DE1605418B2

DE1605418B2 - Verfahren zum erfassen eines hindernisses fuer ein schienenfahrzeug und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE1605418B2
Application number: DE1967S0107846
Authority: DE
Inventors: Jean Claude Clamart Pretti (Frankreich)
Original assignee: Societe de Fabrication dInstruments de Mesure SFIM SA
Current assignee: Societe de Fabrication dInstruments de Mesure SFIM SA
Priority date: 1966-01-14
Filing date: 1967-01-13
Publication date: 1977-11-17
Also published as: FR1473132A; DE1605418C3; US3502521A; DE1605418A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum

to Erfassen eines Hindernisses für ein sich auf einem Geleise bewegendes Schienenfahrzeug, wobei nach dem Radarprinzip von diesem Fahrzeug über einen Oberflächenwellenleiter eine elektromagnetische Welle ausgesandt, diese Welle bis zum eventuellen Hindernis geleitet, die vom Hindernis reflektierte Welle zqrück zum Fahrzeug geleitet und wieder aufgenommen wird.

Über Verfahren, weiche zum Erfassen eines Hindernisses für ein sich auf einem Geleise bewegendes Schienenfahrzeug beide Schienen benötigen, um für eine ausgesandte und eine reflektierte Welle eine Stromschleife zu bilden (DT-PS 3 76 949), um einen geschlossenen Stromkreis bilden zu können, an den induktiv eine Meßeinrichtung angekoppelt ist (US-PS 20 68 655) oder um die beiden Schienen als gleiche, parallellaufende Leitungssysteme für eine Entfernungsmessung nach dem Impulsreflexionsverfahren verwenden zu können, ging die Entwicklung zu Verfahren der eingangs genannten Art, da sich bei dem erstgenannten Verfahren der Zustand der Schienen, d. h. die Isolation zwischen beiden Schienen und die Art der Verbindung der einzelnen Schienenteilstücke miteinander, sehr stark auf das Meßergebnis auswirkt, was zu erheblichen Fehlern führen kann. Von diesen Nachteilen sind zwar die bekannten Verfahren der eingangs genannten Art (FR-PS 13 87 440, US-Zeitschrift »Electronics« vom 26. 7.1965, Seiten 74 — 76) frei. Sie benötigen aber für die Führung der Welle einen zusätzlich zu den beiden Schienen des Geleises vorzusehenden Wellenleiter, der den Aufwand erheblich vergrößert. Außerdem vergrößert der Wellenleiter die Störanfälligkeit, da er absichtlich oder unabsichtlich beschädigt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß mit einem verminderten Aufwand die geschilderten Nachteile vermieden und gute Ergebnisse erzielt werden. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Oberflächenwellenleiter der obere Teil des Schienenkopfes einer einzigen Schiene verwendet wird.

Durch den Wegfall eines zusätzlichen Wellenleiters wird der Aufwand gering gehalten, und die Verwendung des oberen Teiles des Schienenkopfes einer einzigen Schiene als Oberflächenwellenleiter statt der bekannten Verwendung des gesamten Geleises als Leiter für elektromagnetische Wellen ergibt eine zuverlässige Weiterleitung der elektromagnetischen Wellen unabhängig vom Zustand der Schienen. Wie Versuche bestätigt haben, folgen die längs des oberen Teiles des Schienenkopfes geführten Wellen auch den Kurven der Schienen und überwinden ohne weiteres Weichen, selbst wenn diese offen sind. Ebenso werden auch Schienenstöße überwunden. Das Meßergebnis ist deshalb ebenso zuverlässig wie bei Verwendung eines zusätzlich zu den Schienen vorhandenen Wellenleiters, mit dem die Überwindung von Weichen Schwierigkeiten bereitet.

Vorzugsweise wird als Oberflächenwellenleiter nur die die Schienenscheitelfläche bildende ebene Fläche

des Schienenkopfes verwendet.

Ein Teil der Aufgabe ist es auch, eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen. Dieser Teil der Aufgabe ist, ausgehend von einer Vorrichtung mit einem am Fahrzeug montierten und mit einer Antenne gekoppelten Radargerät, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antenne so angeordnet ist, daß der die Fortpflanzungsrichtung der Welle darstellende Vektor mit der Längsachse der Schiene des Geleises zusammenfällt, auf dem sich das Fahrzeug bewegt, und daß der die elektrische Komponente des Feldes darstellende Vektor senkrecht zu der den Scheitel der Schiene bildenden ebenen Fläche steht. Die Fortpflanzungsbedingungen für die Wellen sind hierbei besonders günstig.

Vorteilhafterweise wird die Wellenlänge der Radarwellen so gewählt, daß sie geringer ist als die Breite des Schienenkopfes. Bei diesen Erregungsverhältnissen bleibt die ausgesandte Energie in der Schiene konzentriert. Es hat auch den Anschein, zumindest für geringe Reichweiten, daß der von der Fortpflanzung herrührende Leistungsverlust geringer ist als bei Verwendung der bekannten Verfahren.

Für das am Schienenfahrzeug montierte Radargerät kann jede beliebige bekannte und geeignete Bauart gewählt werden, falls es mit einer Antenne ausgerüstet ist, die in der erfindungsgemäßen Weise angeordnet ist.

Besonders vorteilhaft ist eine pyramidenförmige Hornantcnne, deren Lage so gewählt ist, daß ihre große Seite parallel zu der von der oberen Schienenfläche gebildeten Ebene liegt, ihre Achse zur Schienenachse parallel verläuft und ihre Mündung am Fahrzeug nach vorne zeigt. Außerdem empfiehlt es sich, zwischen der großen Unterseite der Antenne und der Schienenscheitelfläche einen Abstand zu halten, der vorzugsweise unter 5 cm liegt.

Die Verwendung anderer bekannter Antennen anstelle des Hornstrahlers ist selbstverständlich nicht ausgeschlossen, jedoch besteht gegenwärtig die Ansicht, daß dieser die besten Ergebnisse liefert.

Wie bereits gesagt, kann das mit der gemäß der Erfindung montierten Antenne zu koppelnde Radargerät von beliebiger geeigneter, bekannter Bauart sein. In der Praxis ist jedoch die Verwendung eines Radargeräts mit Doppler-Fizeau-Effekt besonders vorteilhaft, das der im folgenden an Hand der Zeichnung gegebenen Beschreibung entspricht.

Dieses Radargerät, das direkt die Entfernung angibt, die das damit bestückte Fahrzeug von einem ermittelten Hindernis trennt, verwendet nicht wie die bekannten Radargeräte mit Doppler-Fizeau-Effekt zwei verschiedene Sender, sondern nur einen einzigen, der abwechslungsweise auf zwei Frequenzen arbeitet.
Das Gerät weist ein einziges Sendeklystron 1 auf, das durch Anlegung einer Rechteckspannung aus einem Modulator 10 an seine Reflektorelektrode so frequenzmoduliert wird, daß die Aussendung abwechslungsweise bei einer Frequenz f und bei einer Frequenz /Ό + f\ erfolgt, wobei f\ niedrig ist.

Die so erzeugte Welle wird von der Antenne 2

ausgestrahlt, nachdem sie durch ein Duplexgerät 3 geschickt wurde, in welchem Sende- und Empfangsweg getrennt werden, die beide über die gleicht Antenne laufen.

Die vom Hindernis reflektierte Welle wird dann von der Antenne 2 aufgefangen und über das Duplexgerät 3 einer Mischstufe 4 zugeleitet, wo sie mit einem Bruchteil der durch Ankopplung an den Sender ausgesandten Welle verglichen wird. Sodann ist ein Invertiergatter 5 vorgesehen, das durch das Modulationssignal ausgelöst wird und die von der Mischstufe erhaltene Information in die entsprechende, Verstärkungsleitung einleiten kann. Die beiden Verstärkungsleitungen 6 und 7 sind genau symmetrisch und weisen je ein Filter auf, das zur Unterdrückung der Frequenzmodulationskomponente dient, so daß nur der Ausdruck /Ό übrigbleibt.

Und schließlich werden die am Ausgang der beiden

Verstärkungsleitungen erhaltenen Signale einem Komparator 8 mit Analogphase zugeleitet, der die Phasenabstände zwischen den Signalen der beiden Leitungen in Stromschwankungen umsetzt. Außerdem ist ein Lesegerät 9 vorgesehen, das vom Strom des Phasenmessers durchflossen wird, und dessen Zifferblatt eine Meterskala trägt.

Ein solches Gerät ist einfach und kann in einem Gehäuse untergebracht werden, dessen Rauminhalt nicht größer als 15 Liter ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erfassen eines Hindernisses für ein sich auf einem Geleise bewegendes Schienenfahrzeug, wobei nach dem Radarprinzip von diesem Fahrzeug über einen Oberflächenwellenleiter eine elektromagnetische Welle ausgesandt, diese Welle bis zum evtl. Hindernis geleitet, die vom Hindernis reflektierte Welle zurück zum Fahrzeug geleitet und wieder aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Oberflächenwellenleiter der obere Teil des Schienenkopfes einer einzigen Schiene verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Oberflächenwellenleiter nur die die Schienenscheitelfläche bildende ebene Fläche des Schienenkopfes verwendet wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem am Fahrzeug montierten und mit einer Antenne gekoppelten Radargerät, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne so angeordnet ist, daß der die Fortpflanzungsrichtung der Welle darstellende Vektor mit der Längsachse der Schiene des Geleises zusammenfällt, auf dem sich das Fahrzeug bewegt, und daß der die elektrische Komponente des Feldes darstellende Vektor senkrecht zu der den Scheitel der Schiene bildenden ebenen Fläche steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne als eine am Fahrzeug befestigte pyramidenförmige Hornantenne ausgebildet ist, deren Lage so gewählt ist, daß ihre große Seite parallel zu der von der oberen Schienenfläche gebildeten Ebene liegt, ihre Achse zur Schienenachse parallel verläuft und ihre Mündung am Fahrzeug nach vorne zeigt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der großen Unterseite der Hornantenne von der Scheitelfläche der Schiene höchstens etwa 5 cm beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekernzeichnet, daß die Wellenlänge der verwendeten Wellen geringer ist als die Breite des Schienenkopfes.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Radargerät ein Gerät mit Doppler-Fizeau-Effekt ist und einen Einzelsender aufweist, der abwechslungsweise auf zwei verschiedenen Frequenzen arbeitet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Radargerät ein einziges Sendeklystron, das durch Anlegung einer von einem Modulator erzeugten Rechteckspannung an seine Reflektorelektrode frequenzmoduliert wird, ein Duplexgerät zur Weiterleitung der vom Klystron ausgesandten Welle zur Sendeantenne und zur Rückleitung der von der Antenne aufgefangenen reflektierten Welle zu einer Mischstufe, in der diese reflektierte Welle mit einem Bruchteil der ausgesandten Welle verglichen wird, ein Gatter zum Einführen der von der Mischstufe erhaltenen Information in die eine oder andere der beiden symmetrischen Verstärkungsleitungen und eine Komparatorschaltung mit Analogphase zur Umwandlung der Phasenabstände zwischen den am Ausgang der beiden Verstärkungsleitungen erhaltenen Signale in Stromschwankungen aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß das Radargerät die ausgesandte Welle mit der reflektierten Welle dadurch vergleicht, daß es bei der niederen Frequenz einen Phasenvergleich durchführt.