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Kontaktlos arbeitende Steuerung
Gegenstand der Erfindung ist eine kontaktlos arbeitende Steuerung, bei der zwei einander ausschlie- ssende Gruppen von Steuerbefehlen, z. B. bei elektrischen Triebfahrzeugen für "Fahren" und "Bremsen" zu übermitteln sind. Ähnliche Verhältnisse liegen beispielsweise bei Krananlagen vor, bei denen sich die
Steuerbefehle"Heben"und"Senken"oder die Steuerbefehle"Rechtsdrehen"und"Linksdrehen"gegensei- tig ausschliessen. Bei elektrischen Triebfahrzeugen ist es häufig erforderlich, die von einer Befehlsstelle, z. B. dem Führerstand im Triebwagen ausgehenden Steuerbefehle mehreren mit Antriebseinheiten ausge- rüsteten Fahrzeugen des Zuges zuzuleiten.
Bei den bekannten Ausführungsformen von Zügen mit mehreren
Triebfahrzeugen, die von einem der Fahrzeuge aus gesteuert werden, sind Steuerschalter in Gebrauch, bei denen eine Steuerwalze Kontaktfinger betätigt, von denen aus die Steuerbefehle dann auf die Schaltor- gane, beispielsweise die Magnetspulen elektrischer Schütze übertragen werden. Es sind auch Steuerein- richtungen bekannt, die mit Kleinnockenschaltern ausgerüstet sind. Bei allen diesen bekannten Anordnun- gen sind, wenn mehrere Triebfahrzeuge zu einer Zugeinheit zusammengestellt werden, eine grosse An- zahl Leitungen zur Übermittlung der Steuerbefehle erforderlich. Dabei muss jede dieser durchgehenden Leitungen über eine Vielzahl von Kupplungskontakten geführt werden, wodurch leicht Störungen entstehen.
Ferner haben die bekannten Steuerschalter den Mangel, dass durch Verschmutzen der Kontakte Störungen eintreten können, die insbesondere bei den Kontakten für die elektrische Bremsung schwerwiegende Folgen nach sich ziehen können. Ausser den Kontaktstörungen können in solchen Steuerleitungen im Hinblick auf die Länge der Leitung auch Spannungsverluste auftreten, die, insbesondere wenn, wie allgemein üblich, eine Niederspannungssteuerung verwendet wird, ebenfalls Störungen verursachen können.
Durch den Gegenstand der Erfindung werden diese Schwierigkeiten beseitigt. Es ist bekannt, Steuerbefehle dadurch kontaktlos zu geben, dass eine kontinuierlich veränderbare Spannung unter Verwendung einer elektronischen Anordnung die Steuerbefehle übermittelt. Mit einer solchen Schaltung können aber nur eine begrenzte Anzahl, in ihrer Aufeinanderfolge festliegende Steuerbefehle übermittelt werden, z. B. Steuerbefehle beim Fahren, wobei etwa der untere SpaunungsbereicM die Motorgruppierung in keihenschaltung, der mittlere Spannungsbereich die Motorgruppierung in Parallelschaltung der Fahrmotoren und der obere Spannungsbereich die Feldschwächung der Fahrmotoren bewirkt. Ebenso können beim Bremsen des Fahrzeuges die verschiedenen Bremsstufen durch eine veränderbare Spannung gesteuert werden.
Es ist aber dann für Fahren und fur Bremsen je eine Steuerleitung erforderlich.
Erfindungsgemäss ist es. möglich, derartige, einander ausschliessende Gruppen von Steuerbefehlenüber eine einzige Steuerleitung zu übermitteln, wobei erfindungsgemäss die Gruppe des Steuerbefehls bestimmt ist durch die Phasenlage des Wechselstromsteuersignals'zu einer Vergleichswechselspannung und der Steuerbefehl bestimmt ist durch die Spannung des Steuersignals. Dabei können die Phasenlage und die Spannung des Steuersignals gleichzeitig durch einen Drehtransformator bestimmt werden, dessen Nullstellung der Nullstellung der Steuerung entspricht.
Wird der Drehtransformator nach einer Richtung aus der Nullstellung gedreht, so ergibt sich daraus eine bestimmte Phasenlage zur Eingangsspannung des Drehtransformators, die in der angeschlossenen elektronischen Schaltung die Schaltvorgänge für Fahren bewirkt, die dann
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abhängig von der beim Weiterdrehen ansteigenden Steuerspannung ausgelöst werden. Eine Drehung des Drehtransformators nach der entgegengesetzten Richtung aus der Nullage ergibt die entgegengesetzte Phasenlage, durch die die Schaltvorgänge für Bremsen nunmehr auch wieder abhängig von der steigenden Spannung ausgelöst werden.
Auf diese Weise können im gleichen Spannungsbereich sowohl die Steuerbei fehle für Fahren als auch die Steuerbefehle für Bremsen untergebracht werden, d. h. es können innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereiches doppelt so viele Steuerbefehle übertragen werden.
Bei Anlagen, bei denen die Steuerbefehle von der Befehlsstelle aus mehreren Empfangsstellen zugehen, insbesondere also bei Zügen mit mehreren Triebfahrzeugen, muss ausser den Steuersignalen auch eine konstante Vergleichswechselspannung von der Befehlsstelle aus den Empfangsstellen zugeleitet werden.
Diese Vergleichswechselspannung kann zur Vermeidung von Störungen durch Kontaktfehler, Übergangswiderstände od. dgl. eine Mittelspannung, d. h. eine Wechselspannung von etwa 100 bis 600 Volt oder auch darüber sein.
Die Steuersignale werden in derartigen Steueranlagen in der Regel im Niederspannungsgebiet, d. h. im Bereich von 6 bis 24 Volt erzeugt und der elektronischen Steuerung zugeleitet, da die in der Regel verwendeten Transistoren für höhere Spannungen nicht geeignet sind. Damit die Steuersignale bei der Übermittlung an die andern Empfangsstellen, also z. B. bei einer Zugeinheit bei der Weitergabe an die andern Triebfahrzeuge keine Verfälschung durch Kontakt- oder Übergangswiderstände erleiden, wird zweckmässig das Steuersignal zur Übertragung von der Befehlsstelle zu den Empfangsstellen auf eine Mittelspannung von ebenfalls etwa 100 bis 600 Volt oder mehr transformiert.
Es ist ohne weiteres klar, dass Übergangswiderstände oder durch längs der Strecke liegende Starkstromkabel erzeugte Induktionsspannungen, die etwa in der Grössenordnung von 2 Volt liegen, bei Niederspannungssignalen von 6 bis 24 Volt sehr erhebliche Fehler verursachen, dagegen bei Mittelspannungen von 100 bis 600 Volt praktisch ohne Bedeutung sind.
Zur Erzeugung der veränderbaren Spannungen und Phasenlagen kann statt eines Drehtransformators auch eine andere entsprechende Einrichtung, z. B. ein Phasenschieber, verwendet werden. Die Verstellung des Drehtransformators kann von Hand oder durch Fussbetätigung erfolgen. Dabei können eventuell, um dem Fahrer in üblicher Weise ein Fahrpedal und ein Bremspedal zur Verfügung zu stellen, zwei einzelne Drehtransformatoren oder Phasenschieber vorgesehen werden, wobei jeder nur im Bereich einer Phasenlage im Vergleich zur Vergleichsspannung arbeitet und der eine dem Fahrpedal zugeordnete Drehtransformator eine veränderbare Spannung in der Phasenlage der Fahrbefehle liefert, während der zweite Drehtransformator, der durch das Bremspedal betätigt wird, eine veränderbare Spannung in der Phasenlage der Bremsbefehle liefert.
Dabei kann die Schaltung leicht so gestaltet werden, dass der durch das Bremspedal bewirkte Steuerbefehl"Bremsen"stets den Vorrang vor einem Steuerbefehl'Pahren'hat, falls beim raschen Bremsen der Fahrer das Bremspedal betätigt, bevor das Fahrpedal in die Nullstellung zurückgekehrt ist.
Die Figur zeigt als Ausführungsbeispiel die Schaltung einer Zugeinheit, die aus drei Triebwagen besteht, wobei jeder Triebwagen einen Führerstand besitzt, die Steuerung sämtlicher Triebwagen aber vom Führerstand des Triebwagens W aus erfolgt. Die verwendete Steuerspannung ist eine Wechselspannung, deren Frequenz beispielsweise 400 Hz beträgt und die in einem nicht dargestellten Umformer oder einem Gegentaktzerhacker erzeugt wird.
Alle drei Wagen sind mit den gleichen Vorrichtungen ausgerüstet. Die Wechselspannung von 400 Hz wird der Primärwicklung N eines Transformators TR zugeleitet, an dessen Sekundärwicklung N, über die Transistoren 1 und 2 und verstärkt aus der nicht dargestellten 24 Volt-Batterie die Wechselspannung dem Drehtransformator DRT zugeführt wird. Ferner ist an die Wechselspannung von 400 Hz über den Schalter S die Primärwicklung N, des Transformators TR angeschlossen. Der Transformator Tri hast zwei Sekundärwicklungen N und N. Die Wicklung N erzeugt eine konstante Wechselspannung, deren Phasenlage unabhängig von der Stellung des Drehtransformators DRT ist. In der Wicklung N wird eine konstante Wechselspannung von beispielsweise 150 Volt erzeugt. Die Wicklungen N7 sind in sämtlichen Fahrzeugen an die Übertragungsleitung L 1 angeschlossen.
Die in der Sekundärwicklung des Drehtransformators DRT erzeugte Wechselspannung, die, ausgehend von der Nullage, in jeder Phasenlage beispielsweise 0 bis 150 Volt betragen kann, wird im Wagen 1 über den Schalter S der Übertragungsleitung L zugeführt. An die Leitung Lz sind in allen Wagen die Primärwicklungen N der Transformatoren TR angeschlossen. In diesen Transformatoren wird die Mittelspannung auf Niederspannung transformiert, so dass die Sekundärwicklung N4 der Transformatoren TR eine Steuerspannung, die je nach der Stellung des Drehtransformators von etwa 6 bis 24 Volt veränderbar ist, abgibt.
An die Sekundärwicklungen N ist über eine Sperrzelle 5 eine im einzelnen nicht dargestellte elektronische Steuerung angeschlossen, die in Abhängigkeit von
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tor DRT kommenden veränderlichen Spannung spricht daher entweder der Transistor 3 an, der in der an- geschlossenen elektronischen Steuerung die Schaltungen für Fahren bewirkt, oder der Transistor 4, der in der angeschlossenen elektronischen Steuerung die Schaltungen für Bremsen bewirkt.
In den Wagen W und W sind die Schalter S und S geöffnet. Es gehen deshalb von den Drehtrans- formatoren in den Wagen W undW keine Steuersignale in die Leitung Lund es werden von den Wick- lungen N7 keine Spannungen an die Leitung L1 geliefert. Die Wicklungen N liegen aber an der Leitung Lu, dite vom Wagen 1 aus die Vergleichsspannung erhält. Im Transformator TR wird daher in der Sekun- därwicklung N. eine Wechselspannung erzeugt, deren Phasenlage mit der Phasenlage der im Wagen 1 in der Wicklung N6 erzeugten Wechselspannung übereinstimmt.
Dadurch wird erreicht, dass den Transistoren
3,4 aller Wagen eine Vergleichsspannung in gleicher Phasenlage zugeführt wird, so dass auch in allen Wa- gen der Vergleich der Phasenlage der veränderlichen Wechselspannung in der Leitung L mit der Phasen- lage der von der Sekundärwicklung N6 abgegebenen Wechselspannung die gleichen Steuerbefehle aus- löst.
Da die Anordnungen in den Wagen 1, 2 und 3 übereinstimmen, kann, wie leicht ersichtlich ist, je- der der Wagen als Führerwagen verwendet werden ; soll beispielsweise bei Umkehr der Fahrtrichtung statt des Führerstandes im Wagen 1 der Führerstand im Wagen 3 benutzt werden, so werden im Wagen 1 die
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SlPATENTANSPRÜCHE :
1. Kontaktlos arbeitende Steuerung, bei der zwei einander ausschliessende Gruppen von Steuerbefehlen, z. B. bei elektrischen Triebfahrzeugen"Fahren"und"Bremsen"zu übermitteln sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe des Steuerbefehls bestimmt ist durch die Phasenlage des Wechselstromsteuersignals zu einer Vergleichswechselspannung und der Steuerbefehl bestimmt ist durch die Spannung des Steuersignals.