangsspannungen
UDMSA bzw. UDMsBabgreifbar.
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Diese Spannungen werden in getrennten Verarbeitungskanälen VKA und
VKB getrennt verarbeitet.
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Hierzu werden die Ausgangsspannungen der Brückenschaltungen nach Verstärkung
in zugehörigen Verstärkern VA bzw. VB nachgeschalteten Analog/Digitalwandlern WA
bzw. Wo zugeführt und dort in entsprechende Digitalwerte umgesetzt. Zum Steuern
der Analog/Digitalwandler und der übrigen Schaltmittel innerhalb der beiden Verarbeitungskanäle
dient ein gemeinsamer Taktgeber G, der eine taktsynchrone Verarbeitung in beiden
Verarbeitungskanälen ermöglicht. Die von den Analog/Digitalwandlern abgegebenen
Werte gelangen auf nachgeschaltete zweistufige Schieberegister S 1A bzw. S I B.
Diese Schieberegister werden durch die Ausgangssignale der Wandler laufend aktualisiert.
Dies geschieht dadurch, daß bei jeder Abfrage des zugehörigen Analog/Digitalwandlers
durch den Taktgeber G der digitalisierte Augenblickswert der betreffenden Brükkenausgangsspannung
in den einen Speicherplatz des betreffenden Registers eingeschrieben wird, während
gleichzeitig der davor eingegebene Wert in den anderen Speicherplatz des Registers
fortgeschaltet wird; der dort zuvor gespeicherte vorletzte Meßwert wird dabei aus
dem Register herausgeschoben. Damit liegen für die weitere Verarbeitung in jedem
Verarbeitungskanal neben dem jeweils aktuellen auch der davor aktuelle Meßwert vor,
so daß sich durch Vergleich der jeweils gespeicherten Meßwerte jede etwaige Meßwertänderung
als Folge einer Widerstandsänderung am zugehörigen Dehnungsmeßstreifen unschwer
feststellen läßt.
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Für das lFestst»l1on dieser Widerstandsänderung sind den Registern
51 A und S 1R Bewertungsstufen B 1A bzw.
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Biß nachgeschaltet. Die Bewertungsstufen setzen die ihnen zugeführten
Meßwerte nach einer ( ) Bedingung um in Bewertungskennzeichen, die angeben, ob die
zur Bewertung anliegenden Meßwerte gleichgeblieben sind oder ob der zuletzt übermittelte
Meßwert größer oder kleiner als der zuvor übermittelte Meßwert ist.
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Jedes vom zuvor gebildeten Bewertungskennzeichen abweichende Bewertungskennzeichen
wird in ein den Bewertungsstufen B 1A bzw. Biß nachgeschaltetes zweites Register
S 2A bzw. S 2B eingeschrieben.
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Zur Verdeutlichung dieses Geschehens wird bei der nachfolgenden weiteren
Erläuterung des Ausführungsbeispieles nach F i g. 3 auch auf F i g. 4 der Zeichnung
Bezug genommen. Die anhand dieser Figur für den Verarbeitungskanal VKA aufgezeigten
Zusammenhänge gelten entsprechend auch für den Verarbeitungskanal VKB.
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Im oberen Teil der F i g. 4 ist der Verlauf der Brückenausgangsspannung
UDMSA bei Annäherung eines Fahrzeugrades an den Schienenkontakt dargestellt.
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Darunter sind in einem gegebenen zeitlichen Raster die zugehörigen
digitalisierten Werte der Brückenausgangsspannung aufgetragen wie sie in den beiden
Speicherplätzen des Registers S 1A abgespeichert sind.
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Dabei bezeichnet der in der oberen Zeile angegebene Spannungswert
den zum jeweiligen Betrachtungszeitpunkt aktuellen und der darunter aufgetragene
Spannungswert den zu dem davor liegenden Beobachtungszeitpunkt ermittelten Spannungswert.
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Aus den in den Speicherplätzen des Registers S1A aufgelisteten Spannungswerten
ist zu erkennen, daß die Spannungswerte in einem 1-Volt-Raster abgespeichert
werden.
Entsprechend dieser Auflösung der Brückenausgangsspannung bildet die dem Register
SdA nachgeschaltete Bewertungsstufe B 1A Bewertungskennzeichen > bzw. < für
das Ansteigen bzw.
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Absinken der zu bewertenden Brückenausgangsspannung auch nur dann,
wenn die betreffenden Spannungswerte die durch das l-Volt-Raster bestimmten Bewertungsschwellen
gerade über- bzw. unterschreiten. In den Spannungsbereichen zwischen den Bewertungsschwellen
bildet die Bewertungsstufe ein Kennzeichen=für das Konstantbleiben der Brückenausgangsspannung,
obgleich diese Spannung sich tatsächlich durchaus gegenüber dem vorangegangenen
Bewertungszeitpunkt mehr oder weniger stark geändert haben kann.
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Die Bewertungsstufen geben das Bewertungskennzeichen = für das Konstantbleiben
der bewerteten Brückenausgangsspannung für jeden Spannungsbereich nur jeweils ein
einziges Mal aus, und zwar im Anschluß an das Bilden eines Bewertungskennzeichens
> bzw. < für das Ansteigen oder Abfallen der Brückenausgangsspannung. Damit
werden dem nachgeschalteten zweiten Register jeweils nur Bewertungskennzeichen mit
Neuheitscharakter zugeführt, so daß die dort eingeschriebene Folge von Bewertungskennzeichen
unabhängig ist von der Änderungsgeschwindigkeit der zu bewertenden Brückenausgangsspannung
und damit unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit eines vorüberlaufenden Fahrzeugrades.
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In F i g. 4 sind die von der Bewertungsstufe B 1A bei dem angenommenen
Spannungsverlauf und der angenommenen Auflösung dieser Spannung in Digitalwerte
sich ergebenden Bewertungskennzeichen =, > und < unterhalb der zugehörigen
Spannungswerte angegeben.
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In einer darunterliegenden Darstellung für den Inhalt des zweiten
Registers S2A sind die durch das aufeinanderfolgende Bilden der Bewertungskennzeichen
in das Register eingespeicherten Bewertungskennzeichenfolgen durch die entsprechenden
Bewertungskennzeichen verdeutlicht. Die Speicherinhalte sind jeweils spaltenweise
zu lesen. Dabei geben Punkte für die Inhalte von Speicherplätzen an, daß diese Speicherplätze
mit beliebigen, hier nicht weiter interessierenden Bewertungskennzeichen geladen
sind.
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Die aus den Brückenausgangsspannungen gebildeten Bewertungskennzeichen
werden für die weitere Verarbeitung nur dann als relevant anerkannt, wenn sie in
sich plausibel sind und wenn sie in vorgegebenen Mindestzeitspannen aktualisiert
werden.
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Durch die Plausibilitätsprüfung soll ausgeschlossen werden, daß Bewertungskennzeichen
in die weitere Verarbeitung einbezogen werden, die mit Sicherheit nicht auf den
Einfluß von Befahrungsereignissen zurückzuführen sind. Eine solche unplausible Folge
von Bewertungskennzeichen ist beispielsweise durch die Bewertungskennzeichen >
und < gegeben. Durch die Rasterung der Brückenausgangsspannungen in Stufen von
beispielsweise 1 V und die enge zeitliche Rasterung der Meßwerte ist sichergestellt,
daß zwischen den oben als unplausibel angegebenen Bewertungskennzeichen stets ein
Bewertungskennzeichen = für das ltonstantbleiben der Meßspannung gebildet wird,
so daß die genannte Bewertungskennzeichenfolge nur durch ein Störereignis entstehen
konnte, das für die weitere Verarbeitung nicht relevant ist.
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Aus der Aktualisierung von Bewertungskennzeichen läßt sich herleiten,
ob es sich bei dem beispielsweise festgestellten Anstieg einer Brückenausgangsspannung
um ein einmaliges, ebenfalls möglicherweise durch eine
Störung bedingtes
Ereignis gehandelt hat oder ob sich dieser Spannungsanstieg über die Zeit hin fortsetzt,
so daß hieraus auf einen Bewegungszustand, im vorliegenden Fall also auf ein sich
näherndes Fahrzeugrad, geschlossen werden kann. Ähnlich verhält es sich beim Absinken
der bewerteten Brückenausgangsspannung.
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Für die Anerkennung der gebildeten Bewertungskennzeichen sind den
zweiten Registern S2A und S2B Plausibelitäts- und Zeitbewertungsstufen B 2A bzw.
B 2B nachgeschaltet, welche den Speicherinhalt der vorgeschalteten Register analysieren
und zeitlich bewerten.
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Stellen die Zeitbewertungsstufen fest, daß ein eine Radbewegung ausdrückendes
Bewertungskennzeichen innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne durch ein entsprechendes
neues Bewertungskennzeichen aktualisiert wurde, so setzen sie dieses Bewertungskennzeichen
um in ein entsprechendes Bewegungszustandskennzeichen, auf das später noch einzugehen
ist, und führen dieses einem nachgeschalteten dritten Register SSAbzw.SBzu.
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Um feststellen zu können, ob ein Bewertungskennzeichen innerhalb
einer vorbestimmten Zeitspanne aktualisiert wird oder nicht, wird beim Einschreiben
eines solchen Bewertungskennzeichens in den ersten Speicherplatz des betreffenden
zweiten Registers ein der zugehörigen Zeitbewertungsstufe zugeordneter interner
Zeitschalter wirksamgeschaltet, der prüft, ob innerhalb der ihm eigenen Schaltzeit
dem zweiten Register ein weiteres Bewertungskennzeichen gleichen Inhalts zugeführt
wird. Die den Zeitbewertungsstufen eigenen Schaltzeiten sind so bemessen, daß sie
um einen vorgebbaren Mindestwert größer sind als die Zeitspannen, die bei einer
sich extrem langsam bewegenden, extrem leichten Fahrzeugachse für die Aktualisierung
eines Bewertungskennzeichens zu erwarten sind. Wird ein Bewertungskennzeichen innerhalb
der vorgegebenen Schaltzeit aktualisiert, so veranlaßt die Zeitbewertungsstufe die
Ausgabe eines entsprechenden Bewegungszustandskennzeichens; gleichzeitig wird der
interne Zeitschalter wieder in die Wirkstellung geschaltet und damit ein erneuter
Prüfvorgang eingeleitet, in dem das zuletzt in das zweite Register eingeschriebene
Bewertungskennzeichen seinerseits zu aktualisieren ist.
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Wird ein eine Radbewegung kennzeichnendes Bewertungskennzeichen innerhalb
der vorgegebenen Schaltzeit nicht aktualisiert, so geht es für die weitere Auswertung
der Brückenausgangsspannung verloren.
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Beim Ablauf der eingeprägten Schaltzeit gibt die Zeitbewertungsstufe
an ihrem Ausgang ein Bewegungszustandskennzeichen ab mit der Aussage: keine Fahrzeugbewegung
feststellbar. Dieses Bewegungszustandskennzeichen schaltet den internen Zeitschalter
aber nicht wieder in die Wirkstellung; dies geschieht erst durch das folgende in
das zweite Register eingeschriebene Bewertungskennzeichen für eine Radbewegung.
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Aus F i g. 4 ist ersichtlich wie die Zeitbewertungsstufe B2A die
in das zweite Register S2A eingeschriebenen Bewertungskennzeichen umsetzt in Bewegungszustandskennzeichen.
Diese Bewegungszustandskennzeichen haben folgenden Inhalt: K = keine Fahrzeugbewegung
feststellbar, Z = Zulauf eines Fahrzeugrades auf den Schienenkontakt und W = Fortbewegung
eines Fahrzeugrades vom Schienenkontakt.
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In F i g. 4 ist angenommen, daß die das Ansteigen der bewerteten
Brückenausgangsspannung kennzeichnenden Bewertungskennzeichen > jeweils innerhalb
der
vorgegebenen Schaltzeit aktualisiert worden sind, so daß nach Aktualisierung
entsprechende Bewegungszustandskennzeichen Z gebildet wurden. Die von den Zeitbewertungsstufen
B 2A und B 2B erarbeiteten Bewegungszustandskennzeichen werden in der Reihenfolge
ihrer Bildung in nachgeschalteten dritten Registern S3A bzw. S3B abgespeichert.
Durch den zeitlichen Versatz der Bewegungszustandskennzeichen zu den zugehörigen
Bewertungskennzeichen soll der zeitliche Aufwand für die vor der Ausgabe der Bewegungszustandskennzeichen
vorgenommene Plausibilitätsprüfung angedeutet sein.
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Die in beiden dritten Registern abgespeicherten Folgen von Bewegungszustandskennzeichen
werden durch eine gemeinsame Auswerteeinrichtung A laufend abgefragt und analysiert.
Diese gemeinsame Auswerteeinrichtung erkennt aus der Folge der nacheinander eingespeicherten
Bewegungszustandskennzeichen und aus der Tatsache, ob bestimmte Bewegungszustandskennzeichen
in beiden dritten Registern gleichzeitig oder nacheinander eingespeichert werden,
nach einer ihr eingeprägten Logik jeden nur möglichen Befahrungszustand des zugehörigen
Schienenkontaktes.
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Einige mögliche Folgen von Bewegungszustandskennzeichen sind in den
F i g. 5 bis 9 angegeben, wobei die Zeitachsen senkrecht von oben nach unten zu
denken sind. Im Ausführungsbeispiel nach Fig.5 ist angenommen, daß beide dritte
Register S3A und S3B Bewegungszustandskennzeichen Z aufgenommen haben, die für den
Zulauf eines Rades auf den Schienenkontakt stehen. Dann sollen zunächst auf dem
einen und dann auch auf dem anderen Verarbeitungskanal Bewegungszustandskennzeichen
W gebildet werden, die anzeigen, daß sich das Fahrzeugrad vom Schienenkontakt entfernt.
Aus der auf beiden Verarbeitungskanälen auftretenden Folge von Bewegungszustandskennzeichen
und aus dem zeitlichen Versatz dieser beiden Folgen zueinander erkennt die Auswerteeinrichtung
A, daß eine Überfahrt über den Schienenkontakt in einer bestimmten Fahrrichtung
stattgefunden hat.
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Ähnlich verhält es sich bei den in F i g. 6 angegebenen Bewegungszustandskennzeichen,
nur daß hier eine Fahrzeugbewegung in Gegenrichtung stattgefunden hat. Auch hier
wechseln die Bewegungszustandskennzeichen in der gleichen Folge, nur mit unterschiedlichem
zeitlichen Versatz zueinander.
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Das Vorbeilaufen eines Fahrzeugrades an dem gemäß der Erfindung ausgebildeten
Schienenkontakt wird damit (bei Vernachlässigung der für die Aktualisierung des
Bewegungszustandskennzeichens W erforderlichen Zeitspanne) bereits dann erkannt,
wenn das Fahrzeugrad den in Fahrrichtung jeweils zweiten Dehnungsmeßstreifen passiert.
Dies ist der frühestmögliche Zeitpunkt, an dem überhaupt eine solche Aussage gemacht
werden kann. Die von der Auswerteeinrichtung abgeleiteten Befahrungsereignisse Ȇberfahrt
in der einen Fahrtrichtung« und »Überfahrt in der anderen Fahrtrichtung« können
nachgeschalteten Zähleinrichtungen oder sonstigen Schalteinrichtungen zum Auslösen
beliebiger Schaltvorgänge zugeführt werden.
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In F i g. 7 ist angenommen, daß auf beiden Verarbeitungskanälen gleichzeitig
Bewegungszustandskennzeichen, die ein sich dem Schienenkontakt näherndes Fahrzeugrad
anzeigen, durch Bewegungszustandskennzeichen ersetzt werden, die einem sich vom
Schienenkontakt entfernenden Fahrzeugrad zugeordnet sind. Zu einem späteren Zeitpunkt
sollen diese Bewegungszustandskennzeichen
erneut durch Bewegungszustandskennzeichen
ersetzt werden, die eine Annäherung eines Fahrzeugrades an einen Schienenkontakt
anzeigen. Aus dieser Konstellation von Bewegungszustandskennzeichen und aus dem
gleichzeitigen Auftreten auf beiden Verarbeitungskanälen erkennt die Auswerteeinrichtung,
daß ein Fahrzeugrad zwar schon im Einflußbereich eines Schienenkontaktes, aber noch
vor dem Auslösebereich des Schienenkontaktes eine Pendelbewegung ausgeführt hat;
das Feststellen dieser Pendelbewegung ist wichtig für die spätere Auslösung eines
fahrrichtungsabhängigen Zählimpulses beim weiteren Vorrükken des Fahrzeugrades.
Eine nicht als solche erkannte Pendelbewegung könnte später zu einem Zählimpuls
in der falschen Zählrichtung führen.
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In F i g. 8 sind Bewegungszustandskennzeichen aufgetragen, wie sie
sich bei Stillstand eines Fahrzeugrades über einen Schienenkontakt ergeben können.
Zunächst sind in beiden Verarbeitungskanälen Bewegungszustandskennzeichen gebildet
worden, welche der Auswerteeinrichtung ein sich näherndes Fahrzeugrad anzeigen.
Gleichzeitig werden dann auf beiden Verarbeitungskanälen Bewegungszustandskennzeichen
gebildet, welche anzeigen, daß keine Fahrzeugbewegung mehr feststellbar ist. Aus
dem gleichzeitigen Auftreten dieser Bewegungszustandskennzeichen erkennt die Auswerteeinrichtung
A den eingetretenen Radstillstand.
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In F i g. 9 ist angenommen, daß ein Fahrzeugrad nach Überfahren des
Schienenkontaktes aus dem Einflußbereich des Schienenkontaktes herausläuft. Auf
beiden Verarbeitungskanälen werden zunächst die Bewegungszustandkennzeichen W für
ein vom Schienenkontakt fortlaufendes Fahrzeugrad gebildet. Das Fahrzeugrad verläßt
dann den Einflußbereich des einen Dehnungsmeßstreifens, woraufhin in dem von diesem
Dehnungsmeßstreifen gespeisten Verarbeitungskanal das Bewegungszustandskennzeichen
Kfür eine nicht feststellbare Radbewegung gebildet wird; anschließend verläßt es
auch den Einflußbereich des anderen Dehnungsmeßstreifens. Aus der eingetretenen
Folge der Bewegungszustandskennzeichen und dem zeitlichen Versatz zueiander erkennt
die Auswerteeinrichtung, daß der zugehörige Schienenkontakt befahren ist.
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Störungen auf einem oder beiden Verarbeitungskanälen können durch
Vergleich der in den dritten Registern abgespeicherten Folgen von Bewegungszustandskennzeichen
als solche erkannt und für die weitere Verarbeitung ausgeblendet werden. Kurzzeitige
Störungen werden in aller Regel schon durch die vorgeschalteten Plausibilitäts-
und Zeitbewertungsstufen ausgeblendet.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die gebildeten Bewertungskennzeichen
von den Zeitbewertungsstufen bereits nach einmaliger Aktualisierung anerkannt und
in Form von Bewegungszustandskennzeichen an die nachgeordneten Register weitergegeben.
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Es ist durchaus auch möglich, das Bilden von Bewegungszustandskennzeichen
davon abhängig zu machen, daß die einzelnen Bewertungskennzeichen nicht nur einmal,
sondern zwei-, drei- oder viermal hintereinander aufgetreten sind. Dies ist insbesondere
dann von Vorteil, wenn die digitalisierten Brückenausgangsspannungen in einem sehr
feinen Spannungsraster angegeben werden.
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Unabhängig davon, ob die beiden Brückenschaltüngen bei unbeeinflußten
Dehnungsmeßstreifen auf die Spannung Null oder eine davon verschiedene Ausgangsspannung
abgeglichen sind, ist damit zu rechnen,
daß diese Ausgangsspannungen langfristig
in ihrer Amplitude schwanken können, ohne daß eine Befahrung des Schienenkontaktes
stattfindet. Der Grund hierfür ist beispielsweise in Temperaturschwankungen oder
mechanischen Beanspruchungen der Fahrschienen zu sehen, welche die Dehnungsmeßstreifen
beeinflussen und damit eine Änderung der Brückenausgangsspannungen herbeiführen.
Wenngleich derartige Meßspannungsschwankungen keine direkten Auswirkungen auf die
von der Auswerteeinrichtung erarbeiteten Befahrungszustandsmeldungen haben, weil
die jeweilige Änderungstendenz nicht lange genug anhält, um zu einem Bewegungszustandskennzeichen
zu führen, so beeinflussen sie doch in unerwünschter Weise den möglichen Spannungshub
der Brückenschaltungen bei einem Befahrungsereignis; auch Widerstandsänderungen
auf den Verbindungsleitungen von den Dehnungsmeßstreifen zu den Brückenschaltungen,
beispielsweise bedingt durch feuchte und trockene Witterung, können sich in diesem
Sinne ungünstig auswirken. Um derartige Langzeiteinflüsse für den Meßvorgang auf
dem Verarbeitungskanal VKA auszublenden, ist eine Kompensationseinrichtung KA vorgesehen,
die bei unbeeinflußtem Schienenkontakt und/oder bei über dem Schienenkontakt zum
Stillstand gekommenen Fahrzeugrad von der Auswerteeinrichtung A her wirksamschaltbar
ist und abhängig von dem jeweils aktuellen Meßwert am Ausgang des Registers S I
A die zugehörige Brückenschaltung in Richtung auf einen erwarteten Ausgangsspannungswert
abgleicht. Der Abgleich erfolgt durch einen aus einem Widerstand RA und einem Transistor
TA bestehenden Schaltglied'mit der Funktion eines veränderbaren Widerstandes, der
einem der Meßbrückenwiderstände parallelgeschaltet ist.
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Der jeweils erwartete Wert der Brückenausgangsspannung bei unbeeinflußtem
Schienenkontakt ist durch die Dimensionierungsangaben des Herstellers vorgegeben.
Für den Fall einer über dem Schienenkontakt zum Stillstand gekommenen Fahrzeugachse
wird der vorgegebene Spannungswert durch den Augenblickswert der Brückenausgangsspannung
zum Zeitpunkt der Stillstandsmeldung bestimmt. Beide Werte sind vorab bzw.
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während des Betriebes zu bestimmen und abzuspeichern und stehen dann
auch über beliebig lange Zeitspannen für den Kompensationsvorgang zur Verfügung.
Die Meldung ob ein Schienenkontakt frei von jeglicher Radbeeinflussung ist oder
ob über dem Schienenkontakt ein Fahrzeugrad zum Stillstand gekommen ist, liefert
die dem Schienenkontakt zugeordnete Auswerteeinrichtung A.
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Zur Kompensation statischer Meßbrückenverstimmungen der Brückenschaltung
MBB ist eine der Kompensationseinrichtung KA entsprechende Kompensationseinrichtung
vorzusehen, die unabhänig von dieser einen individuellen Meßbrückenabgleich zuläßt.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist davon ausgegangen, daß
die Versorgungsspannung für die Brückenschaltungen von einer Gleichspannungsquelle
geliefert wird. Es ist jedoch auch möglich, die Brückenschaltungen aus einer Wechselspannungsquelle
zu speisen. Dabei tritt bei Beeinflussung der Dehnungsmeßstreifen ein amplitudenmoduliertes
Brückenausgangssignal auf, das nach Demodulation und Verstärkung zu digitalisieren
ist, um die dabei jeweils gefundenen Meßwerte in der vorstehend näher genannten
Weise verarbeiten zu können.
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In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ferner angenommen, daß
die Dehnungsmeßstreifen am Fuß
einer Fahrschiene angebracht sein
sollen. Für das Prinzip der Erfindung ist es jedoch ohne Bedeutung, wo die Dehnungsmeßstreifen
und wie sie an der Schiene angebracht werden. So ist es beispielsweise auch möglich,
sie am Schienensteg anzubringen. Ferner ist es möglich, sie wie im vorliegenden
Ausführungsbeispiel innerhalb eines Schwellenfaches anzubringen, um so z. B. die
Durchbiegung der Schienen für die Widerstandsänderung auszunutzen oder aber die
Dehnungsmeßstreifen über einer Schwelle anzubringen, wo sie auf die Stauchung der
Schiene beim Befahren für den Meßvorgang reagieren.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist für beide
Verarbeitungskanäle eine
parallele Datenverarbeitung angenommen. Eine solche parallele
Datenverarbeitung ist aber nicht Voraussetzung für die Realisierung der Erfindung.
Vielmehr ist durchaus auch eine serielle Datenverarbeitung denkbar, bei der verarbeitungsbedingt
gleichzeitig auf beide Kanäle wirkende Einflüsse mit einem gewissen zeitlichen Versatz
auf die gemeinsame Auswerteeinrichtung wirken. Dieser zeitliche Versatz ist aber
deutlich verschieden von dem zeitlichen Versatz von Daten auf den beiden Kanälen,
der durch aufeinanderfolgende Beeinflussung der beiden Sensoreinheiten beim Vorbeifahren
eines Fahrzeugrades gegeben ist und als quasi gleichzeitig von diesem leicht zu
unterscheiden.