Einrichtung zur Übertragung von Signalen von an einer Gleisstrecke angebrachten Mitteln auf ein darüber fahrendes Schienenfahrzeug Bei allen bis dahin bekanntgewordenen Einrich tungen zur Übertragung von Signalbegriffen von ört lich ausgezeichneten Beeinflussungsstellen am Gleis auf Schienenfahrzeuge ist die Möglichkeit der über- wachung der Betriebstüchtigkeit nur beschränkt mög lich.
Es ist beispielsweise versucht worden, die Überwachung der Gleiseinrichtung dadurch zu ver wirklichen., dass immer ein Permanentmagnet bei der Signalübertragung mitwirken muss; das Fehlen des Permanentmagnetfeldes bewirkt auf dem Schienen fahrzeug einen falschen Signalbegriff. Die Signalbe- griffe werden also durch das obligatorische Feld des Permanentmagneten und mehr oder weniger zahl reiche zusätzliche Magnetfelder übertragen. Dabei ist es möglich, das Vorhandensein der letzteren dadurch zu überwachen, dass dem Permanentmagnetfeld allein der strengste Signalbegriff, nämlich Halt zugeordnet wird.
Wenn nun an einer Beeinflussungsstelle wirklich Halt signalisiert werden soll, aber aus irgend= welchen Gründen der Permanentmagnet defekt ist oder sogar vollständig fehlt, so wird gar nichts über tragen. Das Vorhandensein dieses Permanentmagne- ten allein kann nicht überwacht werden. Sinngemäss gelten dieselben Tatsachen für die fahrzeugseitigen Einrichtungen, besonders wenn die verschiedenen Begriffe nur über einen Empfangskreis übertragen werden.
Elektrisch ist wohl eine Überwachung mit Ruhestrom möglich, nicht aber die Kontrolle, ob der Relaisanker für den Haltbegriff aus irgendwelchen Gründen festgehalten wird, sich z. B. verklemmt hat.
Es sind noch weitere Lösungen zu diesem Pro blem vorgeschlagen worden, die grundsätzlich befrie digen könnten, die aber wieder wesentlich; störungs anfälliger sind, so dass zufolge der Störungshäufigkeit die Einrichtungen betrieblich nicht in Frage kommen.
Diese Nachsteile werden erfindungsgemäss dadurch behoben, dass Dur Übertragung von Signalen von an einer Gleisstrecke angebrachten Mitteln auf ein.dar- über fahrendes Schienenfahrzeug mittels mehrerer voneinander unabhängiger Magnetfelder, wobei die Magnetfelder auf Empfangsgeräte am Schienenfahr zeug einwirken und sind dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Empfangsgeräte durch min destens zwei nicht steuerbare Magnetfelder erregt sind.
Die Magnetfelder sind vorteilhaft solche von Permanent- oder Elektromagneten, oder auch Kom binationen derselben.
Die Empfangsgeräte auf den Schienenfahrzeugen, welche unmittelbar auf Magnetfelder ansprechen, sind mit Vorteil solche rein statischer Natur, also ohne bewegliche Teile wie Anker und Kontakte. Eine ein fache Lösung ergibt sich durch die Verwendung von ferromagnetischen Flussmessern, welche durch die gleisseitigen Magnetfelder gesteuert werden. Die da durch bewirkte Zustandsänderung kann, auf einfache Weise nachgewiesen werden.
Um diese Flussmesser gegen äussere Einflüsse, wie Feuchtigkeit, Steinschläge usw., zu schützen, ist es bei dem harten Eisenbahnbetrieb vorteilhaft, sie in Me tallgehäuse einzuschliessen. Dies bietet aber Schwierig keiten dadurch, dass bei der Vorbeifahrt an den Gleismagneten der magnetische Feldaufbau durch Wirbelströme, welche im Gehäusematerial entstehen, zum Teil so stark verzögert wird, dass die notwendige Ansprechfeldstärke in der zur Verfügung stehenden Zeit nicht erreicht wird.
Dieser Effekt macht sich ganz besonders bei Magnetanordnungen mit zur Gleis ebene senkrecht stehenden Achsen bemerkbar. Diese Magnetanördnung bietet aber gegenüber den liegend angeordneten Magneten den grossen Vorteil, dass nur ein wirksamer Pol pro Magnet vorhanden ist.
So ist es auf einfache Art möglich, gegebenenfalls die ver schiedene Polarität auszunützen. Um den Wirbel stromeffekt auf ein ungefährliches Mass herunterzu- bringen, erweist es sich als vorteilhaft, ein Gehäusematerial zu wählen, dessen spezifische elek trische Leitfähigkeit kleiner als
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der stellt 614 ist.
Zur Übertragung mehrerer Signalbegriffe lassen Befestigungsteile. sich die Gleismagnete entweder in mindestens einer Reihe quer zum Gleis oder aber mindestens zwei Reihe quer zum Gleis oder aber mindestens zwei Kolonnen längs des Gleises anordnen. Dadurch kön nen entweder mehr als zwei Empfangsgeräte auf dem Schienenfahrzeug quer zur Fahrrichtung angeordnet werden oder aber es werden durch zwei Empfangs geräte pro Fahrrichtung nacheinander mehrere Gleis magnete abgetastet. Von diesen Gleismagneten müs sen wenigstens zwei nicht gesteuert sein, wobei für diese mit Vorteil Permanentmagnete gewählt werden. Diese beiden Magnete werden dem Strengsten also dem Halt zugeordnet.
Für die weiteren Signalbegriffe werden die Permanentmagnete in Ver bindung mit gesteuerten, das heisst signalabhängigen Elektromagneten verwendet. Zur Signalsierung von Strecken mit permanenter Geschwindigkeitsbegren- zung wird es zweckmässig sein, nur zu verwenden.
Um eine möglichst grosse Anzahl von mit möglichst wenig Magneterz auch auf Einspur strecken übertragen zu können, wird mit grossem Gewinn die verschiedene Polarität ausgenützt; da durch ergeben zwei Magnete bereits vier Möglich keiten: Plus - Plus, Minus - Minus, Plus - Minus, Minus - Plus.
Nachstehend sei anhand der Zeichnung ein Aus- führungsbeispiel der Erfindung beschrieben: Am Gleis A seien vier Magnete angeordnet, und zwar in einer Reihe nach Fig. 1. Die Magnete 1 und 2 sind Permanentmagnete, während 3 und 4 Elektro magnete sind. Die entsprechende Anordnung in: zwei Kolonnen ist in Fig. 2 dargestellt.
Das Signal ist mit 5 bezeichnet und der Steuerschalter der Elektro magnete mit 51, die Stromquelle mit 52, welche hier als Batterie dargestellt ist. Selbstverständlich kann die Energie einem Speisenetz, z. B. dem Lampenstrom kreis, entnommen werden. Das Schienenfahrzeug B in Fig. 1 trägt die Apparate 6, die Empfangsgeräte sind 61 bis 64. Die übrigen Apparaturen sind in 65 zusammengefasst, während 66 die Bremseinrichtung ist. Die Apparaturen 65, bei welchen es sich um bekannte Einrichtungen handelt, sind in Fig. 3 als Blockschema gezeigt. Hierin sind 651 die Strom quelle, z.
B. die Fahrzeugbatterie, 652 ein Schwin gungsgenerator zur Erzeugung eines Wechselstromes, hauptsächlich zur Erregung der Empfangsgeräte 61, 62 usw. 653 umfasst die Auswerteapparatur, 654 ist ein Warnungshorn für den Lokomotivführer, 655 eine Markierungstaste, 656 ein optischer Rückmelder zur übertragenen Signalbegriffe.
Anzeige einen Schnitt durch das Empfangs- Fig. 4 gerät 61 dar. A ist wieder der Gleisraum mit dem Gleismagneten 1, während B der Fahrzeugraum ist. Das Empfangsgerät 61 enthält als wirksamen Teil einen ferromagnetischen Flussmesser 611 (von ähn lichem Aufbau wie die bekannten Magnetfeldsonden), mit der Apparatur 65 welcher über die Klemmen der Fig. 3 verbunden ist. 612 ist das Schutzgehäuse Durch das Magnet und 613 sind feld des Gleismagneten 1 wird die Vormagnetisierung der beiden Schenkel des Flussmessers 611 gestört.
Diese Veränderung wird in der Auswerteapparatur 653 (Fig. 3) gemessen. Der dadurch hervorgerufene Strom wird auf bekannte Art ausgewertet zur Aus lösung von Vorgängen auf dem Fahrzeug.
Der Ablauf dir Vorgänge ist folgender: Für die verschiedenen Signalbegriffe stehen nach Fig. 1 und 2 folgende Magnetkombinationen zur Ver fügung: Magnete 1 und 2 sind Permanentmagnete. Magnete 3 und 4 sind Elektromagnete.
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Spricht z. B. nur ein Empfangsgerät von den min destens zwei für einen Begriff notwendigen Empfangs geräten an, so erscheint der Begriff Störung .
Neben den signalabhängigen Begriffen können noch weitere, nicht signalabhängige Begriffe über tragen werden, z. B. ständige Geschwindigkeits beschränkungen durch Kurven und andere Gefahren s ellen, wie auch zeitlich begrenzte Geschwindigkeits- beschränkungen, wie Baustellen.
Hierbei darf die einmal übertragene Geschwindigkeitsbeschränkung durch keine Eingriffe auf dem Fahrzeug beseitigt werden, sondern muss am Ende der betreffenden Strecken vorn Gleis aus aufgehoben werden. Dies lässt sich mit folgenden Kombinationen für drei verschie dene Geschwindigkeiten lösen, z. B. für Höchst geschwindigkeiten von 60, 40 und 20 km/h,
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Da es sich bei diesen Anordnungen um Perma nentmagnete handelt, die also nicht gesteuert werden können, muss bei Einspurstrecken der Gegenrichtung Rechnung getragen werden.
Aus der Tabelle ist klar ersichtlich, dass Anfang und Ende einer Strecke immer gegengleich sind, so dass das Ende der Strecke für den Gegenzug den Anfang und der Anfang für eine Fahr richtung, das Ende für die Gegenrichtung bedeuten.
Bei den signalabhängigen Anordnungen sind für die Gegenrichtung die Magnete 3 und 4 nicht wirksam (Elektromagnete), welche in der Gegenrichtung der Stellung der Magnete 1 und 2 entsprechen, und die Permanentmagnete 1 und 2 bedeutungslos (diese ent sprechen in der Gegenrichtung der Stellung der Ma gnete 3 und 4), da wenigstens einer der beiden Magnete 1, 2, in der jeweiligen Fahrrichtung gesehen, immer wirksam sein muss, damit in Verbindung mit 3 und 4 ein Begriff entstehen kann.
Das Signal 5 zeige Freie Fahrt . Die beiden Permanentmagnete seien mit dem Pluspol nach oben aufgestellt, während der Elektromagnet 4 den Minus pol oben haben muss. Im Signal 5 wird im Steuer schalter 51 nur die Gruppe a verbunden, indem z. B. die Kontakte links geschlossen werden. Über die Kontaktgruppe b wird der Magnet 3 gespeist, der bei Freie Fahrt nicht erregt ist.
Fährt nun ein Schienenfahrzeug mit seinen Emp fangsgeräten 61 bis 64 über die Gleismagnete weg, so werden die Geräte 61, 62 und 64 durch den Ma gnetfluss der Gleismagnete gesteuert. Diese Steuer vorgänge werden der Apparatur 65 zugeführt. Dies bewirkt, dass auf dem Rückmelder 655 (Fig. 3) die Signalwiederholung (Grünlicht) erscheint und die Apparatur in die Grundstellung zurückkehrt. Es kann aber möglich sein, dass zur Erhöhung der Sicherheit der Lokomotivführer die Taste 655 (Fig. 3) betätigen muss, damit die Apparatur in die Grundstellung zu rückkehrt.
Ist der Führer nicht wachsam, oder gar handlungsunfähig, so würde trotz Signalstellung Freie Fahrt nach einigen Sekunden oder einer vor gegebenen Wegstrecke die Schnellbremsung 66 aus gelöst.
Ist :die Anordnung am Gleis, nach Fig. 2 gewählt, so müssen die Impulse der Magnete 1 und 2 gespei- chert werden, bis diejenigen von 3 und 4 die Möglich keit gehabt haben, aufzutreten. Dies kann entweder zeit- oder wegabhängig geschehen wobei der Weg geschehen, wobei der Weg abhängigkeit bei weitem der Vorzug zu geben ist, ganz besonders, wenn noch weitere Magnete zur Er höhung der Zahl der Begriffe angebracht werden.
Dasselbe Problem stellt sich auch bei der Anordnung nach Fig. 1, wenn eine weitere Reihe benötigt wird. Die Auswerteapparatur 653 in Fig. 3 enthält dann ein Zeit oder Wegelement. Es geht klar hervor, dass durch eine derartige Anordnung mit verhältnismässig wenigen Magneten eine grosse Zahl von Begriffen übertragen werden kann.
Da die Einrichtung praktisch von der Geschwin digkeit unabhängig sein muss, darf die Ausbreitung der Felder der Gleismagnete nicht durch die Gehäuse 612 der Empfangsgeräte 61 (Fig. 4) behindert wer den. Ist die elektrische Leitfähigkeit zu gross, so wird das Erregerfeld durch die Wirbelstromfelder_ ver drängt, so dass der ferromagnetiscbe Flussmesser 611 nicht beeinflusst wird.
Da die geometrische Ausdeh nung sowohl der Magnete wie der Empfangsgeräte verhältnismässig klein ist, tritt nach den höheren Geschwindigkeiten zu kein stationärer Zustand auf, das heisst, die Wirbelströme klingen in der Zeit der Vorüberfahrt nicht ab, so dass auch im Gehäuseinnern das Feld der Gleismagnete nicht in Erscheinung treten kann.
Mit einem Gehäusematerial, dessen spezifische elektrische Leitfähigkeit kleiner als.
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ist, machen sich aber diese Effekte nicht mehr bemerkbar.
e dadurch
Device for the transmission of signals from means attached to a track section to a rail vehicle traveling over it.For all devices known to date for the transmission of signal terms from locally marked points of influence on the track to rail vehicles, the possibility of monitoring the operational reliability is only possible to a limited extent.
Attempts have been made, for example, to monitor the track system by realizing that a permanent magnet must always participate in the signal transmission; the lack of the permanent magnetic field causes a wrong signal aspect on the rail vehicle. The signal terms are thus transmitted through the mandatory field of the permanent magnet and more or less numerous additional magnetic fields. It is possible to monitor the presence of the latter by assigning only the strictest signal concept, namely stop, to the permanent magnetic field.
If a stop should really be signaled at an influencing point, but for whatever reason the permanent magnet is defective or even completely missing, nothing is transmitted at all. The presence of this permanent magnet alone cannot be monitored. The same facts apply mutatis mutandis to the on-board equipment, especially if the different terms are only transmitted via one receiving circuit.
Electrically monitoring with quiescent current is possible, but not the control of whether the relay armature is being held for any reason, e.g. B. has jammed.
There are still further solutions to this problem have been proposed, which could in principle befrie end, but which are again essential; are more susceptible to failure, so that the facilities are operationally out of the question due to the failure frequency.
According to the invention, these disadvantages are remedied by the fact that the transmission of signals from means attached to a track section to a rail vehicle moving over it by means of several independent magnetic fields, the magnetic fields acting on receiving devices on the rail vehicle and are characterized in that at least two of the Receiving devices are excited by at least two non-controllable magnetic fields.
The magnetic fields are advantageously those of permanent or electromagnets, or combinations of the same.
The receiving devices on the rail vehicles, which respond directly to magnetic fields, are advantageously of a purely static nature, i.e. without moving parts such as anchors and contacts. A simple solution results from the use of ferromagnetic flow meters, which are controlled by the track-side magnetic fields. The change in state caused by this can be proven in a simple manner.
In order to protect these flow meters against external influences such as moisture, stone chips, etc., it is advantageous in the tough railway operation to include them in metal housing. However, this presents difficulties in that when driving past the track magnets, the magnetic field build-up is delayed so much by eddy currents that arise in the housing material that the necessary response field strength is not achieved in the time available.
This effect is particularly noticeable in magnet arrangements with axes that are perpendicular to the track plane. However, this magnet arrangement offers the great advantage over the horizontally arranged magnets that there is only one effective pole per magnet.
So it is possible in a simple way to use the different polarity if necessary. In order to reduce the eddy current effect to a harmless level, it has proven to be advantageous to choose a housing material whose specific electrical conductivity is less than
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who represents 614 is.
For the transmission of several signal aspects leave mounting parts. the track magnets are arranged either in at least one row across the track or at least two rows across the track or at least two columns along the track. This means that either more than two receivers can be arranged on the rail vehicle transversely to the direction of travel, or several track magnets are scanned one after the other by two receivers per direction of travel. At least two of these track magnets must not be controlled, and permanent magnets are advantageously chosen for these. These two magnets are assigned to the strictest so the stop.
For the other signal aspects, the permanent magnets are used in conjunction with controlled, i.e. signal-dependent, electromagnets. For signaling routes with permanent speed limits, it will be advisable to use only.
In order to be able to transfer as large a number of magnetic ore as possible to a single track with as little ore as possible, the different polarity is used to great effect; as a result, two magnets result in four possibilities: plus - plus, minus - minus, plus - minus, minus - plus.
An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing: Four magnets are arranged on track A, namely in a row according to FIG. 1. Magnets 1 and 2 are permanent magnets, while 3 and 4 are electric magnets. The corresponding arrangement in: two columns is shown in FIG.
The signal is denoted by 5 and the control switch of the electric magnets with 51, the power source with 52, which is shown here as a battery. Of course, the energy can be supplied to a supply network, e.g. B. the lamp power circuit can be removed. The rail vehicle B in FIG. 1 carries the apparatus 6, the receivers are 61 to 64. The other apparatuses are summarized in 65, while 66 is the braking device. The apparatus 65, which are known devices, are shown in FIG. 3 as a block diagram. Here 651 are the power source, e.g.
B. the vehicle battery, 652 a vibration generator to generate an alternating current, mainly to excite the receiving devices 61, 62, etc. 653 includes the evaluation apparatus, 654 is a warning horn for the locomotive driver, 655 a marker button, 656 an optical feedback for transmitted signal terms.
Display shows a section through the receiving Fig. 4 device 61. A is again the track space with the track magnet 1, while B is the vehicle space. The receiving device 61 contains as an effective part a ferromagnetic flux meter 611 (of a similar structure as the known magnetic field probes), with the apparatus 65 which is connected via the terminals of FIG. 612 is the protective housing. The magnet and 613 are fields of the track magnet 1, the premagnetization of the two legs of the flux meter 611 is disturbed.
This change is measured in the evaluation apparatus 653 (FIG. 3). The resulting current is evaluated in a known manner to trigger off processes on the vehicle.
The sequence of operations is as follows: The following magnet combinations are available for the various signal terms according to FIGS. 1 and 2: Magnets 1 and 2 are permanent magnets. Magnets 3 and 4 are electromagnets.
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Speaks z. B. only one receiving device of the min least two receiving devices necessary for a term, the term disturbance appears.
In addition to the signal-dependent terms, other, non-signal-dependent terms can be transmitted, e.g. For example, constant speed restrictions through curves and other dangers, as well as temporary speed restrictions such as roadworks.
Once the speed limit has been transferred, it must not be removed by interfering with the vehicle, but must be lifted from the track at the end of the relevant route. This can be solved with the following combinations for three different speeds, z. B. for maximum speeds of 60, 40 and 20 km / h,
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Since these arrangements are permanent magnets, which can not be controlled, the opposite direction must be taken into account for track sections.
The table clearly shows that the beginning and end of a route are always opposite, so that the end of the route for the opposite train signifies the beginning and the beginning for one direction of travel, the end for the opposite direction.
In the signal-dependent arrangements, magnets 3 and 4 are not effective for the opposite direction (electromagnets), which correspond to the position of magnets 1 and 2 in the opposite direction, and permanent magnets 1 and 2 are meaningless (these correspond to the position of the Ma in the opposite direction gnete 3 and 4), since at least one of the two magnets 1, 2, seen in the respective direction of travel, must always be effective so that a term can arise in connection with 3 and 4.
Signal 5 shows free travel. The two permanent magnets are set up with the positive pole up, while the electromagnet 4 must have the negative pole up. In the signal 5, only the group a is connected in the control switch 51 by z. B. the contacts on the left are closed. The magnet 3, which is not energized during free travel, is fed via contact group b.
If a rail vehicle with its receiving devices 61 to 64 now drives over the track magnets, the devices 61, 62 and 64 are controlled by the magnetic flux of the track magnets. These control processes are fed to the apparatus 65. This has the effect that the signal repetition (green light) appears on the feedback unit 655 (FIG. 3) and the apparatus returns to the basic position. However, it may be possible that, in order to increase the safety of the locomotive driver, the key 655 (FIG. 3) has to be pressed so that the apparatus returns to the basic position.
If the driver is not vigilant, or even incapable of acting, the rapid braking 66 would be triggered after a few seconds or a given distance in spite of the clear signal position.
If: the arrangement on the track according to Fig. 2 is selected, the impulses of magnets 1 and 2 must be stored until those of 3 and 4 have had the opportunity to occur. This can be done either time-dependent or path-dependent, with the path happening, the path dependency by far being preferred, especially if more magnets are attached to increase the number of terms.
The same problem also arises with the arrangement according to FIG. 1 when a further row is required. The evaluation apparatus 653 in FIG. 3 then contains a time or path element. It is clear that a large number of terms can be transferred by such an arrangement with relatively few magnets.
Since the device must be practically independent of the speed, the propagation of the fields of the track magnets must not be hindered by the housing 612 of the receiving devices 61 (FIG. 4). If the electrical conductivity is too high, the excitation field is displaced by the eddy current fields so that the ferromagnetic flux meter 611 is not influenced.
Since the geometrical expansion of both the magnets and the receiving devices is relatively small, a steady state does not occur after the higher speeds, that is, the eddy currents do not subside during the passage, so that the field of the track magnets does not occur inside the housing either can appear.
With a housing material whose specific electrical conductivity is less than.
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is, but these effects are no longer noticeable.
e thereby