<Desc/Clms Page number 1>
Vorrichtung zur induktiven Zugbeeinflussung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Anhalten von Eisenbahnzügen mittels eines magnetischen Feldes.
Die ständig steigenden Forderungen an Geschwindigkeit und Sicherheit des Eisenbahnverkehrs erfordern die Möglichkeit, den Zug stets dann selbsttätig zum Stehen zu bringen, wenn der Begriff "Fahrt" von der Signalvorrichtung nicht angezeigt wird.
Es wurden bereits Systeme vorgeschlagen, welche dieses Problem durch Anwendung von Hochfrequenz oder photoelektrischen Elementen lösen. Der Nachteil dieser Systeme besteht hauptsächlich darin, dass auf der Lokomotive Röhrenverstärker angebracht werden müssen, deren Instandhaltung bei dem groben Betrieb und den ständigen Erschütterungen, die bei einer Lokomotive unvermeidlich sind, ziemlich kostspielig ist. Ein anderes bekanntes System, bei dem auf die Lokomotive Codeströme durch die Fahrschienen übertragen und mittels magnetischer Verstärker empfangen werden, erfordert eine Tonfrequenzquelleaufder Lokomotive und kostspielige Vorrichtungen an der Strecke.
Eine weitere bekannte Vorrichtung, bei der der Signalbegriff durch eine galvanische Kopplung über eine isolierte Schiene auf die Lokomotive übertragen wird erfordert sorgfältige Instandhaltung der Strecke und versagt vollkommen, wenn der Stromkreis durch Verunreinigung unterbrochen wird oder durch Feuchtigkeit Nebenschlüsse auftreten. Vollkommen unabhängig von atmosphärischen Einflüssen und unter allen atmosphärischen Bedingungen verlässlich arbeiten Systeme, bei denen der Signalbegriff auf die Lokomotive magnetisch übertragen wird. Es gibt prinzipiell zwei Arten solcher magnetischer Systeme, nämlich ein System mit Elektromagneten, die mit Tonfrequenzstrom aus einer auf der Lokomotive angeordneten Quelle gespeist werden, und ein System mit Permanentoder Elektromagneten, die an der Strecke mit Gleichstrom gespeist werden.
Der Nachteil des ersten Systems besteht in der Notwendigkeit, auf der Lokomotive eine besondere Tonfrequenzquelle vorzusehen, und ausserdem ist die Kontrolle des an der Strecke angebrachten Teiles der Vorrichtung unmöglich. Das zweite System versagt bei sehr geringen Zugsgeschwindigkeiten, da der induzierte Stromstoss zur Betätigung der Anlage nicht ausreicht. Ausserdem ist die Anlage ziemlich kompliziert, störungsanfällig und kostspielig.
Andere bekannte Ausführungen, bei denen auch bei kleinsten Geschwindigkeiten ein einwandfreies Funktionieren der Anlage gesichert ist, besitzen einen Empfänger, der ausserhalb der Lokomotive dem freien Wetter ausgesetzt ist, aber auch sehr feine, daher empfindliche bewegliche Fühlorgane, welche sehr störempfindlich sind. Ausserdem müssen die Sendeorgane entsprechend leistungsfähig ausgebildet sein.
Eine einfache und robuste, aber dennoch sicher arbeitende Vorrichtung zur selbsttätigen Bremsung von Zügen ist besonders dort notwendig, wo die Strecke nicht stets in einem befriedigenden Zustand gehalten werden kann, wo der Verkehr dicht und ohne genau einzuhaltenden Fahrplan ist und wo die Beobachtung der Signale durch häufige dichte Nebel während des grössten Teiles des Jahres erschwert wird. Solche Bedingungen kommen z. B. im Tagbau vor.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur induktiven Beeinflussung von Zügen entspricht allen diesen Bedingungen. Der Zug darf nur dann durchfahren, wenn das Signal die Stellung "Fahrt" anzeigt. Bei der Stellung "Halt" oder bei jeder Störung in der Anlage auf der Strecke oder auf der Lokomotive, unabhängig von der Zugsgeschwindigkeit, von Erschütterungen, von den atmosphärischen Einflüssen, vom Signalsystem (mechanisch, elektrisch), von der Speisungsstromart des elektrischen Signalsystems (Gleichstrom oder Wechselstrom) wird der Zug automatisch abgebremst und zum Stehen gebracht. An der Lokomotive wird zur Speisung der Anlage nur die schon vorhandene Stromquelle benutzt.
Die Vorrichtung besteht aus einer an der Fahrstrecke angeordneten, mit dem Stellwerk verbundenen Senderspule, einer an der Lokomotive befestigten Empfangsspule und einem polarisierten Relais in der Empfangsanordnung. Sie ist gekenn-
<Desc/Clms Page number 2>
zeichnet durch zwei Stromkreise in der Empfängerschaltung, die über die Batterie und den Haltekontakt des polarisierten Relais gemeinsam verlaufen und die je eine Wicklung des polarisierten Relais enthalten, wobei in den Stromkreis mit der Haltewicklung eine Induktionsspule mit von der Intensität des einfallenden magnetischen Flusses abhängigen veränderlichen magnetischen Widerstand als Empfangsspule geschaltet ist und im Stromkreis mit der Gegenwicklung ein Steuerrelais und ein Kontakt desselben liegen und dass ein Taster vorgesehen ist,
bei dessen Betätigung ein Anlassstromkreis für das Steuerrelais geschlossen ist. Der Kern, über den die Induktionsspule gewickelt ist, weist einen veränderbaren Luftspalt auf, in dem ein Anker beweglich angeordnet ist, der durch eine Direktionskraft in seiner Ruhestellung gehalten wird.
Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert.
Fig. l zeigt das Gesamtschaltbild für ein elektrisches Signalsystem auf der Strecke. Die erfindungsgemässe Vorrichtung besteht aus zwei Teilen, nämlich einer auf der Strecke angeordneten Sende- und einer auf der Lokomotive angebrachten Empfangsvorrichtung.
Die Signalvorrichtung wird in üblicher Weise über einen Schalter 22 und über die Kontrolllampen 1 und 2 aus einer Wechsel- oder Gleichstromquelle am Blockmeldeposten gespeist. In den Stromkreis der grünen Signallampen 2, 2' ist ein Gleichrichter 3 mit einem Glättungskondensator 4 und die Erregerspule 12 des Streckenmagnetes 23 geschaltet. Der Streckenmagnet besteht aus einem Eisenkern 14, auf dessen Enden zwei Permanentmagnete 20 und 21 als Polschuhe angebracht sind. Die magnetischen Flüsse beider Polschuhe 20, 21 addieren sich. Der Streckenmagnet ist am Geleise derart montiert, dass sich sein magnetischer Fluss über den Kern der Induktionsspule 13 schliessen kann, die als Lokomotivmagnet 24 der Empfangsschaltung an der Lokomotive angebracht ist.
In Fig. 1 steht der Steuerschalter 22 in der Stellung 221 "Halt". Es leuchten das rote Kontrolllicht 1 und das Signallicht 1'. Nach Umstellung des Schalters 22 in die Lage 222 "Fahrt" leuchten die grünen Lichter 2, 2' und der durch die Spule 12 erregte magnetische Fluss hebt den magnetischen Fluss der Permanentmagnete 20, 21 auf. Dies kann allerdings auch auf eine andere Weise, als in der Figur dargestellt, erzielt werden (siehe später).
Steht das Signal auf Halt", dann ist die Erregerspule 12 stromlos, so dass das Feld der Permanentmagneten 20 und 21 voll wirksam werden kann. Dies ist auch dann der Fall, wenn das Signal auf "Fahrt" steht und eine der grünen Lampen 2 oder 2'ausfällt oder die Leitung unterbrochen ist, oder ein Kurzschluss an der Spule 12 des Streckenmagnetes 23 auftritt.
Bei mechanischer Betätigung der Signaleinrichtung kann das magnetische System 14, 20, 21 des Streckenmagnetes 23 (die Spule 12 ist hiebei überflüssig) mit dem Mechanismus des Signalgebers (Arm, Scheibe od. dgl. ) zweckmässig so gekoppelt und beweglich angeordnet werden, dass das magnetische Feld des Streckenmagneten 23 bei der "Fahrt"-Stellung des Signales aufgehoben wird. Dies kann z. B. durch Umdrehen des Streckenmagneten 23 mit dem Joch 14 nach oben geschehen, so dass nunmehr nur das schwache und unwirksame Streufeld der Permanentmagnete 20, 21 auf den Empfänger auftrifft.
Die Empfangsvorrichtung besteht aus dem Empfänger 24 und einem Relaisteil. Der Empfänger 24 ist auf der Lokomotive derart angebracht, dass er vom magnetischen Fluss des Streckenmagneten 23 durchsetzt werden kann. Ein Ausführungsbeispiel des Empfängers 24 (Lokomotivmagnet) wird an Hand der Fig. l und 2 erläutert.
Die Induktionsspule 13 umschliesst ein gerades Eisenjoch 15, an dessen Enden die Polschuhe 18, 19 angebracht sind. Das Joch 15 ist durch einen Luftspalt unterbrochen, in dem ein Eisenanker 16 gelagert ist, der sich um die Mitte dreht und durch eine Direktionskraft (z. B. eine Feder) 17 in einer verschwenkten Lage gehalten wird.
Wenn das Joch 15 von einem magnetischen Fluss anwachsender Intensität durchströmt wird, wird auch der Eisenanker 16 plötzlich in die Richtung der Längsachse des Joches 15 gezogen und an die Vorsprünge der beiden Teile des Joches 15 angelegt, wodurch der magnetische Widerstand des Joches sprunghaft herabgesetzt und in der Induktionsspule 13 ein Stromstoss hervorgerufen wird.
Das in Fig. 1 dargestellte Relaissystem der Empfangsvorrichtung enthält ein polarisiertes Relais mit den zwei hintereinander geschalteten Wicklungen 5 und 6, wobei die Amperewindungen der Haltewicklung 5 die der Gegenwicklung 6 überwiegen. Die Verbindungsstelle beider Wicklungen ist über den Haltekontakt 7 des polarisierten Relais mit der Batterie 8 verbunden. Das freie Ende der Haltwicklung 5 ist über die Induktionsspule 13 des Empfängers 24 mit dem andern Pol der Batterie 8 verbunden. Das freie Ende der Gegenwicklung 6 ist über das Steuerrelais 11 mit seinem Haltekontakt 10 an denselben Pol der Batterie 8 angeschaltet. Der Taster 9 schliesst die Batterie 8 an die Wicklung 11 des Steuerrelais direkt an.
Die Empfangseinrichtung funktioniert folgendermassen : durch Betätigung des Tasters 9 wird das Steuerrelais 11 erregt, es schliesst seinen Kontakt 10 und dadurch folgenden Stromkreis :
Batterie 8-Taster 9-Kontakt 10-Wick- lungen 5 und 6 des polarisierten Relais-Induk- tionsspule 13 - Batterie 8.
Die Wicklungen 5 und 6 wirken nun im gleichen Sinne, die Felder addieren sich, der Haltekontakt 7 schliesst sich. Beim Ansprechen des Steuerrelais werden auch weitere übliche, deswegen nicht gezeichnete, Kontakte umgelegt, welche die Signallampen und die Alarmhupe am Führerstand steuern und das Ventil der Bremse schliessen, so dass die Lokomotive entbremst werden kann.
<Desc/Clms Page number 3>
Nach dem Loslassen des Tasters 9 fliesst der Strom aus der Batterie 8 über den Kontakt 7 einerseits durch die Wicklung 5 und die Spule 13, anderseits durch die Wicklung 6, den Kontakt 10 und die Wicklung 11. Die Wicklung 6 wirkt nun gegen die Wicklung 5 ; da jedoch die Amperewindungen der letzteren die Amperewindungen der Wicklung 6 überwiegen, bleibt der Anker 7 angezogen ; er wird jedoch mit schwächerer Kraft gehalten.
Es soll nun das Anhalten eines langsam fahrenden Zuges durch die erfindungsgemässe Vorrich- tung beschrieben werden.
In diesem Fall ist die Sendespule 12 nicht erregt, also das Signal "Halt" gegeben. Das magnetische Feld oberhalb der Permanentmagnete 20, 21 ist voll wirksam. Taucht nun der Lokomotivmagnet24 mit sehr kleiner Geschwindigkeit (z. B. unter 10 km/h) in dieses Feld ein, so wächst der ma- gnetische Fluss im Joch 15 auch langsam an, bis jene Grösse erreicht ist, bei welcher der Kern 16 sich plötzlich verdreht und an die Vorsprünge des Joches anschlägt.
Dadurch entsteht eine sprunghafte Verminderung des magnetischen Widerstandes des Joches und der magnetische Fluss wächst ebenso sprungartig an und induziert in der Induktionsspule 13 einen starken Stromstoss, der gegen die Spannung der Batterie 8 wirkt und die Wirkung der Haltewicklung 5 des polarisierten Relais unterdrückt, wobei die Wirkung der jetzt entgegengesetzt wirkenden Gegenwicklung 6 nicht geschwächt wird. Der bisher nur schwach gehaltene Kontakt 7 wird nun durch Abfallen des Ankers des polarisierten Relais 5, 6 unterbrochen. Dies bewirkt auch das Abfallen des Ankers 10 des Steuerrelais 11 weitere, nicht gezeichnete Kontakte des Steuerrelais 11 schalten das grüne Kontrollicht in der Kabine des Zugführers auf ein rotes um, setzen die Alarmsirene in Tätigkeit und lösen die Bremsen aus.
Bei schneller Fahrt des Zuges sind die Vorgänge ähnlich wie vorher. Die grosse Geschwindigkeit verursacht, dass dabei in der Induktionsspule 13 des Empfängers ein genügend starker Stromstoss induziert wird, wenn auch der Anker 16 wegen seiner Trägheit während des Durchganges des Lokomotivmagnetes 24 im magnetischen Feld des Streckenmagnetes 23 seine Lage nicht ver- ändern mag.
Falls das magnetische Feld des Senders genügend stark und die Fahrtgeschwindigkeit des Zuges hoch ist, wird in der Spule 13 ein starker Spannungsstoss beim Eintreten der Spule in das magnetische Feld und ein zweiter, entgegengesetzter Spannungsstoss beim Verlassen des magnetischen Feldes hervorgerufen. Der erste Spannungsstoss löst die Kontakte 7 und 10, wie oben beschrieben wurde. Der zweite Spannungsstoss könnte jedoch durch den Stromkreis :
Spule 13-Relaiswicklung M-Kontakt 10Relaiswicklung 5 und 6-Spule 13 den Relaissatz wieder in den Bereitschaftszustand versetzen und die richtige Tätigkeit der Anlage stören. Um dies zu vermeiden, wird der erwähnte Stromkreis durch den Kontakt 10 bereits beim ersten Spannungsstoss unterbrochen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird auch dann in Tätigkeit gesetzt, wenn irgendwelche Störungen in der auf der Lokomotive angebrachten Vorrichtung auftreten. Wird z. B. die Verbindung des Relaissatzes mit der Induktionsspule 13 unterbrochen, so wird auch der Strom durch die Haltewicklung 5 unterbrochen, der Anker 7 fällt ab, wodurch die Stromquelle abgeschaltet wird.
Dadurch fällt auch das Relais 11 ab und der Bremsimpuls wird hervorgerufen.
Beim Unterbrechen des Stromkreises des Relais 11 bleibt zwar der Anker 7 angezogen, aber das Relais 11 bringt den Zug wieder zum Stehen.
Auch bei Unterbrechung der Stromzuführungen von der Stromquelle 8 zum Relaissatz werden beide Relais zum Abfallen gebracht, wodurch wieder ein Bremsimpuls hervorgerufen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur induktiven Zugbeeinflussung mit einer an der Fahrstrecke angeordneten, mit dem Stellwerk verbundenen Senderspule, einer an der Lokomotive befestigten Empfangsspule und einem polarisierten Relais in der Empfangsanordnung, gekennzeichnet durch zwei Stromkreise in der Empfängerschaltung, die über die Batterie (8) und den Haltekontakt (7) des polarisierten Relais gemeinsam verlaufen und die je eine Wicklung (5 bzw.
6) des polarisierten Relais enthalten, wobei in den Stromkreis mit der Haltewicklung (5) eine Induktionsspule (13) mit von der Intensität des einfallenden magnetischen Flusses abhängigen veränderlichen magnetischen Widerstand als Empfangsspule geschaltet ist und im Stromkreis mit der Gegenwicklung (6) ein Steuerrelais (11) und ein Kontakt (10) desselben liegen und dass ein Taster (9) vorgesehen ist, bei dessen Betätigung ein Anlassstromkreis für das Steuerrelais (11) geschlossen ist.