WO1998042558A1 - Control device and method for operating the same - Google Patents
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Definitions
- the test line 3 is preferably composed of pieces, particularly preferably each transport unit contains a test line piece which extends from one end to the other end of the transport unit.
- each transport unit can be coupled to any other and the test device can be used in means of transport with any number of transport units per se.
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Abstract
Description
Prüfvorrichtung und Verfahren zum Betreiben der Prüfvorrichtung Test device and method for operating the test device
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung für Transportmittel mit mehreren Transporteinheiten von denen mindestens eine angetrieben ist, insbesondere für Schienenfahrzeuge mit mindestens einer Antriebseinheit und wenigstens einem angekoppelten Waggon, mit einer Überwachungseinheit, einer Prüfleitung und wenigstens einer der Prüfleitung zugeordneten Kupplung, sowie ein Verfahren zum Betreiben der Prüfvorrichtung.The invention relates to a test device for means of transport with a plurality of transport units, of which at least one is driven, in particular for rail vehicles with at least one drive unit and at least one coupled wagon, with a monitoring unit, a test line and at least one coupling assigned to the test line, and a method for operating the Tester.
Zur Überprüfung der Vollständigkeit von Transportmitteln mit mehreren Transporteinheiten, insbesondere Schienenfahrzeuge, werden im wesentlichen Verfahren eingesetzt, die stationär bestimmte Streckenabschnitte überwachen und nur dann die überwachten Strecken für andere Transportmittel freigeben, wenn der Abschnitt als frei erkannt wird. Meist werden Streckenabschnitte blockiert, die wesentlich größer sind als die Länge der sich darauf bewegenden Transportmittel. Bei ungewollten Trennung der Transportmittel, insbesondere Zugtrennungen, wird der Streckenabschnitt über längere Zeit völlig gesperrt, bis die Betriebsstörung erkannt und beseitigt ist.In order to check the completeness of means of transport with several transport units, in particular rail vehicles, essentially methods are used which monitor certain sections of the route in a stationary manner and only release the monitored routes for other means of transport if the section is recognized as free. In most cases, sections of the route are blocked that are much larger than the length of the means of transport moving on them. If the transport means, in particular train separations, are inadvertently disconnected, the section of the route is completely blocked for a long time until the malfunction is identified and eliminated.
Um den zukünftigen Mobilitäts- und Transportbedarf abzudecken und auch wirtschaftlich umsetzen zu können, bedarf es deutlicher Verbesserungen der Flexibilität und der Produktivität heutiger Betriebsabläufe im Schienennetz der Bahn. Insbesondere das in der Bahn-Leittechnik angewandte stationäre Blockverfahren zur Überprüfung der Zugvollständigkeit innerhalb überwachter Strek- kenabschnitte wirkt sich stark durchsatzbegrenzend aus und behindert damit die wünschenswerte Erhöhung der Zugfrequenzen, insbesondere auf Hauptstrecken. Die im Zusammenhang mit diesem Verfahren eingesetzten streckenseitig verkabelten Sensoren für die Gleisfreimeldung, wie Achszähler oder Gleisstromkreise, verursachen hohe Investitions- und Wartungskosten.In order to cover future mobility and transport needs and also to be able to implement them economically, significant improvements in the flexibility and productivity of today's operational processes in the rail network are required. In particular, the stationary block procedure used in rail control technology to check the completeness of trains within monitored sections of the line has a strong throughput-limiting effect and thus hinders the desirable increase in train frequencies, especially on main lines. The track-side sensors for track vacancy detection, such as axle counters or track circuits, used in connection with this method cause high investment and maintenance costs.
Neben stationär an der Strecke installierten Vorrichtungen und Datennetzen in modernen Zügen ist bekannt, Zugschlußgeräte am Ende des letzten Wagens zu befestigen. Diese sogen. End-Of- Train-Devices werden insbesondere in USA eingesetzt. Dabei ist allerdings zu beachten, daß bei herkömmlichen Güterwagen neben der mechanischen Verbindung die Druckluftleitung für dieIn addition to stationary devices and data networks installed on the route in modern trains, it is known to attach train connection devices at the end of the last car. These so-called End-of-train devices are used particularly in the USA. However, it should be noted that in conventional freight cars, in addition to the mechanical connection, the compressed air line for the
ERSΛT .BLATT (REGEL 2G) Bremsanlage die einzige durchgehende Verbindung auf dem Zug darstellt. Elektrische Leitungen sind in diesem Fall in den Waggons 5 nicht vorhanden.FIRST SHEET (RULE 2G) Braking system is the only continuous connection on the train. In this case, electrical lines are not present in the wagons 5.
Die Zugschlußgeräte überwachen permanent zugrelevante Parameter, insbesondere den Luftdruck auf der Bremsleitung, den Ort und/oder die Geschwindigkeit. Die Informationen werden per Funk an einen Empfänger auf der Lokomotive übertragen und dort mit den entsprechenden Daten verglichen, die zuvor von den Einrichtungen der Lokomotive ermittelt wurden. Die elektrische Energieversorgung des Zugschlußgerätes wird mit Akkumulatoren sichergestellt. Alternativ kann auch die Druckluft des Bremssystems zur elektrischen Energieerzeugung verwendet werden. Aber auch in diesem Fall werden ebenfalls Akkumulatoren benötigt, um die erzeugte elektrische Energie zwischenzuspeichern.The train connection devices monitor permanently relevant parameters, in particular the air pressure on the brake line, the location and / or the speed. The information is transmitted by radio to a receiver on the locomotive, where it is compared with the corresponding data previously determined by the locomotive's facilities. The electrical power supply of the train termination device is ensured with accumulators. Alternatively, the compressed air of the brake system can also be used to generate electrical energy. But also in this case, accumulators are also needed to temporarily store the electrical energy generated.
Diese Zugschlußgeräte besitzen jedoch Nachteile, die zwar bei den amerikanischen Bahn- Betriebsbedingungen nicht gravierend erscheinen, aber unter europäischen Gesichtspunkten nicht vernachläßigbar sind. So kann z.B. bei langen Güterzügen auf kurvenreichen Tunnelstrecken die Funkverbindung zwischen dem letzten Wagen und der Lokomotive zeitweise abreißen. Weiterhin müssen die unhandlichen und schweren Zugschlußgeräte vom Rangierpersonal zwischen letztem Wagen und Lagerstation transportiert werden, und durch logistische Maßnahmen muß die sichere Verfügbarkeit solcher Geräte an den Rangierbahnhöfen sichergestellt werden. Ferner ist eine Pro- zedur zur Abstimmung des lokomotivseitigen Empfängers auf das zugehörige Zugschlußgerät erforderlich, zu deren Durchführung die Unterstützung durch das Rangierpersonal benötigt wird. Die Summe dieser Nachteile läßt den Einsatz solcher Zugschlußgeräte unter europäischen Bedingungen, insbesondere im Güterverkehr mit vielen Rangiervorgängen bei relativ kurzen Laufstrek- ken, wenig praktikabel erscheinen.However, these train termination devices have disadvantages which, although they do not appear to be serious under the American railway operating conditions, are not negligible from a European point of view. For example, in the case of long freight trains on winding tunnel sections, the radio connection between the last car and the locomotive is temporarily broken. Furthermore, the bulky and heavy train termination devices must be transported by the shunting personnel between the last car and the storage station, and the safe availability of such devices at the marshalling yards must be ensured by logistical measures. Furthermore, a procedure is required to match the locomotive-side receiver to the associated train terminating device, the implementation of which requires the assistance of the shunting personnel. The sum of these disadvantages makes the use of such train termination devices less practical under European conditions, in particular in freight transport with many shunting operations with relatively short distances.
In der DE- AI 42 11 377 ist ein Prüfverfahren zur Zugvollständigkeitsprüfung für Reisezugwagen offenbart. Die für das Verfahren verwendete Vorrichtung ist mit einer Kopfstation mit einer Überwachungseinheit, den einzelnen Waggons zugeordneten Schaltungs- und Verstärkereinrichtungen, einer Prüfleitung zwischen den Waggons und der Prüfleitung zugeordneten Hochfre- quenz-Kupplungen ausgestattet. Mit einem Algorithmus wird über die Prüfschaltungen auf den einzelnen Waggons mittels Hochfrequenz-Reflexionsmeß v erfahren die Zugvollständigkeit geprüft Dabei werden zwei Hochfrequenzsignale mit unterschiedlicher Frequenz eingesetzt. Ist eine Leitung offen, wird dies durch Reflexion des in die Prüfleitung eingespeisten Hochfrequenzsingals am offenen Prüfleitungsende offenkundig. Bei geschlossener Verbindung wird keine Reflexion des eingespeisten Hochfrequenzsignals beobachtet. Die Prüfleitung besteht der Redundanz wegen aus zwei Leitungen. Die Prüfung ist in beiden Richtungen möglich. Die Prüfung der Kupplung zum nachfolgenden Waggon wird jeweils individuell für jede einzelne Kupplung ausgewertet. Zwischen die einzelnen Prüfleitungsstücke zwischen den Waggons sind auf jedem Waggon Verstärker zwischengeschaltet. Werden Waggons getauscht und in anderer Reihenfolge angekuppelt, werden geschlossenen Kupplungen mit einem Kreuz-Abfrage-Algorithmus geprüft. Das Verfahren setzt jedoch eine entsprechende aufwendige elektrische und elektronische Ausstattung in jedem einzelnen Waggon voraus.DE-AI 42 11 377 discloses a test method for train completeness check for passenger cars. The device used for the method is equipped with a head station with a monitoring unit, circuit and amplifier devices assigned to the individual wagons, a test line between the wagons and high-frequency couplings assigned to the test line. The completeness of the train is checked with an algorithm via the test circuits on the individual wagons using high-frequency reflection measurement. Two high-frequency signals with different frequencies are used. If a line is open, this is reflected in the reflection of the high-frequency signal fed into the test line open test line end obviously. When the connection is closed, no reflection of the fed-in high-frequency signal is observed. The test line consists of two lines due to redundancy. The test is possible in both directions. The inspection of the coupling to the following wagon is evaluated individually for each individual coupling. Amplifiers are interposed on each wagon between the individual test line sections between the wagons. If wagons are exchanged and coupled in a different order, closed couplings are checked using a cross-query algorithm. However, the process requires a correspondingly complex electrical and electronic equipment in each individual wagon.
Ein ähnliches Verfahren zur Zug Vollständigkeitsprüfung von Reisezugwagen ist aus der DE- AI 43 07 897 bekannt. Diese Zugvollständigkeitsprüfung ist jedoch vorrangig bei mit Zugbegleitpersonal besetzten Reisezugwagen einsetzbar. Aus der DE-C2 36 41 037 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zur Erfassung von Zustandsinfomationen die Eisenbahnwaggons mit Überwachungssen- soren versehen sind. Aus der DE-Al 38 40 844 ist eine Zugvollständigkeitsprüfvorrichtung bekannt, bei der mittels zusätzlichen Blinddosen im Bereich von Kupplungsdosen der einzelnen Waggons Teile der in Reisezugwagen üblichen zwölfadrigen elektrischen Durchgangsleitungen bei ordnungsgemäß gekuppelten Waggons kurzgeschlossen sind. Aus der DE-Al 42 42 649 ist ein optischer Koppler zur Informationsübertragung bei Schienenfahrzeugen beschrieben, welche mit Lichtwellenleitern ausgestattet sind. In der JP-C 55-124 040 ist eine weitere Anordnung zur Zu- standsprüfung der Lokomotive eines Zuges bekannt, bei der ein separates Testgerät die Funktion der Lokomotive prüft.A similar method for train completeness check of passenger coaches is known from DE-AI 43 07 897. However, this train completeness check can primarily be used with passenger coaches staffed with train attendants. From DE-C2 36 41 037 a method is known in which the railway wagons are provided with monitoring sensors for detecting status information. From DE-Al 38 40 844 a train completeness test device is known, in which parts of the usual twelve-wire electrical feed-through lines in passenger cars are short-circuited in properly coupled cars by means of additional dummy sockets in the area of coupling boxes of the individual cars. DE-Al 42 42 649 describes an optical coupler for transmitting information in rail vehicles which are equipped with optical fibers. Another arrangement for checking the condition of the locomotive of a train is known from JP-C 55-124 040, in which a separate test device checks the function of the locomotive.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige, zuverlässige und einfache Prüfvorrichtung für Transportmittel mit mehreren Transporteinheiten für die Vollständigkeitsprüfung anzugeben, welche sowohl auf Transportmitteln mit wenigen als auch mit vielen Transporteinheiten verwendbar ist, sowie ein Verfahren zum Betreiben der Prüfvorrichtung. Insbesondere soll die erfindungsgemäße Prüf orrichtung auch auf in Betrieb befindlichen Transportmitteln leicht nachrüstbar sein.The object of the invention is to provide a cost-effective, reliable and simple test device for means of transport with several transport units for the completeness check, which can be used both on means of transport with a few and with many transport units, and a method for operating the test device. In particular, the test device according to the invention should also be easy to retrofit on transport means in operation.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterführende und vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen. Die Erfindung besteht darin, daß eine zentrale Überwachungseinheit 1 vorgesehen ist und daß eine Prüfleitung 3 von der Überwachungseinheit 1 durch alle Transporteinheiten des Transportmittels geführt ist.The object is solved by the features of the independent claims. Further and advantageous refinements can be found in the subclaims and the description. The invention consists in that a central monitoring unit 1 is provided and that a test line 3 is guided by the monitoring unit 1 through all transport units of the means of transport.
Durch die erfϊndungsgemäße Ausgestaltung wird eine autarke sicherheitsrelevante Zugvollständigkeitsprüfung am Zug erreicht.Due to the design according to the invention, an autonomous safety-relevant train completeness check is achieved on the train.
Vorzugsweise ist die Prüfleitung 3 aus Stücken zusammengesetzt, besonders bevorzugt enthält jede Transporteinheit ein Prüfteitungsstück, das von einem Ende zum anderen Ende der Trans- porteinheit reicht. Der Vorteil besteht darin, daß jede Transporteinheit mit jeder anderen gekuppelt werden kann und die Prüfeinrichtung in Transportmitteln mit an sich beliebiger Zahl von Transporteinheiten verwendet werden kann.The test line 3 is preferably composed of pieces, particularly preferably each transport unit contains a test line piece which extends from one end to the other end of the transport unit. The advantage is that each transport unit can be coupled to any other and the test device can be used in means of transport with any number of transport units per se.
Zweckmäßigerweise weisen die Prüfleitungsstücke am Übergang zwischen einzelnen Transpor- teinheiten eine Kupplung auf, wobei die Kupplung eine Wellenreflexionsstelle bilden kann, an der elektromagnetische, elektrische und/oder optische Wellen teilweise reflektiert werden.The test line pieces expediently have a coupling at the transition between individual transport units, the coupling being able to form a wave reflection point at which electromagnetic, electrical and / or optical waves are partially reflected.
Die Prüfleitung 3 an einer endseitigen Transporteinheit weist einen definierten Abschluß auf, insbesondere einen definierten elektrischen und /oder optischen Abschluß.The test line 3 on an end-side transport unit has a defined termination, in particular a defined electrical and / or optical termination.
In einer Ausfϊihrungsform ist die Prüfleitung 3 aus einer optischen Lichtleitfaser gebildet. In einer anderen Ausfuhrungsform ist die Prüfleitung 3 durch eine elektrische Leitung gebildet. In einer weiteren Ausführungsform ist die Prüfleitung 3 sowohl aus elektrischen als auch aus optischen Leitungen gebildet.In one embodiment, the test line 3 is formed from an optical fiber. In another embodiment, the test line 3 is formed by an electrical line. In a further embodiment, the test line 3 is formed from both electrical and optical lines.
Besonders günstig ist, wenn die Prüfleitung 3 durch eine elektrische Doppelleitung gebildet ist, insbesondere eine Koaxialleitung und/oder eine verdrillte Doppelleitung, vorzugsweise mit geringem Wellenwiderstand.It is particularly favorable if the test line 3 is formed by an electrical double line, in particular a coaxial line and / or a twisted double line, preferably with a low characteristic impedance.
Vorteilhaft ist, wenn die Prüfleitungsstücke untereinander im wesentlichen gleiche elektrische oder optische Eigenschaften aufweisen. In diesem Fall sind einzelne Transporteinheiten besonders einfach austauschbar. Besonders günstig ist, wenn jedes Ende der Prüfleitung 3 gleiche, selbstabbildend ausgebildeteIt is advantageous if the test line pieces have essentially the same electrical or optical properties. In this case, individual transport units are particularly easy to replace. It is particularly favorable if each end of the test line 3 has the same, self-imaging design
Verbindungsvorrichtungen aufweist, wobei beliebige Paare solcher Verbindungsvorrichtungen miteinander verkuppelbar sind. Damit ist gewährleistet, daß einzelne Transporteinheiten mit beliebigen anderen verkuppelbar sind.Has connecting devices, wherein any pairs of such connecting devices can be coupled together. This ensures that individual transport units can be coupled to any other.
Ein bevorzugtes Verfahren besteht darin, vom Prüfgerät einen Prüfpuls auszusenden und die Laufzeit und/oder die endseitige Flankenform des Pulses und/oder die Zahl der an den Wellenreflexionsstellen der Prüfleitung 3 reflektierten Signale zu registrieren und/oder auszuwerten. Besonders vorteilhaft ist, einen Ausgangszustand in einem ersten Prüfvorgang zu registrieren und nachfolgend wenigstens einmal der Prüfvorgang zu wiederholen und bei Abweichung vom Ausgangszustand ein Signal auszulösen, das den Fehler anzeigt.A preferred method consists in sending out a test pulse from the test device and registering and / or evaluating the transit time and / or the end flank shape of the pulse and / or the number of signals reflected at the wave reflection points of the test line 3. It is particularly advantageous to register an initial state in a first test process and then to repeat the test process at least once and to trigger a signal indicating the error in the event of a deviation from the initial state.
Vorteilhaft ist, die Dauer eines Rechteck-Prüfpulses größer als die doppelte Laufzeit des Prüfpul- ses durch die Prüfleitung zu wählen.It is advantageous to choose the duration of a rectangular test pulse to be longer than twice the test pulse run time by the test lead.
Ein weiteres bevorzugtes und besonders einfaches Verfahren besteht darin, den Leitungswiderstand der Prüfleitung 3 mit Gleich- und/oder Wechselstrom zu bestimmen.Another preferred and particularly simple method consists in determining the line resistance of the test line 3 with direct and / or alternating current.
Im folgenden sind die Merkmale, soweit sie für die Erfindung wesentlich sind, eingehend erläutert und anhand von einer Figur näher beschrieben. Es zeigen:In the following, the features, insofar as they are essential for the invention, are explained in detail and described in more detail with reference to a figure. Show it:
Fig. 1 einen Güterzug mit einer Prüfeinrichtung undFig. 1 is a freight train with a test facility and
Fig. 2 eine Prüfeinrichtung in einem Zug mit Überwachungseinheit 1 und Prüfleitung 3 mit dem zugehörigen TDR-Spektrum mit verschiedenen AbschlußwiderständenFig. 2 shows a test device in a train with monitoring unit 1 and test line 3 with the associated TDR spectrum with different terminating resistors
Die Beispiele der Beschreibung betreffen im wesentlichen Züge, die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Art von Transportmitteln eingeschränkt. Sie eignet sich auch für andere schienengebundene oder nicht schienengebundene Transportmittel, die aus mehreren gekuppelten Transporteinheiten bestehen.The examples of the description essentially relate to trains, but the invention is not restricted to this type of means of transport. It is also suitable for other rail-bound or non-rail-bound means of transport that consist of several coupled transport units.
Wegen der gewünschten geringen Zugfolgezeiten auf dicht befahrenen Hauptstrecken soll die Erkennungszeit für eine unbeabsichtigte Zugtrennung geringer als ca. 4 Sekunden sein. Bei langen Güterzügen treten Zuglängen von etwa 700 m auf, was ca. 60-70 Waggons 5 entspricht. Die Ortsauflösung eines ortsaiflösenden Prüfverfahrens muß daher mindestens gleich oder besser als ca. 2% sein.Due to the desired short train follow-up times on busy main lines, the detection time for an unintentional train separation should be less than approx. 4 seconds. Long freight trains have train lengths of around 700 m, which corresponds to approx. 60-70 wagons 5. The The spatial resolution of a test procedure that removes local soap must therefore be at least equal to or better than approx. 2%.
Gleichzeitig muß die Energieversorgung der Prüfeinrichtung unproblematisch sein, und es muß sichergestellt sein, daß beliebige Zuglängen sicher überwacht werden können. Insbesondere soll die Prüfeinrichtung auch für Güterzüge, die lediglich auf der Lokomotive eine Energiequelle aufweisen, verwendbar sein.At the same time, the power supply to the test facility must be unproblematic and it must be ensured that any train lengths can be monitored safely. In particular, the test facility should also be usable for freight trains that only have an energy source on the locomotive.
Die Erfindung besteht darin, daß eine zentrale Überwachungseinheit 1 , insbesondere auf der Lo- komotive 2, vorgesehen ist und daß eine Prüfleitung 3 oder mehrere Prüfleitungen 3 von der Überwachungseinheit 1 durch alle Transporteinheiten 4 geführt ist. Die Überwachungseinheit 1 kann jedoch auch auf einer anderen Transporteinheit 4 des Zuges mitgeführt werden.The invention consists in that a central monitoring unit 1, in particular on the locomotive 2, is provided and that a test line 3 or more test lines 3 is led by the monitoring unit 1 through all transport units 4. However, the monitoring unit 1 can also be carried on another transport unit 4 of the train.
Erfindungsgemäß führt von der Überwachungseinheit 1 mindestens eine Prüfleitung 3 durch den ganzen Zug. Die Prüfleitung 3 ist vorzugsweise aus Stücken 3.1 zusammengesetzt, die jeweils von einem Ende eines Waggons 4 zum anderen reichen und zwischen den Waggons 4 miteinander durch eine eletkrische und/oder optische Kupplung 5 gekuppelt sind. Zweckmäßigerweise sind nichtgekuppelte Prüfleitungsstücke 3.1 am Zugenden mit einem definierten Abschluß 6 versehen, insbesondere einer Halterung, der zum einen dem Schutz des Prüfleitungsendstückes vor Beschä- digung und Verschmutzung dient, zum anderen ein wichtiges Element zur Erkennung eines ungewollten Prüfleitungsbruchs darstellt.According to the invention, at least one test line 3 leads from the monitoring unit 1 through the entire train. The test line 3 is preferably composed of pieces 3.1, each of which extends from one end of a wagon 4 to the other and is coupled between the wagons 4 by an electrical and / or optical coupling 5. Expediently, uncoupled test line pieces 3.1 are provided with a defined termination 6 at the end of the train, in particular a holder which serves on the one hand to protect the test line end piece from damage and contamination and on the other hand is an important element for detecting an unwanted test line break.
Eine wichtige Sicherheitsfunktion stellt die Sicherstellung des geeigneten Prüfleitungsabschlusses 6 am letzten Waggon 5 dar. Zum' Ausschluß von möglichen Fehlbedienungen ist es zweckmäßig, einen definierten Abschluß 6 der Prüfleitung 3 ausschließlich am Ende des letzten Waggons 5 zu erlauben. Eine gravierende Fehlbedienung wie das versehentliche Belassen des Prüfleitungs- Endstücks am Ende eines dem letzten Waggon 4 vorausgestellten Waggons 4 in der den definierten Abschluß erzeugenden Halterung kann damit ausgeschlossen werden. Die Sicherheit des Systems ist damit weiter erhöht.An important safety function is to ensure the appropriate test line termination 6 on the last wagon 5. To exclude possible incorrect operation, it is advisable to allow a defined termination 6 of the test line 3 only at the end of the last wagon 5. Serious incorrect operation such as inadvertently leaving the test line end piece at the end of a wagon 4 in front of the last wagon 4 in the holder producing the defined closure can thus be excluded. This further increases the security of the system.
Technisch kann eine solche Sicherheitsfunktion z.B. dadurch realisiert werden, daß die Halterung für das Ende der Prüfleitung 3 mit der Halterung für das Ende der Druckluftleitung gekoppelt wird und nur bei geöffnetem Absperrhahn und entsprechendem Luftdruck auf diesem Druckluft- leitungsstück eine Verbindungseinrichtung für die Herstellung des definierten Abschlusses amTechnically, such a safety function can be implemented, for example, by coupling the holder for the end of the test line 3 with the holder for the end of the compressed air line and only when the shut-off valve is open and the air pressure on the compressed air line is corresponding. line piece a connection device for the production of the defined termination on
Ende der Prüfleitung 3 aktiviert wird. Im Falle der oben betrachteten Fehlbedienung müßten nun bei einem vorausgestellten Wagen sowohl die Prüfleitung 3 als auch die Druckluftleitung in ihrer jeweiligen Halterung verbleiben, damit das Überwachungsgerät den definierten Abschlußwiderstand auf der Prüfleitung 3 feststellen kann. Unter diesen Bedingungen steht jedoch kein Luftdruck im Bremssystem der nachfolgenden Wagen an, was bei der heute üblicherweise vorgeschriebenen Bremsprobe festgestellt werden muß. Die Bremsprobe wird dabei manuell vom Rangierpersonal an jedem Waggon 4 vorgenommen, daher erfordert dieser Sicherheitstest keinen nennenswerten Zusatzaufwand.End of test line 3 is activated. In the case of the incorrect operation considered above, both the test line 3 and the compressed air line would now have to remain in their respective holders in the case of a carriage in front, so that the monitoring device can determine the defined terminating resistance on the test line 3. Under these conditions, however, there is no air pressure in the braking system of the following cars, which must be determined in the brake test that is usually prescribed today. The brake test is carried out manually by the shunting staff on each wagon 4, so this safety test does not require any significant additional effort.
Es ist zweckmäßig, bei Vorhandensein von mehr als einer Druckluftleitung am Waggon 4 jede Druckluftleitung mit einer Prüfleitung 3 zu versehen und jede Prüfleitung zu überwachen.It is expedient, if there is more than one compressed air line on the wagon 4, to provide each compressed air line with a test line 3 and to monitor each test line.
Vorzugsweise sind die Prüfleitungsstücke 3.1 mit elektrischen und/oder optischen Verbindungs- einrichtungen 5 versehen, die, ähnlich wie Druckluftkuppelstücke an Waggons, selbstabbildend ausgebildet sind. Damit ist sichergestellt, daß beliebige Prüfleitungsstücke 3.1 und damit Waggons 4 zusammengekuppelt werden können.The test line pieces 3.1 are preferably provided with electrical and / or optical connection devices 5, which, like compressed air coupling pieces on wagons, are self-imaging. This ensures that any test line pieces 3.1 and thus wagons 4 can be coupled together.
Zur weiteren Erhöhung der Betriebssicherheit kann die beschriebene Prüfeinrichtung für die Zug- Vollständigkeitsprüfung redundant ausgelegt werden. In diesem Fall werden zwei parallele Prüfleitungen 3 durch die Waggons 4 verlegt. Bei einem solchen System kann auf den Einsatz von selbstabbildend ausgebildeten Verbindungseinrichtungen 5 an den Prüfleitungsenden 3.1 verzichtet und auf konventionelle Stecker/Buchse- Verbindungen zurückgegriffen werden, da nun an jedem Waggonende beide Teile eines Verbindungspaares zur Verfügung stehen. Das Überwa- chungsgerät 1 auf der Lokomotive 2 ist dann dahingehend modifiziert, daß z.B. über eine elektronische Weichenschaltung oder dergleichen die beiden parallelen Prüfleitungen 3 alternierend analysiert werden. Die Zugvollständigkeit gilt dann solange als gewahrt, wie beide Prüfleitungen 3 einen fehlerfreien Zustand anzeigen.To further increase operational safety, the test device described for the train completeness check can be designed redundantly. In this case, two parallel test lines 3 are laid through the wagons 4. In such a system, the use of self-mapping connecting devices 5 at the test line ends 3.1 can be dispensed with and conventional plug / socket connections can be used, since both parts of a pair of connections are now available at each end of the wagon. The monitoring device 1 on the locomotive 2 is then modified such that e.g. The two parallel test lines 3 are analyzed alternately via an electronic switch circuit or the like. The completeness of the train is then considered as long as both test lines 3 indicate an error-free state.
Bevorzugt ist die Prüfleitung 3 eine elektrische Leitung, besonders bevorzugt eine elektrische Doppelleitung. Besonders geeignet ist eine Koaxialleitung, jedoch sind auch verdrillte Doppelleitungen (Twisted-Pair-Kabel) oder einfache Doppelleitungen einsetzbar. Eine weiter bevorzugte Möglichkeit ist, optische Lichtleitfasern als Prüfleitung 3 einzusetzen, oder optische und elektrische Prüfleitungen zu verwenden. Diese Prüfeinrichtung ermöglicht eine bessere Ausnutzung der durch den Zug geführten Prüfleitung. So können zweckmäßigerweise dieThe test line 3 is preferably an electrical line, particularly preferably an electrical double line. A coaxial line is particularly suitable, but twisted pair lines (twisted pair cables) or simple double lines can also be used. Another preferred option is to use optical fibers as test line 3, or to use optical and electrical test lines. This test facility enables a better use of the test line through the train. So can conveniently
Zustände einzelner Waggons 4 mit überwacht werden, insbesondere Kühlwaggons oder Kessel- waggons mit gefährlichen Gütern.The states of individual wagons 4 are also monitored, in particular refrigerated wagons or tank wagons with dangerous goods.
Die Prüfleitung 3 wird im elektrischen Fall mit elektrischen Pulsen oder Gleich- und/oder Wechselstrom gespeist. Im optischen Fall wird optische Strahlung eingekoppelt.In the electrical case, the test line 3 is fed with electrical pulses or direct and / or alternating current. In the optical case, optical radiation is injected.
Erfindungsgemäß ist eine unversehrte Prüfleitung 3 an ihrem Ende mit einem definierten Abschluß versehen. Im elektrischen Fall kann das Prüfleitungsende eines endseitigen Waggons 4 mit einem elektrischen Widerstand, insbesondere einem Kurzschluß oder einem elektrischen Widerstand mit einem definierten Wert, insbesondere gleich dem Wellenwiderstand der Prüfleitung 3, abgeschlossen sein. Im optischen Fall ist der Abschluß insbesondere ein reflektierendes Element.According to the invention, an intact test line 3 is provided with a defined termination at its end. In the electrical case, the test line end of a wagon 4 at the end can be terminated with an electrical resistance, in particular a short circuit or an electrical resistance with a defined value, in particular equal to the characteristic impedance of the test line 3. In the optical case, the closure is in particular a reflective element.
In einer bevorzugten Ausführung wird die Unversehrtheit der Prüfleitung 3 und damit die Vollständigkeit des Zuges erfindungsgemäß durch die Messung des elektrischen Widerstandes der Prüfleitung 3 geprüft. Die Prüfeinrichtung und das Prüfverfahren sind besonders einfach. Das zu- gendseitige Prüfleitungsende wird bevorzugt mit einem Kurzschlußstecker abgeschlossen. Die Höhe des Widerstands ist proportional zur Prüfleitungslänge. Die Prüfleitung 3 kann sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom gespeist werden. Aus dem Widerstandswert kann auf die Zugvollständigkeit geschlossen werden. Günstig ist es, Temperatureinflüsse auf die Prüfleitung 3 in an sich bekannter Weise zu kompensieren, was die Empfindlichkeit der Methode verbessert. Eine erhöhte Empfindlichkeit kann auch durch den Einsatz von Lock-In- Verstärkertechnik er- reicht werden.In a preferred embodiment, the integrity of the test line 3 and thus the completeness of the train is checked according to the invention by measuring the electrical resistance of the test line 3. The test facility and the test procedure are particularly simple. The end of the test line at the end is preferably terminated with a short-circuit plug. The level of resistance is proportional to the length of the test lead. The test line 3 can be supplied with both direct current and alternating current. The completeness of the train can be concluded from the resistance value. It is favorable to compensate for temperature influences on the test line 3 in a manner known per se, which improves the sensitivity of the method. Increased sensitivity can also be achieved by using lock-in amplifier technology.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführung, welche vorteilhafterweise besonders stabil im Betrieb ist, ist eine Prüfeinrichtung, welche das sogen. Zeitdomänenreflexions- Verfahren (TDR) verwendet. Geräte zur Durchführung von TDR- Verfahren sind kommerziell erhältlich. Das Ver- fahren beruht darauf, daß ein elektrisches Leitungssystem, insbesondere ein koaxiales Leitungssystem, mit Spannungspulsen, vorzugsweise in Rechteckform oder Halb-Sinusform, gespeist wird und in einem Analysator die Pulsform betrachtet wird. Abhängig vom Widerstand, mit dem das Leitungssystem abgeschlossen wird und abhängig davon, welche Wellenwiderstände im Leitungs- System auftreten, zeigt das im Analysator betrachtete Spektrum Besonderheiten. Jede Prüflei- tungsstörung einschließlich der Steckerverbindungen stellt eine Wellenreflexionsstelle dar und verursacht zumindest eine Teilreflexion des eingespeisten Spannungspulses, die mit dem Analysator am Prüfleitungsanfang detektiert werden kann. Die Form des reflektierten Spannungspulses läßt Rückschlüsse auf die Art der Störung zu, während seine zeitliche Verzögerung in Relation zum originären Spannungspuls ein Maß für die Entfernung der Störung vom Leitungsanfang darstellt.A preferred embodiment according to the invention, which is advantageously particularly stable in operation, is a test device which does the so-called. Time Domain Reflection (TDR) method used. Devices for performing TDR procedures are commercially available. The method is based on the fact that an electrical line system, in particular a coaxial line system, is supplied with voltage pulses, preferably in a rectangular or semi-sine shape, and the pulse shape is viewed in an analyzer. Depending on the resistance with which the line system is terminated and on the characteristic impedances in the line System, the spectrum viewed in the analyzer shows special features. Each test line fault, including the plug connections, represents a wave reflection point and causes at least a partial reflection of the voltage pulse fed in, which can be detected with the analyzer at the start of the test line. The shape of the reflected voltage pulse allows conclusions to be drawn about the type of disturbance, while its time delay in relation to the original voltage pulse is a measure of the distance of the disturbance from the beginning of the line.
Für eine erfindungsgemäße, auf der TDR-Technik basierende Prüfeinrichtung zur Zugvollständig- keitsprüfung wird jeder Waggon 4 eines Zuges mit eine geeigneten Prüfleitung 3 niedriger Dämpfung, vorzugsweise einem Koaxialkabel, mit Steckern als Verbindungselementen 5 ausgerüstet. Die Stecker sind vorzugsweise in selbstabbildender Bauweise ausgeführt, d.h. zwei identische Stecker können passend ineinander gesteckt und fixiert werden, um eine sichere elektrische Verbindung herzustellen. Zum Schutz vor Schmutz und Nässe werden nicht benutzte Stecker in eine am Waggon 4 montierte geeignete Haltevorrichtung eingesteckt.For a test device for train completeness testing based on the TDR technology, each wagon 4 of a train is equipped with a suitable test line 3 with low attenuation, preferably a coaxial cable, with plugs as connecting elements 5. The plugs are preferably self-imaging, i.e. two identical plugs can be inserted and fixed together to create a secure electrical connection. To protect against dirt and moisture, unused plugs are inserted into a suitable holding device mounted on the wagon 4.
Eine bevorzugte Ausführung der Haltevorrichtung ist, die beiden elektrischen Leiter der Prüfleitung 3 kurzgeschlossen werden. Eine weitere, besonders bevorzugte Ausführung der Haltevorrichtung ist, die beiden elektrischen Leiter der Prüfleitung 3 mit einem Widerstand abzuschließen, der dem Wellenwiderstand der Prüfleitung entspricht. Beim Zusammenkuppeln zweier aufeinanderfolgenden Waggons 4 werden deren Stecker durch das Rangierpersonal manuell miteinander verbunden.A preferred embodiment of the holding device is that the two electrical conductors of the test line 3 are short-circuited. Another particularly preferred embodiment of the holding device is to terminate the two electrical conductors of the test line 3 with a resistance which corresponds to the characteristic impedance of the test line. When two successive wagons 4 are coupled together, their plugs are manually connected to one another by the shunting personnel.
Für den kompletten Zug entsteht damit ein permanentes, durchgängiges Leitungssystem, das am Ende des letzten Waggons 4 mit einem definierten Widerstand abgeschlossen wird. Dieser Widerstand ist vorzugsweise gleich dem Wellenwiderstand der Prüfleitung 3 oder vorzugsweise ein Kurzschlußwiderstand.This creates a permanent, continuous piping system for the entire train, which is terminated at the end of the last wagon 4 with a defined resistance. This resistance is preferably equal to the characteristic impedance of the test line 3 or preferably a short-circuit resistance.
Wird dieses Leitungssystem mit einem auf dem Führerstand der Lokomotive angebrachten TDR- Analysator analysiert, ergibt sich der in Fig. 2 schematisch dargestellte Signalverlauf. In diesem Fall wird davon ausgegangen, daß für die Analyse ein rechteckförmiger Spannungspuls angewendet wird. Vorzugsweise ist die Pulsdauer länger als seine Laufzeit bis zum Zugende und wieder zurück zum TDR-Gerät. Analoge Effekte treten auch bei Verwendung eines halbsinusförmigen Spannungspulses auf. Das Meßsignal weist drei Merkmale auf, insbesondere die Laufzeit, dieIf this line system is analyzed with a TDR analyzer mounted on the driver's cab of the locomotive, the signal curve shown schematically in FIG. 2 results. In this case it is assumed that a rectangular voltage pulse is used for the analysis. The pulse duration is preferably longer than its running time to the end of the train and back to the TDR device. Analog effects also occur when using a semi-sinusoidal Voltage pulse. The measurement signal has three features, in particular the transit time
Form der Flanke des Pulsendes und die Zahl der Spitzen im Signal, mittels derer jeweils die Zugvollständigkeit überwacht werden kann. Jedes einzelne für sich oder eine Kombination von zwei oder drei Merkmalen kann dazu verwendet werden.Form of the edge of the pulse end and the number of peaks in the signal, by means of which the train completeness can be monitored. Each of them individually or a combination of two or three features can be used.
Die Anzahl der erfaßten Spannungsspitzen S gibt die Anzahl der im Leitungssystem enthaltenen Wellenreflexionsstellen und damit im wesentlichen die Zahl der Steckerverbindungen an. Daraus kann die Anzahl der angehängten Waggons 4 abgezählt werden.The number of detected voltage peaks S indicates the number of wave reflection points contained in the line system and thus essentially the number of plug connections. From this, the number of attached wagons 4 can be counted.
Der Signalverlauf am Pulsende wird vom Abschlußwiderstand der Prüfleitung 3 am Zugende bestimmt. Für den Fall, daß die Leitung mit dem Wellenwiderstand abgeschlossen wird, läuft der am Prüfleitungsanfang erzeugte Puls vollständig in die Prüfleitung 3 hinein, ohne daß Reflexionen am Prüfleitungsende hervorgerufen werden. Dies ist in Fig. 2 mit P bezeichnet. Wird die Prüfleitung 3 dagegen am Ende kurzgeschlossen, so wird der Puls dort mit PR invers reflektiert und überlagert sich mit dem Eingangssignal. Bei offenem Prüfleitungsende erfolgt eine Reflexion des Pulses mit unveränderter Polarität, die sich ebenfalls mit dem Eingangssignal überlagert. Dies ist durch die Stufe P0 bezeichnet.The signal curve at the end of the pulse is determined by the terminating resistance of the test line 3 at the end of the train. In the event that the line is terminated with the characteristic impedance, the pulse generated at the start of the test line runs completely into test line 3 without causing reflections at the end of the test line. This is designated P in FIG. 2. If, on the other hand, test line 3 is short-circuited at the end, then the pulse is reflected there inversely with P R and is superimposed on the input signal. When the test line end is open, the pulse is reflected with unchanged polarity, which is also superimposed on the input signal. This is indicated by level P 0 .
Für den Fall eines offenen oder kurzgeschlossenen Prüfleitungsabschlusses ist die Zeit zwischen Pulsbeginn P und der Signalform des Pulsendes durch den Anfang des dort reflektierten, überlagerten Signals ein Maß für die Länge des Zuges. Dabei kann bei bekannter und homogener Signalausbreitungsgeschwindigkeit auf der Prüfleitung 3 der Absolutwert der Zuglänge mit einer Genauigkeit von ca. ±2% bestimmt werden. Ist das Kabel mit dem Wellenwiderstand abgeschlossen, so entspricht die Zeit bis zur abschließenden Signalstufe der Gesamtdauer des Eingangspul- ses.In the case of an open or short-circuited test line termination, the time between the start of the pulse P and the waveform of the end of the pulse is a measure of the length of the train due to the beginning of the superimposed signal reflected there. With known and homogeneous signal propagation speed on test line 3, the absolute value of the train length can be determined with an accuracy of approx. ± 2%. If the cable is terminated with the characteristic impedance, the time until the final signal stage corresponds to the total duration of the input pulse.
Kommt es zu einer unbeabsichtigten Zugtrennung, so reißt die Prüfleitung 3 in der Nähe der Trennstelle. Dadurch wird der definierte Abschlußwiderstand der Prüfleitung 3 in einen Undefinierten, instabilen Abschlußwiderstand oder gar in ein offenes Prüfleitungsende überführt. Somit werden detektierbare Veränderungen im Signalverlauf hervorgerufen.If there is an unintentional train separation, the test line 3 breaks near the separation point. As a result, the defined terminating resistor of the test line 3 is converted into an undefined, unstable terminating resistor or even into an open test line end. This causes detectable changes in the signal curve.
Die Anzahl der Spannungsspitzen S nimmt im gleichen Maße ab, wie Waggons 4 abgetrennt wurden. Der Verlauf der Stufe am Pulsende verändert sich im Rahmen der in Fig. 2 dargestellten Ex- tremfälle. Die Zeit zwischen Pulsbeginn und der durch den definierten Abschluß widerstand bedingten Stufe wird kürzer, da die durch die Trennung erzeugte neue Störstelle näher an der Lokomotive liegt, bzw. die dafür charakteristische Laufzeit kürzer ist als die Pulslänge des Eingangssignals.The number of voltage peaks S decreases to the same extent as wagons 4 were separated. The course of the stage at the end of the pulse changes within the scope of the ex- extreme cases. The time between the start of the pulse and the level due to the defined termination becomes shorter because the new fault created by the separation is closer to the locomotive, or the characteristic transit time is shorter than the pulse length of the input signal.
Bei der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung erfolgt nach der vollständigen Zugzusammenstellung eine Kalibrierung des Meßsignals. Dies bedeutet, daß das von der Überwachungseinheit 1 gemessene Signal hinsichtlich der oben genannten Aspekte zumindest registriert, bevorzugt zusätzlich ausgewertet wird. Stimmen die so ermittelte Anzahl der Waggons 4 und die Länge des Zuges mit den Sollwerten überein, so wird das Signal vorzugsweise als Referenzgröße bestätigt. Falls die bei der Kalibrierung vom System ermittelten Zugdaten nicht mit den Sollwerten übereinstimmen, liefert die Prüfeinrichtung selbst Hinweise auf mögliche Fehlerursachen. Die Sollwerte können als Tabelle in Schriftform oder elektronisch gespeichert sein.In the test device according to the invention, the measurement signal is calibrated after the complete train combination. This means that the signal measured by the monitoring unit 1 is at least registered with regard to the above-mentioned aspects, and is preferably additionally evaluated. If the number of wagons 4 determined in this way and the length of the train match the target values, the signal is preferably confirmed as a reference variable. If the train data determined by the system during calibration do not match the target values, the test facility itself provides information on possible causes of the error. The setpoints can be stored as a table in writing or electronically.
Sollten die Sollwerte für die Anzahl der Waggons 4 und die Zuglänge weder in schriftlicher noch elektronischer Form vorliegen, so kann die Bestätigung des korrekten Referenzsignals auch mit Hilfe des Rangierpersonals durchgeführt werden. Dazu muß der Rangierer den Stecker am Ende des letzten Waggons 4 aus seiner Halterung herausziehen und wieder hineinstecken. Diese beiden Vorgänge sind über Funk dem Lokführer zu kommunizieren. Registriert dieser eine Veränderung der charakteristischen Stufe am Pulsende in eine ansteigende Stufe, so ist diese eindeutig auf die Wirkung des definierten Abschlußwiderstandes am Stecker am Ende des letzten Waggons 4 zurückgeführt. Ein fehlerhafter Zustand der elektrischen Prüfleitung 3 scheidet damit aus, und eine eindeutige Anfangssignalform ist erzeugt, die den fehlerfreien Zustand charakterisiert.If the target values for the number of wagons 4 and the train length are not available in written or electronic form, the correct reference signal can also be confirmed with the help of the shunting staff. To do this, the shunter must pull the plug at the end of the last wagon 4 out of its holder and insert it again. These two processes are to be communicated to the train driver by radio. If this registers a change in the characteristic level at the end of the pulse in an increasing level, this is clearly attributed to the effect of the defined terminating resistance on the plug at the end of the last wagon 4. A faulty state of the electrical test line 3 is therefore ruled out, and a clear initial signal form is generated which characterizes the faultless state.
Während der Zugfahrt wird der Zustand der Prüfleitung 3 zumindest einmal, vorzugsweise wiederholt, besonders bevorzugt ständig analysiert. Besonders günstig ist, das Differenzsignal zwischen dem aktuellen Meßsignal und dem Referenzsignal auszuwerten. Bleibt der Zustand des Zuges unverändert, so ist dieses Differenzsignal im wesentlichen Null. Erfolgt eine unbeabsichtigte Zugtrennung, so werden im Differenzsignal eine oder mehrere Stufen erzeugt, worauf zweckmä- ßigerweise ein Signal und/oder eine automatischen Alarmierung ausgelöst wird. Die Art des aufgetretenen Fehlers bzw. die Stelle einer unbeabsichtigten Zugtrennung kann dann durch die direkte Analyse des aktuellen Signals von der Überwachungseinheit 1 ermittelt werden. Der minimale zeitliche Abstand für zwei aufeinander folgende standardmäßige Analysevorgänge des Systems muß größer sein, als die Signallaufzeit von der Lokomotive bis zum Zugende und wieder zurück. Für eine 700 m lange Prüfleitung 3 beträgt diese Signallaufzeit typischerweise ca.During the train journey, the state of the test line 3 is analyzed at least once, preferably repeatedly, particularly preferably continuously. It is particularly favorable to evaluate the difference signal between the current measurement signal and the reference signal. If the condition of the train remains unchanged, this difference signal is essentially zero. If an unintentional train separation occurs, one or more stages are generated in the difference signal, whereupon a signal and / or an automatic alarm is expediently triggered. The type of error that has occurred or the location of an unintentional train separation can then be determined by the direct analysis of the current signal by the monitoring unit 1. The minimum time interval for two successive standard analysis processes of the system must be greater than the signal transit time from the locomotive to the end of the train and back again. For a 700 m long test lead 3, this signal transit time is typically approx.
7 μs. Unter Berücksichtigung der Rechenzeit für die Signalanalyse ist die Wiederholzeit der Zug- Vollständigkeitsprüfung vorzugsweise im Bereich von ca.7 μs. Taking into account the computing time for the signal analysis, the repetition time of the train completeness check is preferably in the range of approx.
10 - 100 ms.10-100 ms.
Die TDR-Prüfeinrichtung ist besonders vorteihaft bezüglich Montage, Nachrüstung, Investitionskosten, Betriebskosten, prinzipbedingte Funktionszuverlässigkeit, Fehlererkennungszeit, automa- tische System-Konfigurierbarkeit und aktueller Verfügbarkeit von Systemkomponenten. The TDR test facility is particularly advantageous in terms of assembly, retrofitting, investment costs, operating costs, principle-related functional reliability, error detection time, automatic system configurability and current availability of system components.
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