Empfangseinrichtung für in periodischer Folge sich wiederholende Stromimpulse mit vorgegebener Dauer der Impulse und der Impulslücken Für die Übertragung von Befehlen und zur Mel dung von Zuständen sind in der Technik des Eisen bahnsicherungswesens schon verschiedentlich peri odisch sich wiederholende Stromimpulse angewendet worden, vor allem bei Schienenstromkreisen zur Gleisbelegt- und Gleisfreimeldung. Hierzu sind haupt sächlich Resonanzrelais mit abgestimmten, schwin genden Massen im Gebrauch. Diese mechanischen Schwinger müssen aber dauernd den ankommenden Stromimpulsen folgen, sind also einer sehr grossen Beanspruchung unterworfen.
Es sind noch Anord nungen bekannt, bei welchen eine Trägerfrequenz mit einer anderen Frequenz moduliert ist. Diese Anordnung bedingt eine zweifache Filterung, und zwar einerseits für die Trägerfrequenz und anderseits für die Modulationsfrequenz, um Störeinflüsse sei tens der Traktionsströme von der Empfangseinrich tung fernzuhalten. Ein schwerwiegender Nachteil dieser Einrichtung ist, dass die Filter nicht überwacht werden können.
Es sind auch Empfangseinrichtungen bekannt, welche auf die Impulsfolge selbst selektiv sind, so dass sie den Sicherungsanforderungen genügen. Es muss aber der Nachteil in Kauf genommen werden, dass eintreffende Störspannungen die Einrichtung so beeinflussen, dass z. B. eine Gleisbelegung vorge täuscht wird und die Strecke somit nicht ohne wei teres befahren werden darf, was sich für den Eisen bahnbetrieb sehr nachteilig auswirkt.
Ein bekanntes Verfahren ist dadurch gekenn zeichnet, dass parallel zu einem Teil einer Relais anordnung ein Transistor liegt, der von den eintref fenden Stromimpulsen gesteuert wird, wobei die Re laisanordnung derart zeitlich verzögert -arbeitet, dass sie die Arbeitsstellung nur dann einnehmen kann, wenn die zeitlichen Längen und Lücken der ein treffenden Stromimpulse der Verzögerung der Relais anordnung entsprechen.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass es nur Kurzschlüsse und Unterbrüche im Transistor als Störungen anzeigt. Wenn der Transistor hingegen infolge des Defektes einen Leitwert einnimmt, der zwischen Kurzschluss und Unterbruch liegt, so kann das zum Ansprechen des Empfängers führen, an statt zur Anzeige einer Störung.
Dieser Nachteil wird durch die vorliegende Er findung behoben.
Sie besteht im wesentlichen aus einem durch die periodischen Stromimpulse gesteuerten Transduktor in Nebenschlussschaltung (siehe Storm, Magnetic Amplifiers, 1955, Seite 125 ff.) und einer zwei Steuer kreise aufweisenden Relaisanordnung, wobei Teile der Relaisanordnung so verzögert sind, dass sie in der Arbeitsstellung nur dann verharren können, wenn die zeitlichen Längen und Lücken der eintreffenden Stromimpulse der Verzögerung entsprechen, und ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerkreis der Re laisanordnung im Steuerkreis des Transduktors, der andere Steuerkreis der Relaisanordnung im Lastkreis des Transduktors liegt.
Durch die Steuerung des Stromes im einen Steuerkreis der Relaisanordnung mittels des Stromes im anderen Steuerkreis der Relaisanordnung kann das gleichzeitige Fliessen der Erregerströme in den beiden Steuerkreisen der Relaisanordnung zwang läufig ausgeschlossen und damit ein Ansprechen der Empfangseinrichtung verunmöglicht werden.
Eine besondere Anwendung einer derartigen Empfangseinrichtung für in periodischer Folge sich wiederholende Stromimpulse betrifft eine Belegt meldeeinrichtung in Schienenstromkreisen.
Diese Schienenstromkreise müssen eine ganz be sonders hohe Störsicherheit aufweisen, da sie zur Gleisfreimeldung dienen und somit, solange sie das Gleis freimelden, das Fahren eines weiteren Zuges erlauben. Dadurch können durch unzeitiges Frei melden des belegten Gleises grosse Unglücke ent stehen. Die Gefahr unzeitiger Freimeldung ist bei diesen Stromkreisen zufolge der Traktionsrückströme bei elektrifizierten Strecken, oder aber durch vaga bundierende Ströme starker Energieverteilnetze er heblich.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine solche Empfängerschaltung in ihrer prinzipiellen Ausführung, in der der Transduk- tor 2 ein gesteuerter Transformator 24 ist. Die Re laisanordnung ist mit 3, 4 bezeichnet. Ein Wechsel stromgenerator 1 mit hohem Innenwiderstand ist an eine Wicklung 21 des Transformators angeschlossen. Eine weitere Wicklung 23, die Lastwicklung, speist über den Gleichrichter 31 ein Relais 32. Ein zweites Relais 41 ist mit der Steuerwicklung 22 in Serie ge schaltet. Die Steuerspannung, z. B. von einem iso lierten Gleisabschnitt kommend, wird an die Klem men<I>A</I> und<I>B</I> gelegt. Das Relais 41 und die Steuer wicklung 22 sind so dimensioniert, dass der Trans formator 24 bereits gesättigt ist, wenn in der Steuer wicklung 22 ein Strom fliesst, der kleiner ist als der Abfallstrom des Relais 41.
Ist der Strom durch das Relais 41 so gross, dass dieses anziehen kann, so ist der Transformator so stark übersättigt, dass er die Energie des Oszillators nicht mehr auf das Re lais 32 übertragen kann, und dadurch das Relais 32 abfällt. Wird nun die Steuerwicklung 22 mit Strom impulsen gespeist, so ist das Relais 41 während der Impulse, und das Relais 32 während der Pausen an gezogen. Um zu verhindern, dass bei Speisung mit einer Impulsfolge die beiden Relais 32 und 41 peri odisch anziehen und abfallen und um vielmehr die Speisung mit der vorgeschriebenen Impulsfolge gerade dadurch anzuzeigen, dass beide Relais 32 und 41 gleichzeitig und dauernd in der Arbeitsstellung ver harren, das heisst angezogen bleiben, werden die bei den Relais 32 und 41 verzögert.
Die Verzögerung kann beispielsweise mittels Kondensatoren 33 und 41 erfolgen und wird so bemessen, dass die beiden Relais 32 und 41 gleichzeitig angezogen sind, wenn die Dauer der Impulse und die Dauer der Lücken zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen der vorgeschriebenen Impulsfolge, den Verzögerungen entsprechen.
Selbstverständlich können an Stelle von Konden satoren andere Verzögerungsmittel elektrischer oder mechanischer Art wie Kurzschlusswicklungen auf den Relaiskernen, oder pneumatische Dämpfer in Ver bindung mit den Relaisankern usw. verwendet wer den. Bei manchen Anwendungen ist es erwünscht, den Oszillator nicht mit dem Steuerkreis zu belasten. In diesem Falle kann ein Transduktor 2 mit zwei ge steuerten Transformatoren, wie das in Fig. 2 gezeigt ist, angewendet werden.
Ein Wechselstromgenerator mit hohem Innen widerstand 1 ist an die Wicklung 2 des einen Trans formators 24 und an die Wicklung 25 des anderen Transformators 28 angeschlossen. über die in Serie geschalteten Lastwicklungen 23 und 26 der Trans formatoren 24 und 28 und über den Gleichrichter 31 wird das mit dem Kondensator 33 verzögerte Relais 32 gespeist. Das mit dem Kondensator 42 ver zögerte Relais 41 liegt in Serie mit den Steuer wicklungen 22 und 27 der Transformatoren 24 bzw. 28. Die Steuerwicklungen 22 und 27 sind derart zu sammengeschaltet, dass die Grundwelle und die un geraden Harmonischen der in diese Wicklungen 22 und 27 transformierten Oszillatorwechselspannung im Steuerkreis keine Wirkung haben können.
Transduktorschaltungen, welche die beiden Transformatoren 24 und 28 auf einem mehrschenk- ligen Kern vereinigen, sind ebenfalls bekannt.
Anstelle der beiden in den Fig. 1 und 2 ge zeigten Relais 32 und 41 kann die zur Schaltung ge hörige Relaisanordnung 3, 4 auch aus anderen Ele menten aufgebaut sein. So kann zum Beispiel ein Zweikernrelais mit zwei getrennten Spulen, jedoch mit gemeinsamem Joch und Anker verwendet wer den. Ein solches Relais hat die Eigenschaft, dass der Anker nur dann angezogen wird, wenn beide Spulen gleichzeitig und im selben Sinne erregt sind. Bei der Ausführung der Schaltung mit einem Zweikernrelais liegt die eine Relaisspule im Steuerkreis, die andere im Lastkreis des Transduktors.
Ebenso kann die Relaisanordnung aus mehr als zwei Relais bestehen; ein Teil der Relais liegt dann im Steuerkreis, der andere im Lastkreis des Trans- duktors.
Bei der Verwendung der Empfangseinrichtung im Eisenbahnsicherungswesen, insbesondere für Gleisfreimeldung, muss die Schaltung in bezug auf die Sicherheit sehr hohen Anforderungen genügen. Die Schaltungen gemäss Fig. 1 und 2 erfüllen diese Bedingungen. Ein Unterbruch in irgendeinem Strom kreis hat in beiden Schaltungen das sofortige Ab fallen eines der beiden Relais zur Folge.
Ein Kurzschluss an einer beliebigen Wicklung des Transformators auf Fig. 1 wird transformatorisch auf die Wicklung 21 übertragen, und die Wechsel spannung am Transformator bricht infolge des hohen Innenwiderstandes des Wechselstromgenerators 1 zu sammen. Dadurch fällt das Relais 32 ab.
Ein Kurzschluss an einer Wicklung eines der beiden Transformatoren in der Schaltung gemäss Fig. 2 erscheint transformatorisch wiederum an allen Wicklungen des betreffenden Transformators.
Ist der Steuerkreis für den Wechselstrom nieder- ohmig, so wird auch der andere Transformator kurz geschlossen, und das Relais 32 fällt ab. Ist der Steuer- kreis hochohmig so wird die Spannung am Relais 32 durch den Kurzschluss auf die Hälfte herabsinken. Diese Annahme der Spannung kann bei geeigneter Dimensionierung des Oszillators und mit Relais mit günstigem Halteverhältnis entweder das sofortige Abfallen des Relais 32 bewirken, oder sie kann dazu führen, dass das Relais 32, wenn es einmal abgefallen ist, z. B. infolge einer Gleisbelegung, nachher nicht mehr anzieht.
Ausser Kurzschlüssen an einer Wicklung können auch Kurzschlüsse zwischen zwei Wicklungen auf treten.
Aus der beschriebenen Funktionsweise der Emp fangseinrichtung ist ersichtlich, dass unbedingt ver hindert werden muss, dass das Relais 32 im Lastkreis infolge eines Kurzschlusses zwischen Lastwicklung und Steuerwicklung vom Steuerstrom durchflossen und zum Anzug gebracht wird. Diese Gefahr kann vermieden werden, indem die Steuerwicklungen und die Lastwicklung auf zwei verschiedenen Schenkeln des Transformatorkernes untergebracht sind.
Ausser Unterbruch- und Kurzschlusssicherheit kann noch gefordert werden, dass in einer Schaltung inner halb eines Arbeitszyklus alle Relais einmal arbeiten müssen. Wird die Empfangseinrichtung z. B. gemäss Fig. 2 zur Belegtmeldung verwendet, indem der Steuerkreis über das Gleis mit einer den Relaisver zögerungen entsprechenden Impulsfolge gespeist wird, so werden bei Nichtbelegung beide Relais an gezogen sein und bei Belegung, wenn im Steuerkreis kein Strom fliesst, fällt das Relais 41 ab; das Relais 32 hingegen bleibt angezogen. Das Relais 32 fällt also im normalen Betrieb nicht ab, sondern nur dann, wenn der Steuerkreis mit einem Störsignal, z. B. mit Dauerstrom, gespeist wird. Relais 32 arbeitet somit nur im Störungsfall. Damit auch das Relais 32 in seiner Arbeitstüchtigkeit geprüft ist, soll es bei jeder Belegung abfallen.
Dies wird nach Fig.3 dadurch erreicht, dass in den Lastkreis in Serie mit dem Relais 32 ein Arbeitskontakt 411 des Relais 41 ge schaltet wird.
Ebenso kann für andere Anwendungen erreicht werden, dass das Relais 41 bei Dauerstrom im Steuer kreis abfällt, indem parallel zu diesem Relais ein Ruhekontakt 321 des Relais 32 geschaltet wird (siehe Fig. 3 gestrichelter Stromkreis).
Bei elektrisch betriebenen Bahnen treten, wie ein gangs erwähnt, z. T. erhebliche Störspannungen durch die Traktionsströme auf, die die Impulsfolge ver fälschen und dadurch eine Gleisbelegung bei freiem Gleisabschnitt, also eine Betriebsstörung verursachen können. Zur Vermeidung solcher Betriebsstörungen wird der Gleisstromkreis am besten mit Strom impulsen gespeist, welche aus einem Wechselstrom aufgebaut sind, also pro Impuls eine bestimmte An zahl von Perioden umfasst. Dieses Vorgehen erlaubt die Anwendung von beliebig aufgebauten Filtern, die z. B. die Frequenz des für die Erzeugung der Impulse verwendeten Wechselstromes oder das Band ober- oder unterhalb der Störfrequenz durchlassen, je nach der Wahl der Frequenz für die Speisung des Schienenstromkreises.
Da die Empfangseinrichtung nur dann das Gleis freimelden kann, wenn sie selber ohne Fehler ist, und wenn die bestimmte Folge von Impulsen und Lücken eintrifft, so ist durch die Empfangseinrichtung das Filter auf Defekte über prüft.
Durch die Verwendung von mehreren, auf ver schiedene Stromfolgen abgestimmten Empfängern, ist es möglich, über den Schienenstromkreis verschiedene Begriffe zu übertragen.
Zur Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit kön nen der Empfangseinrichtung Verstärkerstufen vor geschaltet werden. Auch diese sind, wie ein even tuell vorgeschaltetes Filter, durch die Empfangsein richtung überprüft.