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Steuerungseinriehtung für Verkehrssignalanlagen.
Die Erfindung betrifft Verkehrssignalanlagen, bei welchen zwischen einer Zentralstelle und einer oder mehreren Verkehrssignalstellen oder zwischen mehreren Verkehrssignalstellen Steuervorgänge durch
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nachteilig ein sorgfältiges Anpassen der Stromquelle und der Abmessungen der Schaltmittel an die verschiedenen Widerstände der die Zentralstelle mit den einzelnen Verkehrssignalanlagen und diese untereinander verbindenden Leitungen, wobei noch die einzelnen Leitungswiderstände zeitlich veränderlich sind.
Ausser diesen Ursachen, denen im wesentlichen durch schaltungstechnische Massnahmen zu begegnen ist, verändert noch ungewollt die nie konstant zu haltende Spannung der die Schaltleistung liefernden Stromquelle die in den Übertragungsleitungen vorhandenen Stromstärken, deren unbeabsichtigte Schwankungen eine reichliche und dadurch unwirtschaftliche Bemessung der elektrischen Sicherheiteinrichtungen der Schaltmittel erfordern.
Wird ausserdem der Steuerstrom noch, wie es häufig die Praxis erfordert, einem Wechselstromnetz über eine Gleichrichteranordnung entnommen, deren Ausgangs-oder Gleichspannung sich auch bei konstanter Wechselspannung und gleicher Belastung in weiten Grenzen ändern kann, so nehmen die zu berücksichtigenden Schwankungen des Steuerstroms bei gleichem Schaltzustand der Verkehrssignalanlage und damit der zu wählenden elektrischen Sicherheiten eine derartige Grösse an, dass die bekannte Übertragungsart nicht nur unwirtschaftlich, sondern bei manchen Anlagen sogar undurchführbar wird, da die Spannungen der Stromquellen aus Betriebsrücksichten über ein bestimmtes Mass hinaus nicht gesteigert werden dürfen.
Erfindungsgemäss werden die den bekannten Steuerungsvorrichtungen eigenen Nachteile dadurch vermieden, dass in der aussendenden Zentral-oder Verkehrssignalstelle und in der oder den empfangenden Verkehrssignalstellen Schalteinrichtungen vorgesehen sind, durch welche verschiedene Steuervorgänge durch verschieden lang andauernde Stromschliessungen oder -unterbrechungen übertragen werden. Dadurch, dass-wie beim Ausführungsbeispiel gezeigt wird-die zum Empfangen der Steuerströme vorgesehenen Schalteinrichtungen sowohl zum Hervorrufen der gewünschten Schaltvorgänge in der Verkehrssignalstelle als auch zum Weitergeben der Steuervorgänge an die darauffolgenden Signalstellen benutzt werden, kann ein sehr einfacher Aufbau der den einzelnen Verkehrssignalen zugeordneten Schaltungseinrichtungen erzielt werden.
Als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in den Fig. 1 und 2 eine Verkehrssignalanlage dargestellt, bei der von einer in Fig. 1 gezeigten Zentralstelle Steuerstromunterbrechungen verschieden langer Dauer einer in Fig. 2 dargestellten Verkehrssignalstelle übermittelt werden, die ihrerseits diese Steuerstromstösse einer weiteren, nicht dargestellten Verkehrsampel zuführt.
In Fig. 1 stellt Mo einen vorteilhaft an ein Wechselstromnetz angeschlossenen Motor dar, der zwei Steuerscheiben Ss und Sm stetig in einer bestimmten Drehrichtung bewegt. Von diesen Steuerscheiben besitzt Ss Steuerzähne, die beispielsweise alle Sekunden oder zwei Sekunden kurzzeitig einen
Kontakt ks schliessen, während die zweite, im folgenden kurz als Minutenscheibe bezeichnete Scheibe Sm nur eine Aussparung besitzt, durch die ein aus den Kontakten k1 und k2 bestehender Kontaktsatz derart gesteuert wird, dass mch Ablauf einer Minute kl geschlossen, k2 geöffnet wird.
Die erste Steuerscheibe Ss
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Durch den von der Sekundenscheibe Ss gesteuerten Kontakt & s wird eine aus den drei Relais A, B, C bestehende Schaltanordnung betätigt, u. zw. derart, dass bei dem alle Sekunden erfolgenden Fortschalten der der Zentralstelle zugeordneten Verkehrssignalstelle nur ein Teil, bei der alle Minuten erfolgenden Steuerung der Verkehrssignalstelle die Schaltmittel insgesamt wirksam werden. Von diesen Relais besitzt A einen Arbeit-und einen Umschaltekontakt, von denen der letztere die sekundlicheFortschaltung der Verkehrsampel nach Fig. 2 durch eine kurze Stromunterbrechung vornimmt.
Das zweite Relais B ist durch Aufbringen von Kurzschlusswindungen stark abfallverzögert, so dass das Auftrennen des von diesem Relais gesteuerten Kontaktes bs gegebenenfalls eine Stromunterbrechung hervorruft, die erheblich länger als die vorerwähnte, durch den Kontakt as hervorgerufene Leitungunterbrechung andauert. Dieser bs- Kontakt wird nur alle Minuten einmal wirksam, da während der übrigen Kontaktöffnungen der von der Minutenscheibe Sm gesteuerte Kontakt les die Stromunterbrechung verhindert.
Das dritte Relais C dieser Anordnung wird durch einen Kontakt des zweiten, nämlich des
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seinen eigenen Kontakt es und trennt gleichzeitig über seinen Ruhekontakt Ci den Stromkreis für das A-Relais auf, so dass durch das Anordnen der drei sich gegenseitig beeinflussenden Relais A, B, C eine bestimmte Erregungsdauer des A-Relais gegeben ist. Da von diesem A-Relais das zweite Relais B abhängig ist, besitzt auch dieses eine genaue festliegende Erregungszeit, die jedoch einmal wegen des späteren Abfalles des A-Relais und des weiteren wegen seiner eigenen Abfallverzögerung erheblich länger als die Erregungszeit des A-Relais andauert.
Ausser der aus den drei Relais A, B, C bestehenden Schaltungsanordnung ist in der Zentralstelle noch das Drahtbruchrelais D vorgesehen, das bei ordnungsgemässem Leitungszustand ständig unter Strom steht und nur bei Drahtbruch seinen Schaltungszustand ändert. Um das Relais zu halten, wenn durch den a-Kontakt oder bus-Kontakt die Verbindungsleitung aufgetrennt ist, kann das dann offene Wicklungsende entweder über die Ruheleder des as-Kontaktes oder über den in Reihe mit dem bs-Kontakt angeordneten Arbeitskontakt kl mit dem Widerstand W1 und damit dem Pluspol einer Gleiehstromquelle verbunden werden.
Fällt das D-Relais ab, so schaltet es über seinen d-Kontakt die Störungslampe L ein, die den Drahtbruch in der von der Zentrale ausgehenden Verbindungsleitung oder in einer der die einzelnen Verkehrssignalstellen miteinander verbindenden Leitungen anzeigt.
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dieser Stromkreis von Hand aufgetrennt wird.
Mit der in Fig. 1 dargestellten Zentralstelle ist über die Verbindungsleitung mit den Adern 4, ils eine in Fig. 2 gezeigte Verkehrssignalstelle verbunden. Die von der Zentralstelle ausgehenden Steuerstromstösse werden über das Impulsrelais R der der Signalstelle zugeordneten Schaltungsanordnung zugeführt. Auch die Verkehrssignalstelle besitzt ein aus dem Motor M'und den Scheiben S'in und S's bestehendes Motorschaltwerk. Von diesen Steuerscheiben betätigt die Sekundenscheibe S's den Kontakt ks' und damit das Relais S, während die Minutenscheibe S'm über den Kontakt k alle Minuten ein zweites Relais T zum Ansprechen bringt.
Vom Impulsrelais R werden unmittelbar gesteuert das Relais E und das bei den sekundlichen
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Kontakte c'l und c sind infolgedessen ebenso wie die vom Impulsrelais R gesteuerten Kontakte rira und der vom Drahtbruchrelais D'abhängige Umschaltekontakt (1'1 in der dem erregten Zustand ihrer Relais entsprechenden Lage dargestellt, während alle andern Kontakte in der Stellung gezeigt sind, die dem Ruhezustand der ihnen zugeordneten Relais entspricht.
Der Verkehrssignalstelle nach Fig. 2 ist ausser dem in der abgehenden Verbindungsleitung mit den Adern Z', und l'2 angeordneten Drahtbruchrelais D'noch ein weiteres bei Drahtbrueh ebenfalls ansprechendes Relais N zugeordnet, das im Gegensatz zu D'anspricht. Wenn ein Drahtbruch in der von der Zentralstelle nach Fig. 1 ausgehenden Verbindungsleitung eintritt, während D'betätigt wird, wenn in der vor-
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ampel verbindet oder in einer der Verbindungsleitungen zwischen den noch folgenden Verkehrssignalstellen ein Drahtbruch auftritt.
Bei dem erstgenannten Drahtbruch in der Verbindungsleitung 11 und Is wird durch Öffnen des Mg-Kontaktes ein Widerstand Wg'zusätzlich in den Stromkreis des dann ständig umlaufenden Abtriebsmotors M'eingeschaltet, so dass dessen Drehzahl auf eine derartige Grösse verringert wird, dass die Steuerscheiben S's und S'm nunmehr unabhängig von der Zentralstelle mit geeigneter
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Ausser den vorerwähnten Schalteinrichtungen ist in der Verkehrssignalstelle nach Fig. 2 noch das M-Relais vorgesehen, das alle Sekunden, u. zw. abhängig vom Kontakt ks (Fig. 1) der Zentralstelle, erregt wird und durch Schliessen seines Kontaktes m2 den dann mit höherer Drehzahl umlaufenden Motor M'während eines festgelegten Zeitbetrages mit einer Wechselstromquelle W verbindet.
Die Wirkungsweise der vorbeschriebenen Anordnung ist folgende : In der in Fig. 1 dargestellten Zentralstelle läuft der Motor Mo mit einer die Signaldauer der von der Zentrale gesteuerten Verkehrs-
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signalstellen bestimmenden Drehzahl. Alle Sekunden schliesst kurzzeitig die Sekundenseheibe Ss den Kontakt ks, so dass das A-Relais erregt wird (+, A, c ks,-). Das A-Relais schaltet über seinen al-Kontakt das verzögert arbeitende Relais B ein (+, B, al, ks,-), das seinerseits durch bu- Kontakt das C-Relais erregt (+, C, & i, ks,-). Das C-Relais hält sich unabhängig vom B-Relais über den eigenen ca-Kontakt, bis die Sekundenscheibe Ss den Kontakt ks freigibt.
Zuvor trennt das C-Relais über den cl-Kontakt das A-Relais ab, dessen Erregungszeit demzufolge von einer genau festgelegten Grösse - nämlich gleich der Summe der Anzugszeiten des B-und (7-Relais-ist.
Während dieser Zeit hat das A-Relais durch Umlegen seines ars-kontaktes den Ruhestrom in der die Zentralstelle nach Fig. 1 mit der Verkehrssignalstelle nach Fig. 2 verbindenden Leitung unterbrochen, so dass das in Fig. 2 dargestellte Relais R ebensolange abfällt. Damit die zum Fortschalten der Verkehrssignalstelle nach Fig. 2 benötigte Unterbrechung des Ruhestromes in der Verbindungsleitung das in derselben der Zentralstelle angeordnete Drahtbruchrelais D nicht beeinflusst, wird über die Ruhefeder des Umschaltekontaktes aa das freie Wicklungsende dieses Relais mit dem Widerstand Wound infolgedessen mit Pluspotential in Verbindung gebracht.
In der Verkehrssignalstelle nach Fig. 2 ist vor dem Auslösen der Stromunterbreehung in der Verbindungsleitung das stark verzögert abfallende C'-Relais durch den fa-Kontakt eingeschaltet. Die Abfallverzögerung dieses Relais ist genügend gross, dass das Umlegen des fa-Kontaktes nicht zum Abfall des C'-Relais ausreicht, wenn das diesen Kontakt steuernde R-Relais lediglich durch den axa-Kontakt in der
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schaltrelais M vor.
Wird durch das Umlegen des a-kontaktes (Fig. 1) der Ruhestrom in der Verbindungsleitung ! i, wieder hergestellt und damit das Impulsrelais R (Fig. 2) wieder zum Ansprechen gebracht, so legt sich
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stromquelle W, so dass der Laufwerksmotor mit der grösstmöglichen Drehzahl die Sekunden-und Minutenscheiben S's, S'm vorwärts bewegt, da der im Motorstromkreis angeordnete Widerstand Wodurch den Kontakt n2 kurzgeschlossen ist.
Nach dem Zurücklegen einer bestimmten Drehbewegung schliesst die Sekundenscheibe S's den Kontakt ks', wodurch das S-Relais erregt wird. Dieses Relais unterbricht durch seinen Ruhekontakt Sa den Haltestromkreis für das R-Rehis, das seinerseits über den el-Kontakt einen Stromweg für das Motorschaltrelais M auftrennt. Das Relais M hält sich jedoch über den Si-Kontakt so lange, bis durch die Sekundenscheibe S's der Kontakt ks'freigegeben und damit das S-Relais aberregt wird.
Durch Auftrennen seines Kontaktes s1 wird nunmehr das Motorschaltrelais M abgeworfen, das durch Öffnen seines Arbeitskontaktes ma den Stromkreis für den Antriebsmotor M'unterbricht. Das der Verkehrssignalstelle nach Fig. 2 zugeordnete Motorlaufwerk ist daher um eine bestimmte Bewegungseinheit in Abhängigkeit von der Zentralstelle nach Fig. 1 fortgeschaltet worden. Diese alle Sekunden erfolgende Fortbewegung wird in nicht dargestellter Weise dazu benutzt, um über entsprechende Kontaktscheiben bzw. unter Zwischenschaltung von Hilfsrelais die Verkehrssignalmittel derart ein-und auszuschalten, dass in einem bestimmten Zeitintervall, beispielsweise einer Minute, in einer festgelegten Reihenfolge die verschiedenen Verkehrssignale, z. B. Grün, Rot, Gelb, gegeben werden.
Die von der Zentralstelle nach Fig. 1 ausgehende sekundliche Stromunterbrechung durch den axa-Kontakt wird durch den Kontakt fl des R-Relais auf die die Verkehrssignalstelle nach Fig. 2 mit einer weiteren Verkehrsampel verbindende Leitung übertragen, wodurch in der zuvor beschriebenen Weise dis Motorsehaltwerk der nächsten Verkehrssignalstelle um einen bestimmten Betrag fortbewegt wird.
Die nächste Verkehrsampel überträgt sinngemäss die Fortsehaltestromunterbreehung auf eine oder mehrere weitere Verkehrsampeln, so dass nacheinander der von der Zentralstelle ausgehende Steuervorgang den einzelnen kaskadenartig angeordneten Verkehrssignalstellen übermittelt wird.
In der vorbeschriebenen Weise wird durch Erregen des A-Relais (Fig. 1) alle Sekunden die Fortschaltung des Motorlaufwerkes der Verkehrssignalstelle nach Fig. 2 veranlasst, bis nach Ablauf eines grösseren Zeitbetrages, beispielsweise einer Minute, die Kontaktscheibe Sm die Kontaktanordnung kl und k2 betätigt. Eine unmittelbare Schaltwirkung hinsichtlich der die Zentralstelle mit der Verkehrssignalstelle verbindenden Leitung l1, l2 tritt im Augenblick zwar noch nicht ein, da der Kontakt ka, der als einziger eine Sehaltwirkung hervorrufen könnte, durch den bs-Kontakt wirkungslos gemacht ist.
Bei der nun folgenden Kontaktschliessung durch die Sekundenscheibe Ss wird wieder das A-Relais erregt, das durch Auftrennen seines a2-Kontaktes wieder den Ruhestrom in der Verbindungsleitung l1, l2 unterbricht. Über den a1-Kontakt wird wiederum das B-Relais eingeschaltet, das das sieh über den eigenen ca-Kontakt haltende C-Relais zum Ansprechen bringt. Durch den cl-Kontakt wird wiederum das A-Relais abgeworfen, das seinen ars-Kontakt in die in Fig. 1 dargestellte Lage zurückbewegt.
Im Gegensatz zu der sekundlichen Fortschaltung ist jedoch durch das Zurückbewegen des a-kontaktes die Strom-
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bis nach dem stark verzögerten Abfall des B-Relais der b3- Kontakt wieder geschlossen wird.
Im Gegensatz zur sekundlichen Fortschaltung ist also die Stromunterbreehung in der Verbindungs-
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1'2-Kontaktes zum Abfall des Verzögerungsrelais 0'ausreicht.
Beim ordnungsgemässen Betriebe der Verkehrssignalstellen nach Fig. 2 ist durch die sekundliche Fortschaltung seines Motorlaufwerkes durch die Minutenscheibe S'm der Kontakt zugeschlossen worden, so dass das T-Relais unter Strom ist. Dieses Relais hat durch Auftrennen seines fj-Kontaktes den Stromweg für das E-Relais vorbereitend aufgetrennt, so dass die sekundlichen Fortschaltungen durch die Zentralstellen für sich allein nicht mehr das Motorlaufwerk der Verkehrssignalstellen nach Fig. 2 fortbewegen können, da bei der Umlegung des 1'2-Kontaktes das E-Relais nicht mehr eingeschaltet werden kann.
Durch diese Schaltungsanordnung wird alle Minuten eine Synchronisierung des Motorlaufwerkes der Verkehrssignalstelle nach Fig. 2 vorgenommen. Ist nämlich durch irgendeine Unregelmässigkeit die Betriebsweise des Verkehrssignals nach Fig. 2 gestört worden, d. h. hat das dieser Signalstelle zugeordnete Motorlaufwerk mehr oder weniger Schaltungen ausgeführt, als der Drehung des Motorlaufwerkes in der Zentralstelle entsprechen, so wird nach einer beliebigen sekundlichen. Fortschaltung durch die in der Verkehrssignalstelle vorgesehene inlinutenscheibe S'm das T-Relais erregt und damit in einer bestimmten Schaltstellung des Motorlaufwerkes dieses von den weiteren alle Sekunden erfolgenden Fortschaltestromunterbrechungen unabhängig gemacht.
Erst wenn von der Zentralstelle der alle Minuten erfolgende Stromimpuls ausgelöst wird, das der Signalstelle zugeordnete Motorlaufwerk weiter- bewegt werden, das dann offensichtlich sich in Übereinstimmung mit dem in der Zentralstelle angeordneten Motorlaufwerk befindet. Durch diese Schaltungsanordnung kann daher eine durch irgendeine Unregelmässigkeit sich ergebende Phasenverschiebung der Fortsehalterhythmen von Signalstelle und Zentralstelle beseitigt werden.
Nur bei der alle Minuten erfolgenden Synchronisierungsunterbrechung wird in der Verkehrs-
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über seinen ex-kontakt und schaltet über den ei-Kontakt das Motorschaltrelais M ein, das über seinen m'Kontakt den Schaltwerksmotor M'mit der Wechselstromquelle W verbindet. Nach Zurücklegen einer bestimmten Drehbewegung schliesst die Sekundenscheibe S's den Kontakt ks'und bringt dadurch das S-Relais zum Ansprechen, das wiederum über seinen sz-Kontakt den Ruhestromkreis für das E-Relais auftrennt und nach seinem Zurückkehren in die Ruhestellung über den su-Kontakt das Motorschalt- relais M aberregt. Die weiteren Fortschaltungen des Laufwerkes der Verkehrssignalstelle nach Fig. 2 erfolgen in der Weise, wie sie eingangs für die Sekundenfortschaltung beschrieben sind.
Tritt in der die Zentralstelle nach Fig. 1 mit der Verkehrssignalstelle nach Fig. 2 verbindenden Leitung , l2 ein Drahtbruch auf, so wird das Drahtbruchrelais abgeworfen, das durch Schliessen seines d-Kontaktes die Störlampe L und ein Halterelais St einschaltet, von denen das letztere über seinen star Kontakt den durch den d-Kontakt hervorgerufenen Stromkreis bis zur Betätigung der Taste Ta auf- rechterhält. Die Störlampe zeigt an, dass in der abgehenden Verbindungsleitung ein Drahtbrueh vorhanden ist.
Durch das längere Fehlen des Ruhestromes in der Verbindungsleitung , wird das R-Relais ebenfalls eine längere Zeit aberregt, so dass durch das Umlegen des 1'2-Kontaktes wieder sowohl das E-Relais als auch das C'-Relais den Schaltzustand ändern. Über die Kontakte c'und 61 wird infolgedessen das Motorschaltrelais M und dadurch das Motorlaufwerk selbst eingeschaltet, das in bereits beschriebener Weise die Kontaktscheibe S's und S'm bewegt. Nach Ablauf eines Zeitbetrages, der grösser als die alle
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zusätzlich einen Widerstand Wg', so dass das Laufwerk nunmehr mit verringerter Drehzahl, u. zw. ständig, weiterläuft.
Diese Drehzahlverringerung ist notwendig, weil das Motorlaufwerk bei einer Steuerung abhängig von der Zentralstelle während eines bestimmten Zeitbetrages, beispielsweise einer Minute, eine Umdrehung ausführen muss und während dieses Zeitbetrages nach Vollendung einer von vielen Teilbewegungen stets wieder stillgesetzt wird. Würde das Motorhufwerk mit der gleichen Drehzahl nach dem Drahtbrueh ständig weiterlaufen, so würde infolgedessen wegen des Fortfalles der Abschaltezeiten der Zeitbetrag zum Ausführen einer Umdrehung des Motorlaufwerkes und damit vor allem der Kontaktscheiben 8'm und S's wesentlich verkleinert werden. Diher würde die Schaltfolge der durch das Motorlaufwerk nach Fig. 2 gesteuerten weiteren Verkehrssignale in unzulässiger Weise gesteigert werden.
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Durch den r2-Kontakt, der bei erregtem R-Relais die in der Fig. 2 gezeigte Lage einnimmt, wird wieder das C-Relais eingeschaltet, so dass der eingangs beschriebene Schaltzustand der Verkehrssignalstelle nach Fig. 2 wieder erreicht ist. Die weitere sekundliche Fortschaltung des Laufwerkes erfolgt abhängig vom R-Relais durch in der Zentralstelle angeordnete a-Kontakte, u. zw. so lange, bis das Motorlaufwerk, dessen Kontaktscheiben infolge des Drahtbruchs sich nicht mehr in Übereinstimmung mit dem in der
Zentrale angeordneten Motorlaufwerk befinden, durch das T-Relais vorübergehend abgeschaltet wird.
Erst wenn der nächstfolgende minutliche Synchronisierungsstromstoss von der Zentralstelle ausgelöst wird, nimmt das Motorlaufwerk seine normale Betriebsweise in Übereinstimmung mit der Fortschaltung des in der Zentralstelle angeordneten Laufwerkes wieder auf.
Erfolgt in der das Verkehrssignal nach Fig. 2 mit einem weiteren Verkehrssignal verbindenden
Leitung , l2 ein Drahtbruch, so fällt das D'-Relais ab, das durch Umlegen seines Kontaktes 14/das
Impulsrelais R vom Kontakt ssg abhängig macht. Wird bei der nächstfolgenden sekundlichen Fort- schaltung des Motorlaufwerkes nach Fig. 2 das E-Relais erregt, so wird durch den ex-kontakt der Ruhe- strom in der Leitung dann unterbrochen, wenn das in der Zentralstelle angeordnete Drahtbruchrelais D nur von dem in der Verbindungsleitung fliessenden Ruhestrom abhängig ist. Das Drahtbruchrelais fällt infolgedessen ab und bringt in der vorbeschriebenen Weise durch Anschalten der Störungslampe L der Zentralstelle den vorliegenden Drahtbruch zur Kenntnis.
Statt dass in der Zentralstelle nur angezeigt wird, dass überhaupt ein Drahtbruch besteht, kann die Schaltungsanordnung mit einfachen Mitteln so abgeändert werden, dass der Zentralstelle mitgeteilt wird, in welcher Verbindungsleitung ! i, bzw. !/, 12' usw. ein Drahtbruch vorliegt.
PATENT-ANSP RÜCHE :
1. Steuerungseinrichtung für Verkehrssignalanlagen, bei welchen zwischen einer Zentralstelle und einer oder mehreren Verkehrssignalstellen oder zwischen mehreren Verkehrssignalstellen Steuer- vorgänge durch Stromschliessungen oder-unterbrechungen übermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in der aussendenden Zentral-oder Verkehrssignalstelle und in der oder den empfangenden Verkehrs- signalstellen Schalteinrichtungen (A, B, C, R, E, C', M) vorgesehen sind, durch welche verschiedene
Steuervorgänge durch verschieden lang andauernde Stromschliessungen oder-unterbrechungen übertragen werden.