CH661015A5

CH661015A5 - TRACK CIRCUIT FOR TRACK MONITORING IN RAILWAY LOCKING SYSTEMS.

Info

Publication number: CH661015A5
Application number: CH431083A
Authority: CH
Inventors: Arno Dickschen; Otfried Dipl-Ing Herbst
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1982-09-02
Filing date: 1983-08-09
Publication date: 1987-06-30
Also published as: AT383555B; ATA313683A; DE3232594C2; LU84981A1; DE3232594A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleisstromkreis zur Gleisüberwachung in Eisenbahnsicherungsanlagen, bei denen eine Sendeeinrichtung über einen Gleisabschnitt' eine ..Wechselspannung an eine Empfangseinrichtung überträgt, welche die empfangene Wechselspannung unter Verwendung einer Vergleichswechselspannung mindestens nach Grösse auswertet. The invention relates to a track circuit for track monitoring in railway safety systems, in which a transmitting device transmits an AC voltage to a receiving device via a track section, which evaluates the AC voltage received using a comparison AC voltage at least according to size.

In Eisenbahnsicherungsanlagen werden zur Gleisüberwachung isolierte Gleisabschnitte verwendet, deren Schienen an dem einen Ende beispielsweise mit einer Wechselspannungsquelle verbunden sind, während am anderen Ende eine Empfangseinrichtung vorgesehen ist, beispielsweise ein Motorrelais, welches unter Verwendung der Vergleichswechselspannung den Frei- bzw. Besetztzustand des Gleises meldet. Die Auswertung der dem Motorrelais zugeführten Wechselspannung erfolgt nach Amplitude, Frequenz und Phasenlage. Das Motorrelais ist bei freiem Gleis angezogen; es fällt ab, wenn beim Besetzen des zugeordneten Gleisabschnittes die Schienen durch Fahrzeugachsen kurzgeschlossen werden. Anstelle von Motorrelais können selbstverständlich auch andere phasenempfindliche Gleisrelais eingesetzt werden. Derartige bekannte Einrichtungen sind vielfach beschrieben, vgl. DE-PS 1271749. In railway safety systems, isolated track sections are used for track monitoring, the rails of which are connected at one end to an AC voltage source, for example, while a receiving device is provided at the other end, for example a motor relay, which uses the comparative AC voltage to report the free or occupied condition of the track. The AC voltage supplied to the motor relay is evaluated according to amplitude, frequency and phase position. The motor relay is pulled up when the track is clear; it drops out when the rails are short-circuited by vehicle axles when the assigned track section is occupied. Instead of motorized relays, other phase-sensitive track relays can of course also be used. Such known devices have been described many times, cf. DE-PS 1271749.

Wechselstrom-Gleisstromkreise mit phasenselektiven Relais unterliegen jedoch der elektromagnetischen Beeinflussung durch Bahnrückströme und deren Oberwellen. Die Beeinflussungsprobleme haben sich mit der Einführung von Triebfahrzeugen mit Thyristorsteuerung in Phasenabschnitts-, Drehstrom- und Choppertechnik und mit den heute üblich gewordenen hohen Antriebsleistungen verschärft. Bei 100 Hz-Gleisstromkreisen ist besonders die sechste AC track circuits with phase-selective relays are, however, subject to electromagnetic interference from reverse currents and their harmonics. The influencing problems have become more acute with the introduction of traction vehicles with thyristor control in phase-section, three-phase and chopper technology and with the high drive powers that have become common today. In the case of 100 Hz track circuits, the sixth is particularly the

Oberwelle der 162/3 Hz-Traktion störend. Eine kritische Störbeeinflussung ist jeweils dann gegeben, wenn der betrachtete Gleisabschnitt im Bereich der Sendeeinrichtung, also an der Speiseseite, besetzt ist, so dass die von einem Störstrom herrührende Wechsel-5 Spannung ungedämpft auf die Empfangseinrichtung, also das Gleisrelais, gelangen kann. Die Störspannung kann die Höhe der bei freiem Gleisabschnitt vorhandenen Nutzspannung bei übereinstimmender Frequenz annehmen, so dass mit einer unzulässigen Freimeldung des betreffenden Gleisabschnittes gerechnet werden kann, io Nun gibt zwar die Phasenselektivität der jeweils verwendeten Empfangseinrichtung (Gleisrelais) schon einen gewissen Schutz gegen schädliche Fremdspannungen, da die Gleisrelais in der Regel einen begrenzten Arbeitsbereich innerhalb der Phasenlage der dem Gleisstromkreis zugeführten Wechselspannung und der Phasenlage der 15 Vergleichswechselspannung haben. Beim Motorrelais ergibt sich ein Arbeitsbereich von 60° bis 120°. Auf diese Weise können nur noch Störspannungen gefährlich werden, die hinsichtlich ihrer Phasenlage in dem genannten Winkelbereich liegen. Harmonic of the 162/3 Hz traction disturbing. A critical interference is given when the track section in question is occupied in the area of the transmitter, i.e. on the feed side, so that the AC voltage resulting from an interference current can reach the receiver, i.e. the track relay, undamped. The interference voltage can assume the level of the useful voltage present at a free track section with a matching frequency, so that an impermissible free signaling of the track section concerned can be expected. Now the phase selectivity of the receiving device used (track relay) already provides a certain protection against harmful external voltages, since the track relays generally have a limited working range within the phase of the AC voltage supplied to the track circuit and the phase of the comparison AC voltage. The motor relay has a working range of 60 ° to 120 °. In this way, only interference voltages that are in the angular range mentioned with regard to their phase position can become dangerous.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleisstromkreis 20 der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass hin-sitchtlich der durch die Traktion ausgelösten Oberwellen eine Immunisierung eintritt, ohne dass ein bemerkenswerter technischer Mehraufwand getrieben werden muss. The object of the invention is to improve a track circuit 20 of the type mentioned at the outset in such a way that immunization occurs with respect to the harmonics triggered by the traction, without any significant additional technical effort having to be carried out.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die 25 Wechselspannung der Sendeeinrichtung und die Vergleichswechselspannung über mit vorgegebener Periodendauer synchrongesteuerte Schalteinrichtungen geführt sind, derart, dass die Wechselspannung und die Vergleichswechselspannung hinsichtlich ihrer Phasenlagen konstant zueinander sind, sich jedoch gegenüber der Phasenlage 30 einer anderen Wechselspannung mit der vorgegebenen Periodendauer sprunghaft ändern. According to the invention, the object is achieved in that the alternating voltage of the transmitting device and the comparative alternating voltage are conducted via switching devices synchronously controlled with a predetermined period, in such a way that the alternating voltage and the comparative alternating voltage are constant with respect to one another with regard to their phase positions, but differ from the phase position 30 of another alternating voltage abruptly change the specified period.

Diesem Lösungsvorschlag liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Gleisrelais eine vorgegebene Anzugszeit TA haben und dass die bisher ermittelten Störungsdauern grösser als dieser Wert der An-35 zugszeit sind. Die Periodendauer zur synchronen Steuerung der genannten Schalteinrichtungen wird in vorteilhafter Weise kleiner gemacht als der Wert TA, z.B. 0,5 TA. This proposed solution is based on the knowledge that the track relays have a predefined starting time TA and that the fault durations determined so far are greater than this value of the starting time. The period for synchronous control of the switching devices mentioned is advantageously made smaller than the value TA, e.g. 0.5 TA.

Eine vorteilhafte Auführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Schalteinrichtungen als Polwendeschaltungen ausgeführt sind, 40 die eingangsseitig jeweils mit zwei Schienen eines Mehrphasennetzes verbunden sind. An advantageous embodiment of the invention provides that the switching devices are designed as pole reversing circuits 40, which are each connected on the input side to two rails of a multiphase network.

Es ist aber auch in vorteilhafter Weise möglich, eine an ein n-Phasennetz angeschlossene Schalteinrichtung zu verwenden, die n Ausgangsklemmen aufweist, welche mit Hilfe einer Anzahl von n2 45 Schaltgliedern mit den n Phasen des Netzes zyklisch verbunden werden, wobei die Wechselspannung und die Vergleichswechselspan-nung jeweils zwischen zwei der Ausgangsklemmen abgegriffen sind. However, it is also advantageously possible to use a switching device which is connected to an n-phase network and has n output terminals which are cyclically connected to the n phases of the network using a number of n2 45 switching elements, the alternating voltage and the comparative alternating voltage are tapped between two of the output terminals.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass an ein n-Phasennetz zwei Transformatoren angeschlossen sind, die jeweils 50 zwischen gleichartigen Ausgängen Spannungen mit einer Phasenverschiebung von 180° aufweisen, dass an die Ausgänge der Transformatoren Umschaltkontakte angeschlossen sind, derart, dass die Wechselspannung und die Vergleichswechselspannung abwechselnd dem einen bzw. dem anderen Transformator entnommen werden. 55 Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Another advantageous embodiment provides that two transformers are connected to an n-phase network, each of which has 50 voltages with a phase shift of 180 ° between similar outputs, that changeover contacts are connected to the outputs of the transformers, such that the alternating voltage and the Alternating AC voltage can be taken alternately from one or the other transformer. 55 Several exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below.

Es zeigen: Show it:

Figur 1 : einen Gleisstromkreis, bei dem die Wechselspannung und die Vergleichswechselspannung mit Hilfe zweier Polwendeschal-60 tungen zugeführt werden, 1: a track circuit in which the alternating voltage and the comparative alternating voltage are supplied with the aid of two pole reversing circuits,

Figur 2 eine Schalteinrichtung, die eine zyklische Phasenfort-schaltung für die Wechselspannung und die Vergleichswechselspannung gestattet, und FIG. 2 shows a switching device which permits a cyclical phase advancement for the AC voltage and the comparison AC voltage, and

Figur 3 eine Schalteinrichtung, die in Verbindung mit zwei 65 Transformatoren eine zyklische Phasenumkehr für die Wechselspannung und die Vergleichs Wechselspannung herbeiführt. FIG. 3 shows a switching device which, in conjunction with two 65 transformers, brings about a cyclic phase reversal for the AC voltage and the comparison AC voltage.

Das Blockschaltbild nach Figur 1 zeigt im oberen Teil einen in Fahrrichtung F befahrbaren Streckenaussschnitt mit einem einschie- The block diagram according to FIG. 1 shows in the upper part a section of the route which can be traveled in the direction of travel F with a

3 3rd

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nig isolierten Wechselstrom-Gleisstromkreis GS. Die erforderliche Gleiswechselspannung wird aus einem Drehstromnetz RST entnommen und über eine Schalteinrichtung SGI und einen Transformator T1 den beiden Schienen S1 und S2 des Gleisstromkreises GS zugeführt. Am Ende des Gleisstromkreises GS wird die bei freiem Gleis 5 vorhandene Wechselspannung mit Hilfe des Transformators T2 auf ein phasenempfindliches Gleisrelais GL gegeben, welches zu Vergleichszwecken aus dem Drehstromnetz RST noch eine Vergleichswechselspannung erhält. Diese Vergleichswechselspannung wird über eine weitere Schalteinrichtung SG2 geleitet. Diese und die io Schalteinrichtung SGI sind in der Art einer Polwendeschaltung aufgebaut. Die Kontakte XI bis X4 der Schalteinrichtung SGI und die Kontakte Y1 bis Y4 der Schalteinrichtung SG2 werden synchron durch eine Steuereinrichtung ST mit vorgegebener Periodendauer betätigt. Diese Periodendauer wird vorzugsweise so gelegt, dass sie 15 kleiner ist als der Wert der Anzugszeit TA des Gleisrelais GL, beispielsweise 0,5 TA. Somit bewirken die Schalteinrichtungen SGI und SG2 fortlaufend das sprunghafte Umschalten der Phasenlage der dem Gleisstromkreis GS zugeführten Wechselspannung sowie der dem Gleisrelais GL angebotenen Vergleichswechselspannung um 20 jeweils 180°. nig insulated alternating current track circuit GS. The required track alternating voltage is taken from a three-phase network RST and fed to the two rails S1 and S2 of the track circuit GS via a switching device SGI and a transformer T1. At the end of the track circuit GS, the AC voltage present on the free track 5 is applied to a phase-sensitive track relay GL with the aid of the transformer T2, which receives a comparison AC voltage from the three-phase network RST for comparison purposes. This comparative AC voltage is passed through a further switching device SG2. This and the io switching device SGI are constructed in the manner of a pole reversing circuit. The contacts XI to X4 of the switching device SGI and the contacts Y1 to Y4 of the switching device SG2 are actuated synchronously by a control device ST with a predetermined period. This period is preferably set so that it is 15 less than the value of the pull-in time TA of the track relay GL, for example 0.5 TA. Thus, the switching devices SGI and SG2 continuously cause the phase position of the alternating voltage supplied to the track circuit GS and the comparative alternating voltage offered to the track relay GL to be switched suddenly by 20 by 180 °.

Aufgrund der oben geschilderten Massnahmen erhält nun das Gleisrelais GL bei durch eine Störspannung beeinflusstem Gleisstromkreis GS einen Spannungsanteil, der ein Abfalldrehmoment einleitet, so dass keine unzulässige Freimeldung des besetzten Gleis- 25 stromkreises GS eintreten kann. Due to the measures described above, the track relay GL now receives a voltage component when the track circuit GS is influenced by an interference voltage, which initiates a drop-in torque, so that no unacceptable free signaling of the occupied track circuit GS can occur.

Die Spannungszuführungen über die Klemmen Kl und K2 bzw. K3 und K4 können in vorteilhafter Weise auch durch eine Schaltungsanordnung nach Figur 2 erfolgen. Zu dem Zweck werden beispielsweise die Klemmen Kl und K2 mit den Klemmen K6 und K5 30 und die Klemmen K3 und K4 mit den Klemmen K7 und K5 verbunden. Für bereits beschriebene Anlagenteile sind in der Anordnung nach Figur 2 dieselben Bezugszeichen vorgesehen worden. Zur Entkopplung ist an das dreiphasige Drehstromnetz RST ein Transformator T3 angeschlossen, an dessen Sekundärwicklungen T31, 35 T32 und T33 eine durch die Steuereinrichtung ST betätigte Schalteinrichtung SG3 liegt. Die Schalteinrichtungen SG3 hat die Aufgabe, den drei Klemmen K5, K6 und K7 zyklisch die drei Wechselspannungsphasen des Drehstromnetzes zuzuführen. Zu dem Zweck ist die Klemme K5 zyklisch über Kontakt ZIO, Z20 und Z30 <to mit den Wicklungen T31, T32 und T33 verbunden. Entsprechendes gilt sinngemäss für die Klemmen K6 und K7 sowie die diesen zugeordnete Kontakte ZÌI bis Z31 bzw. Z12 bis Z32. Diese einzelnen Kontakte, die beispielsweise zu nicht weiter dargestellten Relais gehören können, werden durch die Steuereinrichtung ST synchron mit der obengenannten Periodendauer zyklich betätigt. Bei dieser Betriebsweise werden die zum Betrachtungszeitpunkt noch geschlossenen Kontakte ZIO, ZI 1 und Z12 anschliessend geöffnet und die Kontakte Z20, Z21 und Z22 geschlossen. Nachfolgend öffnen die letztgenannten Kontakte, und die Kontakte Z30, Z31 und Z32 schliessen. Anschliessend wiederholt sich der dargestellte Schaltungszustand. Aufgrund der somit erzielten zyklischen Phasenfort-schaltung bleibt die Phasenlage zwischen der dem Gleisstromkreis GS (Figur 1) zugeführten Wechselspannung und der Vergleichswechselspannung für das Gleisrelais GL konstant; jedoch ändert sich die Phasenlage beider Spannungen periodisch in Sprüngen von jeweils 120°. The voltage supplies via the terminals K1 and K2 or K3 and K4 can advantageously also be provided by a circuit arrangement according to FIG. For this purpose, for example, terminals K1 and K2 are connected to terminals K6 and K5 30 and terminals K3 and K4 are connected to terminals K7 and K5. The same reference numerals have been provided in the arrangement according to FIG. 2 for system parts already described. For decoupling, a transformer T3 is connected to the three-phase three-phase network RST, on whose secondary windings T31, 35 T32 and T33 there is a switching device SG3 actuated by the control device ST. The switching devices SG3 have the task of cyclically feeding the three AC phases of the three-phase network to the three terminals K5, K6 and K7. For this purpose, terminal K5 is cyclically connected to windings T31, T32 and T33 via contacts ZIO, Z20 and Z30 <to. The same applies analogously to terminals K6 and K7 and the contacts ZÌI to Z31 or Z12 to Z32 assigned to them. These individual contacts, which may belong to relays, for example, not shown, are cyclically actuated by the control device ST in synchronism with the above-mentioned period. In this mode of operation, the contacts ZIO, ZI 1 and Z12, which were still closed at the time of observation, are then opened and the contacts Z20, Z21 and Z22 closed. The latter contacts then open and contacts Z30, Z31 and Z32 close. The circuit state shown is then repeated. Because of the cyclical phase advancement thus achieved, the phase position between the AC voltage supplied to the track circuit GS (FIG. 1) and the comparison AC voltage for the track relay GL remains constant; however, the phase position of both voltages changes periodically in steps of 120 °.

Anstelle der Schaltungsanordnung nach Figur 2 kann auch diejenige nach Figur 3 zum Einsatz kommen. Diese Schaltungsanordnung bewirkt für die den Klemmen Kl und K2 bzw. K3 und K4 in der Anordnung nach Figur 1 zugeführten Spannungen eine zyklische Phasenumkehr. Der Gleisstromkreis GS (Figur 1) wird über die Klemmen Kl bis K4 an die Klemmen K8 bis K10 angeschlossen. Im einzelnen sind zwei Transformatoren T4 und T5 vorgesehen, die pri-märseitig mit dem dreiphasigen Drehstromnetz RST verbunden sind. Wie die Darstellung zeigt, sind die beiden Transformatoren T4 und T5 sekundärseitig unterschiedlich geschaltet, derart, dass die Wechselspannungen vergleichbarer Ausgangsleitungen, z.B. der Leitungen LI und LIO, eine Phasenverschiebung von 180: gegeneinander haben. Dies trifft zu bei Transformatoren der Schaltgruppen DY5 und DY11. Die bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehene Schalteinrichtung SG4 hat die Aufgabe, die für den Gleisstromkreis GS (Figur 1) erforderlichen Wechselspannungen mit der vorgegebenen Periodendauer abwechselnd aus dem einen bzw. anderen Transformator T4 bzw. T5 zur Verfügung zu stellen. Zu dem Zweck sind drei Paar Umschaltkontakte Ul, U2 und U3 vorgesehen, die mittelbar durch die Steuereinrichtung ST mit der obengenannten Periodendauer betätigt werden. Instead of the circuit arrangement according to FIG. 2, the one according to FIG. 3 can also be used. This circuit arrangement effects a cyclical phase reversal for the voltages supplied to terminals K1 and K2 or K3 and K4 in the arrangement according to FIG. The track circuit GS (Figure 1) is connected to terminals K8 to K10 via terminals Kl to K4. In particular, two transformers T4 and T5 are provided, which are connected on the primary side to the three-phase three-phase network RST. As the illustration shows, the two transformers T4 and T5 are connected differently on the secondary side such that the AC voltages of comparable output lines, e.g. of the lines LI and LIO, have a phase shift of 180: against one another. This applies to transformers in vector groups DY5 and DY11. The switching device SG4 provided in this exemplary embodiment has the task of providing the alternating voltages required for the track circuit GS (FIG. 1) with the predetermined period alternately from one or the other transformer T4 or T5. For this purpose, three pairs of changeover contacts U1, U2 and U3 are provided, which are actuated indirectly by the control device ST with the above-mentioned period.

Die erfindungsgemässe Einrichtung kann auch in vorteilhafter Weise bei Sromversorgungsnetzen angewandt werden, die eine andere Phasenzahl als n = 3 haben. The device according to the invention can also be used advantageously in power supply networks that have a different number of phases than n = 3.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Track circuit for track monitoring in railway protection systems, in which a transmitting device transmits an alternating voltage to a receiving device via a track section, which evaluates the received alternating voltage using a comparative alternating voltage at least according to size, characterized in that the alternating voltage. Of the transmitting device (Tl) and the comparative alternating voltage are routed via switching devices (SGI, SG2) controlled synchronously with a predetermined period in such a way that the alternating voltage and the comparative alternating voltage are constant with respect to one another with regard to their phase positions, but change abruptly with respect to the phase position of another alternating voltage with the specified period duration.

2. Track circuit according to claim 1, characterized in that the switching devices (SG1 / SG2) are designed as pole reversing circuits, each of which is connected on the input side to two rails of a multiphase network (RST) (FIG. 1).

2nd

PATENT CLAIMS

3. Track circuit according to claim 1, characterized by a connected to an n-phase network (RST) switching device (SG3) having n output terminals (K5, K6, K7), which with the aid of a number of n2 switching elements (ZIO to Z30; ZI 1 to Z31; Z12 to Z32) are cyclically connected to the n phases of the network (RST), the AC voltage and the comparison AC voltage being tapped between two of the output terminals (K5, K6, K7) (FIG. 2).

4. Track circuit according to claim 1, characterized in that two transformers (T4; T5) are connected to an n-phase network (RST), each of which has voltages with a phase shift of 180 ° between similar outputs (LI, LIO) the outputs of the transformers (T4, T5) changeover contacts (U1, U2, U3) are connected in such a way that the AC voltage and the comparison AC voltage are taken alternately from one or the other transformer (T5, T4) (FIG. 3).