Der Nachweis, ob ein Streckenabschnitt oder ein Gleisab- schnitt von einem Eisenbahnwagen belegt ist, kann zum Bei- spiel mit den folgenden Mitteln vorgenommen werden : i) Streckenabschnitte werden mit sogenannten Achszählern überwacht. Sowohl beim Eintritt eines Zuges in einen Streckenabschnitt wie auch beim Verlassen des betreffen- den Abschnittes werden die Achsen gezählt und bei Gleichheit erfolgt eine Freimeldung dieses Streckenab- schnittes. ii) Speziell kürzere Gleisabschnitte wie z. B. Weichen werden mit sogenannten Gleisstromkreisen gesichert, in dem eine Schiene gegenüber der anderen Schiene elektrisch iso- liert ist. Durch das Befahren eines solchen Abschnittes wird durch die Räder einer Achse ein Stromkreis ge- schlossen und dadurch kann ein Belegtzustand abgeleitet werden.

Die vorstehend genannten Techniken arbeiten zuverlässig, sie sind jedoch auf die Belegung eines Geleiseabschnittes durch Eisenbahnwagen und Lokomotiven beschränkt. Ein Auto, das z. B. auf einem Bahnübergang steckengeblieben ist, kann mit den vorstehend genannten Mitteln nicht festgestellt werden. Das Verfahren mit den Gleisstromkreisen ist im Winterdienst mit Salzeinsatz z. B. im Bereich von Bahnhöfen oder Bahnübergängen Störungen unterworfen, da das auf dem Trasse befindliche Salzwasser einen relativ geringen Widerstand hat und zwischen zwei Schienen eine flächige elektrische Leitung bildet. Die- ser Effekt von Fehldetektionen tritt sowohl bei einem Gleich- stromkreis wie auch bei Anwendung eines Signals von einigen kHz auf. Eine Wiederholung einer Messung innerhalb von eini- gen Sekunden liefert keine neue Zustandsinformation.

In der Schrift WO 98/58829 mit der Bezeichnung"Vehicle Pre- sence System"ist ein System offenbart, bei dem längs einer Eisenbahnstrecke im Gleisbett passive magnetische Detektoren angeordnet sind, um die Gleisbelegung in der Umgebung eines Bahnüberganges festzustellen. Die Detektion erfolgt über einen Vergleich von Signalen, die vorgängig bei Abwesenheit von Objekten gespeichert werden und von Signalen, die zu einem durch die Detektion bestimmten Zeitpunkt erfasst und mit den gespeicherten Signalen. Diese"Vehicle Presence System"ist zwar sehr zweckmässig, jedoch mit einem hohen schaltungstechnischen Aufwand verbunden und ist bezüglich der Anzahl einsetzbarer Induktionsspulen stark limitiert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und ein System zur Detektion von Objekten längs eines Geleises anzugeben, das mit einem geringen schaltungs- technischen Aufwand realisierbar ist, unabhängig von direkten und indirekten Witterungseinflüssen ist und eine Ueberwachung einer Strecke einschliesslich der unmittelbaren Umgebung mit skalierbarer Auflösung erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 und 10 ange- gebenen Massnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.

Durch die Verfahrensschritte, wonach A Antwortsignale auf ein an Detektoren ausgesendetes Pulspaket erfasst werden ; B die erfassten Antwortsignale werden in ein Signal im Frequenzraum transformiert ; C die in den Frequenzraum transformierten Antwortsignale werden mit vorgängig gespeicherten Antwortsignalen ver- glichen, die bei gesicherter Abwesenheit eines Objektes gemäss den Verfahrensschritten A und B gespeichert wur- den, wobei eine festgestellte Ungleichheit als Vorhanden- sein eines Objektes bewertet wird ;

ist ein Verfahren geschaffen, dass unabhängig von den Witterungseinflüssen ist und auf robuste Weise eine Erkennung von Objekten längs und in unmittelbarer Umgebung eines Ge- leises erlaubt. Das erfindungsgemässe Verfahren ist insoweit ein statisches Verfahren, als zweifelhaften Resultaten eine Prüfung des Geleises auf das Vorhandensein von Objekten mehr- mals wiederholt werden kann, ohne dass eine Besichtigung vor Ort vorgenommen werden muss.

So können sich die folgenden Vorteile zusätzlich ergeben : i) Dadurch dass die Detektoren längs des Geleises in frei wählbarer Sequenz positionierbar sind ; kann das Verfahren optimal auf die mutmasslichen Gefahrenstellen beschränkt werden (Patentanspruch 2). ii) Dadurch dass die Detektoren neben dem Geleise positionierbar sind ; kann ein System zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens installiert und gewartet werden, ohne dass der Eisenbahnbetrieb deswegen unterbrochen werden muss (Patentanspruch 3). iii) Dadurch dass im Verfahrensschritt C die in den Frequenzraum transfor- mierten Antwortsignale den Detektoren zuordenbar ist ; kann ein durch einen Detektor festgestelltes Objekt genau lokalisiert werden und es kann ein Interventions- detachement genau an die betreffende Stelle der Eisen- bahnstrecke dirigiert werden (Patentanspruch 7). iv) Dadurch dass dass im Verfahrensschritt C eine Auswahl von in den Frequenzraum transformierten Antwortsignalen auf die in einem festern Zeitraster ausgesandten Pulspakte ge- speichert wird ;

lässt sich eine langsam eintretende Veränderung des Systems zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver- fahrens besonders gut erkennen. Dadurch ist einerseits möglich, die ursprünglich gespeicherten Antwortsignale im Frequenzraum mittels eines statistischen Verfahrens zu korrigieren und andererseits kann exakt ein Logbuch über den Zustand des genannten System geführt werden (Patentanspruch 9).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei- spielsweise näher erläutert. Dabei zeigen : Figur la Mit Detektoren versehener Streckenabschnitt zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens Figur 1b Zuordnung von Signalen nach erfolgter Transfor- mation in den Frequenzraum ; Figur 2 Aufbau eines Detektors ; Figur 3 Darstellung von ausgesandtem Pulspaket, Signal- verlauf für Gradientenspule und Antwortsignal.

Figur la zeigt einen Streckenabschnitt in der Uebersicht.

Parallel zu einem Geleise 1 sind in einem Abstand a von der Gleisachse 2 Metalldetektoren D1, D2,.., in freiwählbaren <BR> <BR> <BR> <BR> Zwischenräumen, .., d34, d45,.. angeordnet sind (nicht voll- ständig in Fig. la dargestellt und aufgezählt). Diese Zwischenräume ergeben sich aus den betrieblichen Erforder- nissen einer Bahnverwaltung ; typische Grössenordnungen für diese Zwischenräume betragen 5 m.. 200 m, für den Abstand a zur Gleisachse 3 bis 6 m. Die Metalldetektoren-im folgenden kurz Detektoren D1, D2,.. genannt, sind mit einer Sende- /Empfangseinheit 5 verbunden, wobei ein Detektor D geometrisch gesehen der letzte Detektor ist. Der Index n steht dabei für die maximale Anzahl Detektoren, wobei typi- sche Werte für n in der Grössenordnung 10.. 100 liegen.

Figur 2 zeigt den Aufbau eines nach dem Verfahren NMR (Nu- clear Magnetic Resonance) arbeitenden Detektors D1, der einen Permanentmagneten 10, eine Gradientenspule 11 und eine Sende-

/Empfangsspule 14 enthält. Der Permanentmagnet 10 ist huf- eisenförmig, im Luftspalt ist eine Wasserprobe 12 angeordnet, die sowohl von der Gradientenspule 11 wie auch von der Sende- /Empfangsspule 14 umgeben ist. Dabei ist konstruktiv vorzu- sehen, dass das in der Sende-/Empfangsspule 14 erzeugte B- Feld orthogonal zum B-Feld des Permanentmagneten 10 steht.

Die Wasserprobe 12 besteht aus einem mit destilliertem Wasser gefüllten Glaskörper, ein typisches Innenvolumen (auch Mess- volumen genannt) des Glaskörpers liegt in der Grössenordnung von 0.5 cm. Die Ausgestaltung des Messvolumens muss so sein, dass einerseits eine möglichst hohe Signalintensität erreicht wird-dies als Vorteil eines relativ grossen Messvolumens- und andererseits muss über das entsprechende Messvolumen eine grosse Homogenität des Permanentmagnetfeldes gewährleistet sein. Die H-Kerne der Wassermoleküle H20 eignen sich beson- ders für das Verfahren NMR. Die sogenannte Larmorfrequenz des H-Kerns beträgt 42MHz/Tesla. Die Signalintensität des Ant- wortsignals SR wird massgeblich von der Homogenität des Magnetfeldes im Luftspalt bestimmt. Relativ grosse metalli- sche Gegenstände in unmittelbarer Nähe des Permanentmagneten beeinflussen die Homogenität des Magnetfeldes im Luftspalt, was zu einer Linienverbreiterung und somit nahezu oder gänzlich zu einer Auslöschung des NMR-Signals führt. Die Struktur und Wirkungsweise eines solchen Detektors D wird vom Fachmann als sogenannter NMR-Detektor bezeichnet. Die einzelnen Detektoren D1, D2 usw. sind individuell durch eine je eigene Windungszahl N1, N2,.. der Gradientenspule 11 ge- kennzeichnet. Die Gradientenspulen 11 der einzelnen Detek- toren D1, D2 usw. sind parallel miteinander verbunden und an einen Gradientenverstärker (nicht in der Fig. la einge- zeichnet) angeschlossen. Der Gradientenverstärker kann dabei Teil der Sende-/Empfangseinheit 5 sein. Die einzelnen Sende- /Empfangsspulen 14 sind vorzugsweise parallel an die Sende- /Empfangseinheit 5 angeschlossen ; es ist auch eine serielle Anschaltung möglich.

In Figur 3 unten ist ein Pulspaket Sp (auch Sendepuls ge- nannt) dargestellt, das von der Sende-/Empfangseinheit 5 zu den Detektoren D1, D2, usw. ausgesandt wird. Unmittelbar vorher wird vom Gradientenverstärker ein Rechtecksignal SA an die Gradientenspulen 11 angelegt. Die Dauer tA dieses Rechtecksignals SA liegt, je nach Akquisitionszeit oder auch Beobachtungszeit genannt tA, bei ca. 2 s. Zusammen mit der individuellen Windungszahl der Gradientenspule 11 kann für jedem Detektor D1, D2, usw. ein zum Permanentmagnetfeld in- dividuelles Zusatzfeld überlagert werden. Dabei wird dieses Zusatzfeld auf die örtliche Position des betreffenden Detek- tors Dk abgestimmt. Die Abstimmung kann dabei auch in der Auswerteeinheit mit Korrekturwerten vorgenommen werden.

Durch die je individuelle Windungszahl Nl, N der Gradientenspule der längs eines Geleises 1 angeordneten De- tektoren D1, D2 ergibt sich auch je ein detektorindividuelles Frequenzband für das Antwortsignal SR auf ein ausgesandtes Pulspaket Sp. Die Pulsbreite tp muss so gewählt werden, dass alle Wasserstoffatome in den verschiedenen Detektoren D1, D 21 usw. gleichzeitig angeregt werden können. Das bedeutet, dass die Bandbreite des Pulses Sp deutlich grösser sein muss als die Frequenzabweichung zwischen der tiefsten und höchsten Messfrequenz. Nachfolgend werden typische Werte für das Pulspakt Sp angegeben : Trägerfrequenz : 21 MHz (Bei Bo = 0,5 Tesla) Pulsbreite : 5 Rs Das Antwortsignal SR eines Detektors D auf ein ausgesandtes Pulspaket Sp ist in der Fig. 3 ebenfalls im Zeitbereich dar- gestellt. Die typische Beobachtungszeit (Akquisitionszeit) liegt bei 1 s, die Amplitude im Bereich von mV. In der Sende- /Empfangseinheit 5 oder in einer zugeordneten Auswerteeinheit wird das Antwortsignal SRmittels einer Fouriertransformation in den Frequenzraum abgebildet. Das Ergebnis dieser Abbildung der Antwortsignale SR ist mit einem vereinfacht dargestellten Kurvenverlauf SRf der Figur 1b zu entnehmen. Dabei sind in einer gebrochenen Skala-als solche jedoch nicht dargestellt-die aufgrund der individuellen Windungszahl N1,

N2, usw. verschiedenen Antwortsignale P1, P2, usw. darge- stellt. Es wird angenommen, dass in der Umgebung des Detek- tors D3 sich ein metallisches Objekt 6 befindet, dass das Magnetfeld bei der Wasserprobe so beeinträchtigt, dass auf ein ausgesandtes Pulspaket im Frequenzraum kein oder gemäss der Skala kein darstellbares Antwortsignal P3 entsteht. Da- durch lässt sich die Information ableiten, dass die Strecke längs des Geleises 1 belegt ist und demzufolge keine Ein- stellung eines Signals für eine Durchfahrt eines Zuges vor- genommen werden darf.

Nach erfolgter Erläuterung der Infrastruktur sieht eine Implementation des erfindungsgemässen Verfahrens vor, dass nach erfolgter Installation des vorgenannten Systems längs eines Geleises 1 die auf ausgesandte Pulspakte Sp in den Fre- quenzraum transformierten den Detektoren D1, D zuzuordnenden Antwortsignale P1, 22 entweder in der Sende-/Empfangseinheit 5 oder in einer zugeordneten Auswerteeinheit gespeichert werden. Diesen gespeicherten Antwortsignalen P1, it P3, usw. können dabei pauschal für alle die gleichen oder individuelle Toleranzbänder zugeordnet werden. Für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden das vorgängig genannte Rechtecksignal zur Akquisition sowie das Pulspaket Sp in einem festen Zeitraster oder bedarfsweise ausgesandt. Die dadurch eingehenden Antwortsignale SR werden in den Frequenz- raum transformiert und mit den gespeicherten Antwortsignal Pli P, P, usw. verglichen. Eine Ungleichheit bzw. einer Ungleichheit ausserhalb eines vorgenannten Toleranzbandes führt zur Erzeugung eines Signals, aus dem eine Belegung des betreffenden Geleises 1 oder Gleisabschnittes hervorgeht.

Durch ein Aussenden in einem festen Zeitraster von z. B. 5 s kann insbesondere vorgesehen werden, eine Auswahl der ent- stehenden Antwortsignale zu speichern, z. B. jeder 10. oder jedes 50. Signalverlauf SRF. Diese Speicherung erlaubt insbesondere, eine langsame Veränderung zu erkennen und entweder ein Warnsignal bezüglich der Funktionstüchtigkeit des Systems zu erzeugen und/oder durch ein statistisches Ver-

fahren die gespeicherten Antwortsignale zu korrigieren. Dabei ist zu beachten, dass Ausreisser nicht in dieser sogenannten Autokalibration Eingang finden.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform des erfindungs- gemässen Verfahrens war primär auf die Detektion von eisen- bahnfremden Objekten 6 ausgerichtet. Das vorgeschlagene Ver- fahren kann aber auch für den Eisenbahnbetrieb selber und die Verfolgung eines Zuges längs eines Gleisabschnitts angewandt werden.

Das erfindungsgemässe System und Verfahren ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, möglich sind weitere Auswertungsverfahren, insbesondere mittels einer zweidimensionalen Fouriertransformation um Laufzeitver- schiebungen eliminieren zu können. Dies stellt den allge- meineren Fall des vorstehend beschriebenen Ausführungs- beispiels dar, bei dem der Laufzeiteinfluss vernachlässigbar ist. Das vorstehend erläuterte Verfahren ist nicht auf die Eisenbahntechnik beschränkt, sondern kann z. B. in einer Matrixanordnung von Detektoren in einem Abstand von z. B.

0,5 m auch für die Detektion von metallischen Objekten wie Minen angewendet werden.

Liste der verwendeten Bezugszeichen und Abkürzungen 1 Geleise 2 Gleisachse 5 Sende-/Empfangseinheit 6 Objekt, metallisch 10 Permanentmagnet 11 Gradientenspule 12 Wasserprobe 14 Sende-/Empfangsspule a Abstand der Detektoren D1, D2 von der Gleisachse , D1, D2, Dk, Dn Detektoren d34 Abstand zwischen den Detektoren D3 und D4 d45 Abstand zwischen den Detektoren D und D5 N1, N2 Windungszahl der Gradientenspule des Detektors D D NMR Nuclear Magnetic Resonance Pl P2, Antwortsignal des betreffenden Detektors Di. D2 im Frequenzraum SA Rechtecksignal zur Akquisition Sp Pulspaket SR Antwortsignal eines Detektors D im Zeitbereich SRF Signalverlauf im Frequenzraum der Gesamtheit der transformierten Antwortsignale SR