System zum Überwachen von in den Schienen eines Eisenbahngleises fliessenden Melde- oder Kommandoströmen Es ist allgemein üblich, die Fahrschienen eines Eisenbahngleises,zum Weiterleiten von elektrischen Signalströmen auszunutzen. Das Vorhandensein die ser Ströme in den Schienen wird in einigen Fällen dadurch festgestellt, dass Ströme bzw. Spannungen überwacht werden, die durch das magnetische Feld der Signalströme in Spulen induziert werden, welche in der Nähe der Schienen angeordnet sind. Derartige Systeme werden insbesondere benutzt, um Meldun gen oder Kommandos von den Gleisen nach den dar auf fahrenden Fahrzeugen zu übertragen. In diesem Falle sind die Spulen vorn an den Fahrzeugen ange ordnet.
Ferner ist es. möglich, auf diese Weise Gleis stromkreise ohne Isolierstösse zu überwachen. In die sem Falle sind die Spulen ortsfest unmittelbar in der Nähe der Schienen angeordnet.
Bei Eisenbahnanlagen mit elektrischer Zugförde rung werden die Fahrschienen fast immer in Verbin dung mit einem weiteren Leiter, z. B. einer sogenann ten Stromschiene oder einer Fahrdrahtleitung, be nutzt, um die Lokomotiven mit Strom zu versorgen. Hieraus ergibt sich, dass die für die Signalübertra- gung vorgesehenen Spulen auch durch magnetische Felder beeinflusst werden, die der in den Fahrschie nen fliessende Triebstrom erzeugt. Wenn für den elektrischen Förderbetrieb Gleichstrom vorgesehen ist, wird dieser meistens über ortsfeste Gleichrichter eingespeist und enthält die geradzahligen Oberwellen des Wechselstromes.
Erfolgt die elektrische Zugför- derung mittels Wechselstrom, so wird dieser Strom auf den Maschinen gleichgerichtet und der Schienen strom enthält die ungeradzahligen Oberwellen.
Es ist bekannt, Störungen der Signalübertragung durch den Triebstrom dadurch zu verringern, dass für die Signalisierung Frequenzen verwendet werden, die verschieden von den Frequenzen des Triebstro- mes und seiner Oberwellen sind. Ferner ist es be kannt, zwei gleiche Spulen vorzusehen, von denen jede induktiv von dem Strom in einer der Schienen beeinflusst wird und die mit einer derartigen Polarität in Reihe geschaltet sind, dass die von den- Signalströ- men in den beiden Spulen induzierten Spannungen sich addieren, während die von den Triebströmen induzierten Störspannungen sich kompensieren.
Diese bekannte Anordnung hat den grossen Nachteil, dass sie im Falle eines Schienenbruches unwirksam ist.
Selbst wenn für die Signalisierung ein Strom höherer Frequenz und in der Überwachungsschaltung gute Filter verwendet werden, können falsche Anzei gen ausgelöst werden, da die bei plötzlichen Ände rungen des Triebstromes in den Spulen induzierten Impulse die Filter mit ihrer Durchlassfrequenz erre gen. Die falschen Anzeigen erfolgen zwar nur vor übergehend, sie können aber trotzdem betriebsge fährdend sein.
Ein bekanntes System dieser Art zur Gleisüber wachung elektrischer Bahnanlagen ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Die beiden Schienen 1 und 2 eines Eisenbahngleises sind auf nicht dargestellten isolie renden Schwellen befestigt und mechanisch und elek trisch miteinander verbunden, wie es für Gleisstrom kreise üblich ist. An die Schienen ist ein Wechsel stromgenerator 3 für die Signalströme angeschlossen. Mit den Bezugszeichen 4 und 5 sind die Spulen von zwei Abnehmern bezeichnet, die in der Nähe der Schienen angeordnet sind und über eine bekannte Einrichtung 6 zum Filtern und/oder Verstärken mit der Einrichtung 7 zum Überwachen der Signalströme verbunden sind.
Die Pfeile 8 und 9 zeigen an, dass der Signalstrom in den Schienen zu einer bestimmten Zeit gleichzeitig in entgegengesetzter Richtung fliesst. Die Pfeile 10 und 11 zeigen die Richtung der Trieb ströme an.
Man erkennt aus diesen Pfeilen, dass die Abneh mer 4 und 5 so miteinander verbunden werden kön nen, dass die vom Signalstrom 8 bzw. 9 induzierten Spannungen die gleiche Richtung und die von den Triebströmen 10 und 11 induzierten Spannungen ent gegengesetzte Richtung haben. Normalerweise sind die Triebströme 10 und 11 fast gleich gross. Wenn aber am Punkt 12 eine Unterbrechung des Strom kreises auftritt, sinkt der Strom 10 fast auf den Wert Null und der Strom 11 wird beinahe doppelt so gross; hierbei ergeben sich die obenerwähnten Störungen.
Die vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand eine Vervollkommnung eines Systems zum Überwa chen von in den Schienen eines Eisenbahngleises fliessenden Melde- oder Kommandoströmen mittels zweier Abnehmer, von denen jeder induktiv an eine der Schienen angekoppelt ist.
Die Verbesserung, durch welche die erwähnten Störungen vermieden werden können, ist erfindungsgemäss dadurch ge kennzeichnet, dass die in den Abnehmern induzierten Spannungen den von einer oder mehreren Gleich stromquellen an die Überwachungseinrichtung abge gebenen Strom derart steuern, dass der Strom in der einen Halbperiode der induzierten Spannungen in der einen Richtung und in der anderen Halbperiode in der anderen Richtung fliesst.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Fig. 2, 3 und 4 beschrieben. Die im Zusammenhang mit diesen Ausführungsbei spielen beschriebenen Einrichtungen können auch durch andere äquivalente Einrichtungen ersetzt wer den, ohne vom Gegenstand der Erfindung frei zu sein.
Fig. 2 zeigt schematisch ein der vorliegenden Er findung entsprechendes System.
Mit den Bezugszeichen 21 und 22 sind die Fahr- schienen bezeichnet. Das Zeichen 23 bezeichnet einen Wechselstromgenerator. Die Zeichen 24 und 25 bezeichnen die beiden Abnehmer. Das Zeichen 26 bezeichnet die Einrichtung zum Filtern und/oder Ver stärken und 27 die Überwachungseinrichtung für den Signalstrom. Die Pfeile 28 und 29 zeigen die Rich tung des Signalstromes und die Pfeile 30 und 31 die Richtung des Triebstromes an.
Alle diese Einrichtungen entsprechen denjenigen der Fig. 1. Jedoch ist eine weitere Einrichtung 32 vorgesehen, die als Diskriminator bezeichnet werden kann und zwischen die Abnehmer 24 und 25 sowie die Einrichtung 26 zum Filtern und Verstärken ge schaltet ist.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Dis kriminator 32. Dieser umfasst eine Gleichstromquelle 33, zwei Kondensatoren 34 und 35, zwei Transisto ren, von denen Emitter, Basis und Kollektor mit 36, 37 und 38 bzw. 39, 40 und 41 bezeichnet sind und einen Isoliertransformator 42. Die einzelnen Einrich- tungen sind entsprechend dem in Fig. 3 dargestellten Schema elektrisch verbunden.
Der Abnehmer 24 ist an die Basis 37 und an den Emitter 36 des einen Transistors angeschlossen, wäh rend der Abnehmer 25 an die Basis 40 und den Emit- ter 39 des anderen Transistors angeschlossen ist. Unter normalen Verhältnissen und bei Freisein des Gleisabschnittes zwischen der Wechselstromquelle 23 und den Abnehmern 24 und 25 von Fahrzeugen wer den die beiden Abnehmer durch gleich grosse elek tromotorische Kräfte beeinflusst, so dass in ihnen gleiche Wechselspannungen induziert werden.
Die Verbindung dieser Abnehmer mit den Transistoren ist so gewählt, dass durch diese Spannungen in der einen Halbperiode der Emitter 36 auf ein positives Potential gegenüber der Basis 37 gebracht wird, wäh rend der Emitter 39 auf ein negatives Potential ge genüber der Basis 40 gebracht ist. Bei der folgenden Halbperiode ergibt sich der entgegengesetzte Zu stand.
Hieraus ergibt sich, dass die Basis-Kollektor- Strecke 37-38 immer leitend wird, wenn die Basis- Kollektor-Strecke 40-41 gesperrt wird und dass an- schliessend die Strecke 40-4.1 leitend wird, während die Strecke 37-38 gesperrt wird.
Die beiden Kon densatoren 34 und 35, die in Reihenschaltung von der Stromquelle 33 aufgeladen worden sind, werden daher durch das Arbeiten der beiden Transistoren abwechselnd entladen und geladen, wodurch ein Wechselstrom in der Primärwicklung des Transfor mators 42 fliesst. Der Sekundärstrom des Transfor mators 42 wird dann nach eventueller Filterung und Verstärkung in der Einrichtung 26 durch die Einrich tung 27 ausgewertet.
Im Gegensatz hierzu bewirkt das Fliessen eines Triebstromes entsprechend den Pfeilen 30 und 31, dass die beiden Transistoren gleichzeitig leitend und bei Änderung der Stromrichtung gesperrt werden. Diese Gleichzeitigkeit bewirkt, dass die Leitungsver bindung zwischen Kollektor 38 und Emitter 40 auf einem mittleren Potential bezogen auf der Strom quelle 33 bleibt und dass kein wesentlicher Strom durch die Primärwicklung des Transformators 42 fliesst. Bei einem Bruch der Schiene 21 im Punkt 43 wird der Signalstrom unterbrochen.
Infolge nicht vollkommener Isolierung der Schienen, gegen Erde, kann zwar in der Nähe des Abnehmers 25 ein schwa cher Signalstrom 28 fliessen; aber auf den Abnehmer 24 wirkt praktisch kein Signalstrom ein. Andererseits wird der Triebstrom in der Schiene 22 sehr stark und der Abnehmer 25 wird sehr stark induktiv beein- flusst. Der Transistor 39/40/41 wird leitend und be wirkt die Entladung des Kondensators 35; aber der Transistor 36/37/38 erhält an seinem Emitter 36 keine Spannung und bleibt daher dauernd gesperrt.
Hieraus ergibt sich, dass während einer sehr kurzen Zeit nach Unterbrechung der Schiene am Punkt 43 kein Strom mehr in der Primärwicklung des Trans formators 42 fliesst und die Einrichtung unempfind lich für Impulse wird, die der Triebstrom erzeugt. Die Störung macht sich daher durch eine dauernde Stromunterbrechung in der Überwachungseinrichtung 27 bemerkbar. Dies entspricht den üblichen Sicher heitsvorschriften für Eisenbahnsignalanlagen.
Es ist zu beachten, dass die Einrichtung 26 zum Filtern und/oder Verstärken vorgesehen sein kann oder nicht und dass es je nach Grösse der verfüg baren Energie vorteilhaft sein kann, diese Einrich tung entweder zwischen den Transformator 42 und die Überwachungseinrichtung 27 zu schalten, wie in Fig. 3 dargestellt, oder zwei gleiche Einrichtungen 26 vorzusehen, von denen die eine in den Stromkreis 24-36-37 und die andere in den Stromkreis 25-39-40 geschaltet ist, wie in Fig. 4 dargestellt.
Die vorstehend beschriebenen Verstärkungsein richtungen sind Transistoren, die in der sogenannten Basisschaltung betrieben werden. Es sei jedoch dar auf hingewiesen, dass sie auch in anderen bekannten Schaltungen, z. B. Emitterschaltung oder Kollektor schaltung, betrieben werden können je nachdem, wel cher Verstärkungsgrad erforderlich ist. Ferner kön nen die Transistoren durch gleichwertige Einrichtun gen, z. B. Elektronenröhren, ersetzt werden.
Ferner ist bei den beschriebenen Beispielen zum Sammeln der durch die induzierten Spannungen gesteuerten Signalströme ein Transformator vorgesehen, der zwi schen die Mitte der Reihenschaltung der Kondensato ren und die Verbindungsleitung 38-4.0 der Transi storen geschaltet ist. Diese Schaltung ist vorteilhaft; es ist aber auch möglich, den Transformator an an dere Stellen der Stromkreise zu schalten oder seine Wicklungen zu unterteilen.
System for monitoring message or command currents flowing in the rails of a railroad track It is common practice to use the rails of a railroad track to transmit electrical signal currents. The presence of these currents in the rails is determined in some cases by the fact that currents or voltages are monitored that are induced by the magnetic field of the signal currents in coils which are arranged in the vicinity of the rails. Such systems are used in particular to transmit messages or commands from the tracks to the vehicles moving on. In this case, the coils are arranged in front of the vehicles.
Furthermore it is. possible in this way to monitor track circuits without insulating joints. In this case, the coils are fixedly arranged in the immediate vicinity of the rails.
In railway systems with electrical Zugförde tion, the rails are almost always in connec tion with another conductor, z. B. a so-called th busbar or a contact wire line, be used to supply the locomotives with power. This means that the coils provided for the signal transmission are also influenced by magnetic fields that are generated by the drive current flowing in the running rails. If direct current is provided for the electrical conveying operation, this is usually fed in via fixed rectifiers and contains the even harmonics of the alternating current.
If the electric train is conveyed by means of alternating current, this current is rectified on the machines and the rail current contains the odd harmonics.
It is known that interference in the signal transmission by the drive current can be reduced by using frequencies for the signaling which are different from the frequencies of the drive current and its harmonics. Furthermore, it is known to provide two identical coils, each of which is inductively influenced by the current in one of the rails and which are connected in series with such a polarity that the voltages induced by the signal currents in the two coils are mutually exclusive add up while the interference voltages induced by the drive currents compensate each other.
This known arrangement has the major disadvantage that it is ineffective in the event of a rail break.
Even if a higher frequency current is used for signaling and a good filter is used in the monitoring circuit, false displays can be triggered because the impulses induced in the coils in the event of sudden changes in the drive current excite the filters with their pass frequency. The wrong displays occur only temporarily, but they can still be hazardous to the company's operations.
A known system of this type for monitoring electrical railroad tracks is shown schematically in FIG. The two rails 1 and 2 of a railroad track are attached to isolie-generating sleepers, not shown, and mechanically and elec trically connected to one another, as is common for track circuits. An alternating current generator 3 is connected to the rails for the signal currents. The reference numerals 4 and 5 denote the coils of two consumers which are arranged in the vicinity of the rails and are connected to the device 7 for monitoring the signal currents via a known device 6 for filtering and / or amplifying.
The arrows 8 and 9 indicate that the signal current in the rails is simultaneously flowing in the opposite direction at a certain time. The arrows 10 and 11 show the direction of the drive currents.
It can be seen from these arrows that the consumers 4 and 5 can be connected to one another in such a way that the voltages induced by the signal current 8 and 9 have the same direction and the voltages induced by the drive currents 10 and 11 have opposite directions. Normally the drive currents 10 and 11 are almost the same size. But if at point 12 an interruption of the current circuit occurs, the current 10 drops almost to the value zero and the current 11 is almost twice as large; this results in the above-mentioned disturbances.
The object of the present invention is to improve a system for the monitoring of signaling or command currents flowing in the rails of a railway track by means of two consumers, each of which is inductively coupled to one of the rails.
The improvement, through which the mentioned disturbances can be avoided, is characterized according to the invention in that the voltages induced in the consumers control the current delivered by one or more direct current sources to the monitoring device in such a way that the current is induced in one half period of the Stress flows in one direction and in the other half cycle in the other direction.
Some exemplary embodiments of the invention are described below with reference to FIGS. 2, 3 and 4. The facilities described in connection with these Ausführungsbei play can also be replaced by other equivalent facilities without being free from the subject matter of the invention.
Fig. 2 shows schematically a system corresponding to the present invention.
The running rails are denoted by the reference symbols 21 and 22. Numeral 23 denotes an alternator. The characters 24 and 25 denote the two consumers. The symbol 26 denotes the device for filtering and / or strengthen Ver and 27 the monitoring device for the signal stream. The arrows 28 and 29 show the direction of the signal flow and the arrows 30 and 31 the direction of the drive flow.
All these devices correspond to those of FIG. 1. However, a further device 32 is provided, which can be referred to as a discriminator and is connected between the consumers 24 and 25 and the device 26 for filtering and amplifying.
Fig. 3 shows an embodiment for the discriminator 32. This comprises a direct current source 33, two capacitors 34 and 35, two transistors, of which the emitter, base and collector are denoted by 36, 37 and 38 and 39, 40 and 41, respectively and an insulating transformer 42. The individual devices are electrically connected in accordance with the diagram shown in FIG.
The pickup 24 is connected to the base 37 and to the emitter 36 of one transistor, while the pickup 25 is connected to the base 40 and the emitter 39 of the other transistor. Under normal conditions and when the track section between the AC power source 23 and the customers 24 and 25 of vehicles is free, the two customers are influenced by the same amount of electrical motor forces, so that the same AC voltages are induced in them.
The connection of these consumers to the transistors is chosen so that the emitter 36 is brought to a positive potential with respect to the base 37 in one half-cycle, while the emitter 39 is brought to a negative potential with respect to the base 40. The opposite situation arises in the following half-period.
This means that the base-collector path 37-38 is always conductive when the base-collector path 40-41 is blocked and that the path 40-4.1 then becomes conductive while the path 37-38 is blocked becomes.
The two Kon capacitors 34 and 35, which have been charged in series from the power source 33, are therefore alternately discharged and charged by the operation of the two transistors, whereby an alternating current in the primary winding of the transformer 42 flows. The secondary current of the transformer 42 is then evaluated by the device 27 after any filtering and amplification in the device 26.
In contrast to this, the flow of a driving current according to arrows 30 and 31 has the effect that the two transistors are simultaneously conductive and blocked when the current direction changes. This simultaneity has the effect that the line connection between collector 38 and emitter 40 remains at an average potential based on the current source 33 and that no significant current flows through the primary winding of transformer 42. If the rail 21 breaks at point 43, the signal current is interrupted.
As a result of the rails not being completely isolated from earth, a weak signal current 28 can flow in the vicinity of the consumer 25; but practically no signal current acts on the pickup 24. On the other hand, the drive current in the rail 22 becomes very strong and the consumer 25 is influenced very strongly by inductive action. The transistor 39/40/41 becomes conductive and acts be the discharge of the capacitor 35; but the transistor 36/37/38 receives no voltage at its emitter 36 and therefore remains permanently blocked.
This means that for a very short time after the rail has been interrupted at point 43, no more current flows in the primary winding of the transformer 42 and the device becomes insensitive to pulses generated by the drive current. The disturbance is therefore noticeable in the monitoring device 27 by a permanent power interruption. This corresponds to the usual safety regulations for railway signal systems.
It should be noted that the device 26 for filtering and / or amplifying may or may not be provided and that, depending on the amount of energy available, it may be advantageous to connect this device either between the transformer 42 and the monitoring device 27, such as 3, or to provide two identical devices 26, one of which is connected to circuit 24-36-37 and the other to circuit 25-39-40, as shown in FIG.
The amplification devices described above are transistors which are operated in the so-called basic circuit. It should be noted, however, that they can also be used in other known circuits, e.g. B. emitter circuit or collector circuit, can be operated depending on the wel cher gain is required. Furthermore, the transistors can nen through equivalent Einrichtun conditions such. B. electron tubes are replaced.
Furthermore, in the examples described, a transformer is provided for collecting the signal currents controlled by the induced voltages, which is connected between the middle of the series connection of the capacitors and the connecting line 38-4.0 of the transistors. This circuit is advantageous; but it is also possible to switch the transformer at other points in the circuits or to subdivide its windings.