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Schaltanordnung für elektrische Weichenantriebe
In Verbindung mit Ausführungen bekannter Weichenantriebe ist es üblich, die jeweilige Endlage des
Antriebes elektrisch zum Stellwerk zu signalisieren, um dieselbe dort zu überwachen. Die bekannten
Antriebe sind so ausgebildet, dass sich der Stellstrom des elektrischen Antriebes mit Erreichen der Endlage selbsttätig abschaltet. Diese bekannten Weichenantriebe besitzen einen Antriebsmotor, der vom
Stellwerk aus steuerbar ist. Falls diese Steuerung nicht funktioniert, kann die Weiche nur von Hand aus verstellt werden u. zw. durch Antrieb der Welle des Weichenstellmotors mit einer Handkurbel. Eine vom
Stellwerk ausgehende Umstellung des Weichenantriebes von motorischem Betrieb auf Handbetrieb ist bei diesen bekannten Antrieben nicht möglich.
In Verbindung mit den bekannten Weichenantrieben ist es bekannt, in der elektrischen Schaltung (Überwachung) eine Schmelzsicherung (Überwachungssicherung) vorzusehen, die durchbrennt, wenn die
Stellung der Weiche mit der Stellung des Steuerorgans (Weichenschalter) im Stellwerk nicht übereinstimmt. Auf diese Weise soll das Aufschneiden einer Weiche durch ein Schienenfahrzeug im Stellwerk erkennbar gemacht werden. Solche Schaltungen, bei denen eine Ruhestromüberwachung mit Schmelz- sicherungen vorgesehen ist und wobei vier Leitungen für die Umstellung und Überwachung der Weiche verwendet werden, sind in der österr. Patentschrift Nr. 152336 und der deutschen Patentschrift Nr. 676280 beschrieben.
Die gegenständliche Erfindung bedient sich zum Teile der bekannten Schaltungen und betrifft eine Schaltanordnung zur Steuerung und Überwachung elektrischer Weichenantriebe mit dem Weichenantriebsmotor zugeordneten Speise-, Steuer-und Signalstromkreisen, wobei zum Weichenantriebsmotor vier elektrische Leitungen führen, die in jeder Endstellung des Weichenantriebes hintereinander geschaltet sind und von denen zwei Leitungen an je eine Feldwicklung des Weichenantriebsmotors mit Hilfe von Stellungsüberwachungskontakten anschaltbar sind, eine weitere an den Anker des Weichenantriebsmotors angeschlossen ist, in dessen Überwachungsstromkreis eine Sicherung liegt ;
hiebei ist das Neue und Erfinderische darin zu erblicken, dass ein umsteuerbarer Servomotor zur Umstellung des Weichenantriebes von motorischem auf Handbetrieb vorgesehen ist, durch welchen ein Schalter betätigbar ist, der in Reihe mit der Spule eines Relais in der letzten der vier genannten Leitungen liegt, so dass diese als Überwachungsleitung dient.
Die Erfindung betrifft ferner Schaltungen, mit deren Hilfe die erforderlichen Sicherheitsmassnahmen durchführbar sind und dem neuen Weichenantrieb angepasst werden. Insbesondere liegt ein weiterer Gedanke der Erfindung darin, dass bei Verwendung einer Schmelzsicherung das unerwünschte Durchbrennen derselben verhindert werden kann, indem in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Servomotors eine entsprechende Änderung im Stromkreis der Sicherung bewirkt wird, so dass bei der auf die Umstellung durch den Servomotor erfolgenden Handbetätigung der Weiche die Sicherung nicht, wie bei bekannten Schaltungen, direkt an die Steuerspannung gelegt wird.
Erfindungsgemäss wurden ferner Schaltelemente zur Überwachung des Zustandes des Weichenantriebes (ob eingekuppelt oder nicht) und zur Überwachung der Lage des vom Servomotor betätigten Um- stellorganes vorgesehen, die mit den an sich bekannten Stellungs-Überwachungsschaltern am Weichenantrieb selbst, die von der tatsächlichen Stellung der Weiche abhängen, so zusammenwirken, dass jedem Betriebszustand eindeutig definierte Schaltstellungen zugeordnet sind, die jeweils die nächste Schalthandlung vorbereiten. Diese Schaltelemente wurden ausserdem zur Signalisierung des jeweiligen Betriebszustandes herangezogen und gegeneinander so verriegelt, dass sich wiederum eindeutige Verhältnisse ergeben.
Hiebei wurde in an sich bekannter Weise jeder Weichenstellung, d. h. jeder Stellung
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des Weichenschalters, eine Signallampe zugeordnet, die dauernd brennt, wenn die tatsächliche Stellung der Weiche der Stellung des Weichenschalters entspricht. Ist dies nicht der Fall, so blinkt diejenige Lampe, die der Ist-Stellung der Weiche und damit der Sollstellung des Weichenschalters entspricht.
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kuppelten : Weichenantrieb beide Lampen erloschen sind und während der Laufzeit des Servomotors die Lampen ihren Schaltzustand beibehalten, d. h. nicht brennen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von beispielsweisen Ausführungen der Schaltung beschrie-
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Steuerung der Blinkanlage.
In Fig. 1 liegt an den Klemmen R, S eine Wechselspannung U von z. B. 220 V ; mittels dieser Span-
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schaltbar sind. Die Schalter S-S befinden sich im Stellwerk. Die Schalter SM und SM sind am Weichenantrieb selbst in an sich bekannter Weise angebracht und in ihrer Lage abhängig von der Stellung des Weichenantriebes. A stellt ein Relais dar, das mit einem Widerstand W in Serie geschaltet ist, welcher durch den Ruhekontakt A. überbrückbar ist. In Serie mit W liegt noch ein Kontakt KSe, derin der einen Endlage des Umstellorganes betätigt wird, die mittels des Servomotors Se (Fig. 2) einstellbar ist.
Wie schon zu Anfang erwähnt, kann mittels des Servomotors der Weichenantrieb derart umgestellt werden, dass eine Handbetätigung möglich ist.
An den Klemmen P, N liegt eine Überwachungsgleichspannung U =, welche zur Überwachung der
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dieIn Fig. 2 liegt an den Klemmen P und N ebenfalls die Überwachungsgleichsp annung U=;US1, US2, US2, (samt US, US, Fig. 3 und 4) sind Einzelschalter, die nur gleichzeitig betätigbar sind. B ist ein Relais mit einem Selbsthaltekontakt B und zwei weiteren Arbeits-Kontakten B2 undB;W ist ein ohm'scher Widerstand, ES und ES2 sind Endlagen-Schalter, die durch das vom Servomotor Se betätigte Umstell- organ geschaltet werden. Parallel zu der Wicklung des Relais B liegt eine Serienschaltung von Kontakten
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Auch die in Fig. 3 angegebene Meldelampeneinrichtung ist nur für eine Weiche gezeichnet, obwohl auch diese zu mehreren, gemeinsam auf Handbetätigung umschaltbaren Weichen gehört.
Im folgenden soll nun die Wirkungsweise der in den Figuren 1 und 2 dargestellten beispielsweisen Schaltung gemäss der Erfindung erläutert werden.
Vorerst ist zu sagen, dass die in Fig. 1 dargestellte Schaltung die einfache Betätigung des Weichenantriebes im Öffnungs- oder Schliesssinne der Weiche mittels des im Weichenantrieb eingebauten Motors M betrifft und ausserdem noch ein Überwachungsrelais A beinhaltet, das auf den Steuerstromkreis des Servomotors Se (Fig. 2) und einen Meldelampenkreis (Fig. 3) wirkt.
Im gezeichneten Schaltzustand (Fig. 1) ist durch den Springschalter S die Verbindung zur Wechselspannungsklemme R unterbrochen, dagegen diejenige zur Gleichspannungsklemme p geschlossen. Es
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wendig, weil A ein Wechselstromrelais ist, das für Gleichstrom einen zu niedrigen Widerstand aufweist.
In der gezeichneten Schaltstellung ist die Weiche in einer ganz bestimmten Stellung (entweder in die
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Es handelt sich, wie schon erwähnt, um bekannte Springschalter. Soll nun die Weiche in die andere Endlage gebracht werden, so muss der Weichenschalter S1, S2, S3, S4 von Hand (im Stellwerk) umgelegt werden. Hierdurch wird die Verbindung zur Uberwachungs-Gleichspannungsquelle unterbrochen und die-
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Motors M selbst keine Bedeutung. Durch das Anlaufen des Motors M wird sofort SM umgeschaltet (d. h. für später der neue Strompfad vorbereitet) ! J) M2 wird erst nach Erreichen der Endlage der Weiche umgeschaltet und hiedurch der Motor M von der Wechselspannung getrennt.
Da S2 den Strompfad zu sm, noch sperrt (es
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schaltet, so dass sich für die Überwachung folgender Stromlauf ergibt:Pol P, S1, S2, SM2 Kse, W2, A, S.
SM1, F1, M, S4, B1, Si, Pol N. Damit ist die Überwachung für die von der Grundstellung abweichende Weichenstellung gegeben.
Wenn die Weiche wieder in die ursprüngliche Stellung zurückgeführt werden soll, wird wieder von
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Kontakt A geschlossen wurde, ist der Widerstand W2 nun überbrückt, wie es bei Wechselstrom sein soll.
Nun fliesst Wechselstrom von S1 über S2, SM1, F1, M, S4 zu S. Der Motor M läuft also in entgegengesetzter Drehrichtung wie früher und stellt die Weiche in die Anfangsstellung zurück. Dabei werden die Schalter SM2 undSM nacheinander umgeschaltet, das Relais A zieht an, entklinkt die Springschalter S1 und S und der in Fig. 1 dargestellte Schaltzustand ist wieder hergestellt.
Wenn nun die Weiche durch ein Schienenfahrzeug aufgeschnitten wird, so wird dadurch der Über- wachungskontakt SM oderSM am Weichenantrieb umgeschaltet, so dass nun der Gleichstrom nicht mehr über Relais A, sondern von SM überF,M,S,B und über Si zu N fliessen wird. Der Gleichstrom wird infolge der Überbrückung des Relais A und des Widerstandes W so gross, dass die Überwachungssicherung Si durchschmilzt. Dies zeigt dem Schaltwärter im Stellwerk an, dass die Weiche aufgeschnitten wurde.
Es soll nun zuerst die in Fig. 2 dargestellte Steuerschaltung beschrieben werden, ohne auf die in Fig. 3 und 4 gezeichnete Signalisierung einzugehen, die mit der Steuerschaltung zwangsläufig verbunden ist.
Falls beim Verschubbetrieb die Weiche von Hand verstellbar gemacht werden soll, muss mittels des Servomotors Se der Weichenantrieb entkuppelt werden. Zu diesem Zwecke wird ein Schalter, der die
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Da US jedoch den Strompfad zu P unterbricht, kann kein Strom über ES fliessen. Die Umschaltung von ES1 dient nur als Vorbereitung. Der Motor Se läuft, bis das Entkupplungsorgan seine Endstellung erreicht hat, wodurch mittels Anschlag ES geschaltet, d. h. diese Leitung unterbrochen wird. Somit bleibt Se stehen.
Es kann nun die Weiche von der Stellbirne aus örtlich über den entkuppelten Antrieb gestellt werden, ohne dass die Überwachungssicherung schmilzt. (Schutzwiderstand Wu, welcher den Strom begrenzt. )
Für die Umstellung des Weichenantriebes auf Fernbedienung (Kupplung) mittels der Schalter US1 bis US sind drei Betriebszustände denkbar.
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Die Weiche wurde von Hand zuletzt in eine Stellung gebracht, die der Stellung des Weichenschalters S bis S entspricht. Dann ergibt sich folgender Wirkungsablauf:US bis US5 werden miteinander umge- stellt und nehmen daher wieder die in Fig. 2 gezeichnete Lage ein. Da ES geschlossen ist, erhält der Servomotor über US Stroni und laufe in seine Ausgangslage zurück. Gleich zu Anfang schaltet er ES um,
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d. h.
ES2 wird geschlossen ; da aber US3 geöffnet ist, kann darüber kein Strom fliessen. Bei Erreichen der Ausgangslage, d. h. wenn der Weichenantrieb wieder für Fernbedienung gekuppelt ist, wird der Kontakt KSe (Fig. 1) geschlossen, der bis dahin geöffnet war, das Relais A (Fig. 1) zieht an, schliesst seinen Kon-
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und fällt daher ab ; sein Selbsthaltekontakt Bs öffnet sich dabei, während sich sein Ruhekontakt B (Fig. l) schliesst. Die Sicherung Si ist nun wieder einsatzbereit, weil der Widerstand W. kurzgeschlossen ist. Es ist somit der ursprüngliche Schaltzustand wieder hergestellt.
Fall 2 : Die von Hand zuletzt eingestellte Weichenlage stimmt nicht überein mit der Stellung der Weichen- schalter S bis S.
Die Weiche ist mit dem Weichenantrieb derart verbunden, dass die Stellung der Schalter SM und
SM jeder Weichenstellung in ganz bestimmter Weise zugeordnet ist, gleichgültig, ob der Antrieb mit dem Motor M gekuppelt ist oder nicht. Wenn die Weiche nicht mit dem Weichenschalter konform eingestellt ist, entsteht mit Hilfe des Relais A eine Anzeige dieses Zustandes. Dazu dient z. B. eine Melde- lampeneinrichtung entsprechend Fig. 3, deren nähere Erläuterung weiter unten vorgenommen ist.
Fall 3 :
Die Weiche steht nicht in einer ihrer Endlagen, sondern bleibt nach der Handbetätigung in einer
Zwischenstellung stehen.
Wird nun im Stellwerk der Schalter US bis US umgestellt, so dass der Servomotor den Weichenan- trieb wiederum einzukuppeln beginnt, so haben die Schalter US bis US die in den Figuren gezeichnete
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wachungsrelais A bekommt also keinen Strom, trotzdem KSe geschlossen ist ; es bleibt daher in der abgefallenen Stellung ; daher bleibt Relais B angezogen. Der Kontakt Z1 des Zeitrelais Z hat nach Ablauf der Umstellzeit des Servomotors geschlossen (wie gezeichnet). Die Kontakte A3 und B sind geschlossen. A4 ist unterbrochen. Daher blinkt die Lampe L.
Wenn nun der Schaltwärter den Weich enschalter (St-S ) umstellt, erhält Relais A immer noch keinen Strom, Relais B bleibt daher angezogen, A A B behalten ihre Lage ; es blinkt aber jetzt L. Dies zeigt dem Wärter, dass die Weiche weder in der einen, noch in der anderen Endstellung ist. Gleichzeitig läuft aber der Antriebsmotor M an und stellt die Weiche in die eine Endlage, die der Stellung des Weichenschalters entspricht. Nach Erreichen dieser Lage erhält Relais A Strom über SM und spricht an, L erlischt und L2 beginnt ruhig zu leuchten. Die Meldelampeneinrichtung Fig. 3 enthält pro Weiche 2 Glühlampen L und L, deren jede einer Stellung des Weichenschalters (S, S) wie im folgenden erläutert zugeordnet ist.
Im gezeichneten Schaltzustand liegt L1 an der Gleichspannung P, N und brennt daher konstant. L2 erhält keinen Strom.
Wenn die Stellung des Weichenschalters mit der tatsächlichen Stellung der Weiche nicht übereinstimmt, so blinkt diejenige Lampe, welche der Soll-Stellung des Weichenschalters entspricht (in die er also verstellt werden muss, um Übereinstimmung herzustellen). Der Strompfad zum Blinkkontakt Bl wird dabei durch die Kontakte A und B der Relais A und B gesteuert. Nur wenn A abgefallen und B angezogen ist, sind diese Kontakte geschlossen.
Die eine Weichenstellung wurde als Plus-, die andere als Minus-Stellung bezeichnet. Es sei L der Plus-und L der Minus-Stellung zugeordnet. Da gegenwärtig L1 dauernd ruhig brennt, bedeutet dies, dass die Weiche sich in der Plus-Stellung befindet.
Wenn die Weiche mittels des Weichenschalters S bis S von der Plus-Stellung in die Minus-Stellung
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Solange die Weiche mittels der Schalter US bis US auf Handbetätigung eingestellt ist, sind beide Lampen (LI und L2) stromlos, weil der Schalter US die Leitung unterbricht. Ausserdem ist das Zeitrelais Z angezogen, weil US (Fig. 4) geschlossen ist ; daher ist der Ruhekontakt Z (Fig. 3) des Relais Z unterbrochen. Zusätzlich ist auch Kontakt A des abgefallenen Relais A (KSe ist unterbrochen) unterbrochen.
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(Fig.Wie schon erwähnt, würde bei Schliessung des Schalters US 4 eine Lampe sofort zu blinken beginnen, d. h. schon zu einem Zeitpunkt, da der Servomotor mit der Umstellung auf Fernbetrieb erst begonnen hat. Erst wenn diese Umstellung vollzogen ist, d. h. das Umstellorgan seine Endlage erreicht, wird aber der Endschalter KSe (Fig. 1) geschlossen und somit das Relais A erst dann an Spannung gelegt, wenn die
Weichenstellung mit der Weichenschalterstellung konform ist (Kontrolle durch SM und SMJ. Bei ent- sprechender Lage von S5 - S6 (wie schon bezüglich SM, und SM2 vorausgesetzt) würde nun das Blinken aufhören und in Ruhelicht übergehen. Das Blinken würde also solange dauern, als der Servomotor für die Umstellung Zeit braucht.
Dies ist unerwünscht, weil dem Schaltwärter vorgetäuscht würde, die Weichen- stellung stimme nicht mit der Schalterstellung (S1 bis S6) überein. Um diesen Übelstand zu beseitigen, ist das Zeitrelais Z vorgesehen (Fig. 4), dessen Ruhekontakt Z1 erst nach einer Zeit schliesst, die etwas grösser ist als die vom Servomotor für das Umstellen (Kuppeln) des Weichenantriebes benötigte Zeit.
Sollte die Stellung des Weichenschalters mit der tatsächlichen Weichenstellung nicht übereinstimmen, weil diese von Hand verstellt wurde, so beginnt nach dem Einkuppeln (durch Se und Schliessung von KSe) eine Lampe zu blinken. Es blinkt jene Lampe, welche der Ist-Stellung der Weiche, bzw. der Soll-Stellung des Weichenschalters zugeordnet ist. Der Weichenschalter muss also dann vom Schaltwärter im Stellwerk in seine andere Lage verstellt werden. Dann geht das Blinken in Ruhelicht über.
PATENTANSPRÜCHE : l. Schaltanordnung zur Steuerung und Überwachung elektrischer Weichenantriebe mit dem Weichenantriebsmotor zugeordneten Speise-, Steuer-und Signalstromkreisen, wobei zum Weichenantriebsmotor vier elektrische Leitungen führen, die in jeder Endstellung des Weichenantriebes hintereinander geschaltet sind und von denen zwei Leitungen an je eine Feldwicklung des Weichenantriebsmotors mit Hilfe von Stellungsüberwachungskontakten anschaltbar sind, eine weitere an den Anker des Weichenantriebsmotors angeschlossen ist, in dessen Überwachungsstromkreis eine Sicherung liegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein umsteuerbarer Servomotor (Se) zur Umstellung des Weichenantriebes von motorischemauf Handbetrieb vorgesehen ist, durch welchen ein Schalter (KSe) betätigbar ist, der in Reihe mit der Spule eines Relais (A)
in der letzten der vier genannten Leitungen (3) liegt, so dass diese als Überwachungsleitung dient.