DE102013006269A1

DE102013006269A1 - Device for heating railway tracks

Info

Publication number: DE102013006269A1
Application number: DE102013006269.1A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-11
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2014-10-16

Abstract

Die Vorrichtung dient zum Beheizen von Schienen, insbesondere von Eisenbahn- oder Straßenbahnschienen 06, 07 im Bereich von Weichen. Sie weist wenigstens zwei Transformatoren als Heizstromquelle auf, die über kurze Kabel an die zu beheizenden Gleisabschnitte angeschlossen werden und diese direkt durch Stromfluss beheizen, wobei die beiden Heiztransformatoren, durch Umschaltung ihres Betriebszustandes auch zur Signalgewinnung 19i für die Gleisbelegt Erkennungsausgabe oder für eine Heizung mit herabgesetzter Leistung benutzbar sind. Eine Fahrstrommessung 19e und eine zugehörige Genzwert-Erkennung in der Steuerung 19 kann die Trafos in einen Aus-Zustand schalten, damit sie durch unsymmetrische Fahrströme 24a, 24b in den Schienen 06, 07, nicht gesättigt werden können was sonst zum Sicherungen Auslösen der Trafoabsicherungen führen könnte wenn die Fahrströme 24a, 24b unsymmetrisch durch die Schienen und damit durch die Sekundär Wicklungen der Transformatoren fließen. Die Gleisbelegt Erkennung von einem aus 3 Richtungen auf eine Weiche zufahrenden Zug kann durch geeignete Signalauswertung mit einer Steuerung so gestaltet werden, dass die selektive Belegung dieser 3 verschiedenen Gleisabschnitte ermittelt werden kann.The device is used to heat rails, in particular railway or tram rails 06, 07 in the area of switches. It has at least two transformers as a heating current source, which are connected via short cables to the track sections to be heated and heat them directly through the flow of current, whereby the two heating transformers, by switching their operating state, also for signal generation 19i for the track occupied detection output or for heating with a reduced level Performance are usable. A traction current measurement 19e and an associated limit value detection in the controller 19 can switch the transformers to an off state so that they cannot be saturated by asymmetrical traction currents 24a, 24b in the rails 06, 07, which would otherwise lead to the fuses triggering the transformer fuses could if the traction currents 24a, 24b flow asymmetrically through the rails and thus through the secondary windings of the transformers. The track occupancy detection of a train approaching a switch from 3 directions can be designed through suitable signal evaluation with a controller so that the selective occupancy of these 3 different track sections can be determined.

Description

Vorrichtung zum Beheizen von Bahn Schienen hauptsächlich im Bereich von Weichen mittels Strom Fluß durch die Schienen hindurch unter Benutzung von Heiz-Transformatoren, die wechselweise zur Beheizung auch die Gleisbelegt Erkennung ermöglichen und welche die Fahrstromweiterleitung über die Weiche mit isolierten Schienenstößen nicht behindern.Device for heating railway tracks Mainly in the area of switches by means of current Flow through the rails through the use of heating transformers, which alternately for heating also enable the tracked detection and which do not hinder the power transmission via the switch with insulated rail joints.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beheizen von Schienen, insbesondere von Eisenbahn- oder Straßenbahnschienen im Bereich von Weichen, wobei die Beheizung des zugehörigen Schienenpaares über wenigstens zwei Transformatoren erfolgt, welche jeweils Ausgangsseitig direkt mit je einem Ende des Schienenpaares verbunden sind und somit über den Stromfluss durch die Schienen diese erwärmt, wobei die beiden Transformatoren an gegenüberliegenden Schienenabschnitten angeordnet sind und ausgangsseitig in Reihe schaltbar sind, wobei auch nur ein Transformator als Stromquelle dienen kann, der den Strom durch beide Schienen schickt, wobei der andere Transformator an den gegenüberliegenden Schienen Enden dann als Strom Brücke zwischen den Schienen dient, wobei die beiden Heiztransformatoren durch entsprechende Beschaltung auch zur Gleisbelegt Erkennung dienen können, wobei für die Gleisbelegt Erkennung alle 4 bzw. 6 Schienenstöße des beheizbaren Gleisabschnitts, bzw. der Weiche isoliert sein müssen und die Fahrstromweiterleitung dann trotzdem durch den beheizten Gleisabschnitt hindurch nicht behindert wird. Soll keine Gleisbelegt Erkennung durchgeführt werden, so müssen die Gleisstösse der Schienen nicht isoliert werden.The invention relates to a device for heating rails, in particular of railway or tram rails in the range of points, wherein the heating of the associated pair of rails via at least two transformers, which are connected at the output side directly to one end of the rail pair and thus over the current flow through the rails this heats, the two transformers are arranged on opposite rail sections and the output side are connected in series, with only one transformer can serve as a power source that sends the current through both rails, the other transformer on the opposite rails Ends then serves as a current bridge between the rails, the two heating transformers can be used by appropriate wiring for track-track detection, for the track occupied detection every 4 or 6 rail joints of the heatable track section, or the W oak must be isolated and the driving current forwarding is then still not hindered by the heated track section. If no track-occupied detection is to be carried out, then the track lengths of the rails need not be isolated.

Stand der Technik:State of the art:

Zum Beheizen von Schienen im Bereich von Weichen bei Eisen- und Straßenbahnen werden bisher an die Schienen montierte elektrische Heizstäbe verwendet. Diese Heizstäbe haben im Inneren eine meist für 230 V bemessene Heizwicklung, welche zur metallischen Hülle des Heizstabes isoliert ist. Je nach Länge des Heizstabes hat dieser eine Heizleistung von 300 bis 2000 Watt. Im Fall von Frostgefahr oder Neuschneeanfall werden die Heizstäbe einer Weiche, das können 4 bis 8 Stäbe sein, an die Heizspannung gelegt. Ein Temperaturfühler, der an der Schiene befestigt ist, registriert die Schienentemperatur, die durch Ein – und Ausschalten der Heizstäbe auf einigen Graden Celsius über Null gehalten wird.
Die Einschaltzeit der Heizstäbe beträgt ca. 2 bis 10 Minuten, kann aber auch permanent erfolgen. Ein häufiges Takten verbietet sich wegen dem Verschleiß der Schaltkontakte. Während dieser Einschalt-Zeit erwärmen sich die Heizstäbe auf über 400 Grad Celsius, weil sie nur linienförmig an der Schiene anliegen und die Heizenergie hauptsächlich per Strahlung an die Schiene abgeben. Das permanente Erwärmen und Abkühlen mit Temperaturdifferenzen von über 400 Grad C, beansprucht besonders die Abdichtung der Strom-Kabeleinführung an dem Heizstab Ende, so daß diese mit der Zeit undicht wird. Wenn Wasser in das Innere des Heizstabes gelangt, verliert der Heizwendel seine Isolation zur Heizstabhülle und brennt durch die dann stattfindende Korrosion durch oder bekommt innere Kurzschlüsse oder Erdschlüsse. Außerdem werden die Heizstäbe im Bereich der Weichenzungen und deren Gleitstühle durch die Zungenbewegungen und durch die Gleisvibrationen mechanisch beschädigt.For heating rails in the area of switches in railways and trams so far mounted on the rails electric heating rods are used. These heating elements have inside a usually rated for 230 V heating coil, which is isolated to the metallic shell of the heating element. Depending on the length of the heater this has a heating capacity of 300 to 2000 watts. In case of danger of frost or fresh snow, the heating rods of a switch, which can be 4 to 8 bars, are connected to the heating voltage. A temperature sensor, which is attached to the rail, registers the rail temperature, which is kept above zero by switching the heating elements on and off at a few degrees Celsius.
The switch-on time of the heating rods is about 2 to 10 minutes, but can also be permanent. Frequent clocking is prohibited because of the wear of the switching contacts. During this switch-on time, the heating elements heat up to over 400 degrees Celsius, because they lie only linearly on the rail and emit the heating energy mainly by radiation to the rail. The permanent heating and cooling with temperature differences of over 400 degrees C, particularly claims the sealing of the power cable inlet to the heating element end, so that it is leaking with time. When water enters the interior of the heating element, the heating coil loses its insulation to the heating element envelope and burns through the then taking place corrosion or get internal short circuits or ground faults. In addition, the heating elements in the area of the blade tongues and their sliding chairs are mechanically damaged by the tongue movements and by the track vibrations.

Die Energieübertragung vom Heizstab auf die zu beheizende Schiene, ist aufgrund der nur linienförmig an der Schiene anliegenden Heizstäbe nur unvollkommen. Die Heizenergie gelangt deshalb zum großen Teil nicht an die Schiene die es zu erwärmen gilt, sondern geht an die Umgebung verloren. Die elektrische Energie muß deshalb in größerer Menge aufgebracht werden, als zur Erwärmung der Schienen im Weichenabschnitt nötig wäre, wenn die Energie ohne nennenswerte Verluste in die Schienen gelangen könnte.
Die bisher benötigte elektrische Heizleistung für eine Weiche schwankt je nach deren Länge von 3,5 bis 23 Kilowatt. Dazu wird eine Anzahl zwischen 2 und 16 Heizstäben benötigt.The energy transfer from the heating element to the rail to be heated, is only imperfect due to the only linearly applied to the rail heating elements. The heating energy therefore does not reach the rail to be heated, but is lost to the environment. The electrical energy must therefore be applied in a larger amount than would be necessary for heating the rails in the turnout section, if the energy could reach the rails without appreciable losses.
The previously required electrical heating power for a turnout varies depending on their length from 3.5 to 23 kilowatts. This requires a number between 2 and 16 heating elements.

Zur Erwärmung der Schienen sind auch Gasbrenner bekannt die an den Schienen neben der Weiche angebracht werden.For heating the rails and gas burners are known to be mounted on the rails next to the switch.

Es gibt auch zahlreiche Varianten von elektrischen Heizstäben und Befestigungsklammern für die Heizstäbe an den Schienen. Die Heizwendel können auch scheibenförmig sein und seitlich von außen an den Schienen angebracht sein.
Immer ist jedoch die Beheizung indirekt, das heißt im Innern des meist metallischen Heizstabes befindet sich ein Heizwiderstand der durch elektrischen Strom einer meist 230 V großen Spannungsquelle erwärmt wird.
Es ist auch eine Beheizung der Schienen mit dünnen wasserführenden Rohren bekannt.There are also numerous variants of electric heating rods and mounting brackets for the heating rods on the rails. The heating coil can also be disc-shaped and be attached laterally from the outside to the rails.
However, the heating is always indirect, that is inside the most metallic heating element is a heating resistor which is heated by electrical current of a mostly 230 V voltage source.
It is also known to heat the rails with thin water-bearing pipes.

Eine frühere Erfindung DE 199 52 445 A1 des Erfinders zeigt die Beheizung über einen Hochstromheizleiter, der an Stelle der 230 V Heizstäbe auf dem Schienenfuß liegt und dessen Strom durch die Schiene zur Anschluß Stelle zurückgeleitet wird, wobei für jede einzelne Schiene ein eigener Trafo nötig ist, der zweckmäßigerweise direkt neben den Schienen installiert werden sollte.
Es ist auch bekannt, dass zum Beispiel in skandinavischen Ländern sogenannte 48 V Volt Niedervolt Heizstäbe über Trenntrafos betrieben werden, die in geeigneten Gehäusen direkt neben den Gleisen vergraben sind.
Zur Fehlererkennung ob Heizstäbe undicht werden und damit ihre Isolation gegen Erde verlieren und bald korrodieren, dient ein Isolationswächter, welcher die Heizstäbe einer Weiche überwacht und Signal gibt wenn ein Heizstab defekt geht. Der Isolationswächter sitzt bei den Schaltrelais im Steuerschaltschrank. Wünschenswert wäre die Erkennung des Fehlers von jedem einzelnen Heizstab, was aber aus Kostengründen meist nicht realisiert wird.
Ein Sogenannter Weichenheizschütz, vom Anmelder vor Jahren entwickelt, der die Funktion der Weichenheizstäbe auch Isolation, Unterbrechung und Kurzschluß überwacht wird in geringem Umfang von der Bahn eingesetzt.An earlier invention DE 199 52 445 A1 The inventor shows the heating via a Hochstromheizleiter, which is in place of the 230 V heating elements on the rail and its current through the rail is returned to the connection point, with a separate transformer is required for each rail, which should be conveniently installed directly next to the rails.
It is also known that, for example, in Scandinavian countries, so-called 48 V volt low-voltage heating rods are operated via isolating transformers, which are buried in suitable housings directly next to the tracks.
To detect faults whether heating rods are leaking and thus lose their insulation against earth and corrode soon, an insulation monitor is used, which monitors the heating elements of a switch and gives signal when a heating element is defective. The insulation monitor is located at the switching relays in the control cabinet. It would be desirable to detect the error of each heating element, but this is usually not realized for cost reasons.
A so-called point contactor developed by the applicant years ago, which monitors the function of the Weichenheizstäbe also insulation, interruption and short circuit is used to a small extent by the railway.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestattet die Heizenergie mit wenig Abstrahl-Verlusten in den zu beheizenden Gleisabschnitt einzubringen und die eine wesentlich größere Lebensdauer hat als sie die bisherigen Heizvorrichtungen haben und unter allen Bedingungen zuverlässig, wartungsfrei und verschleissfrei arbeitet und die sichere Gleisbelegterkennung mit einfachen Mitteln gestattet.Object of the present invention is to provide a device which allows the heating energy with little radiation losses in the track section to be heated and has a much longer life than they have the previous heaters and reliable, maintenance-free and wear-free under all conditions works and allows the secure track document recognition with simple means.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die Schienen selber nun vollständig ohne einen separaten Heizleiter zu benutzen, alleine durch den durch sie durchgeleiteten Strom erwärmt werden, der von mindestens 2 Transformatoren auf kurzem Weg direkt in ein Schienenpaar gespeist wird, wobei mit Strömen im Bereich von 500 bis 2000 Ampere die Schienen mindestens um cirka 30 Grad C erwärmt werden können, wie es Tests an einer einzelnen Schiene im Jahre 2002 bei der Deutschen Bahn AG in Hannover ergeben haben. – Beim einem Test bei der DB-AG wurde das eine Ende der Sekundärwicklung vom Heiztransformator über ein kurzes Kabel an das eine Schienen Ende und das andere Ende über ein 12 m langes Kabel an das andere Schienen Ende angeschlossen, was seinerzeit mit großen Verlusten an den Kabeln verbunden war die in ihrer Höhe im Bereich der Schienenheizleistung selber lagen und dabei trotzdem die Schienen um über 30 Grad Celsius erwärmt hat. –
Die Erfindung vermeidet diese Kabelverluste nun fast vollständig, weil der Heiz-Strom von den Transformatoren auf kürzestem Wege in die Schienen gelangt. Die Schienen können zusätzlich an ihrer Außenseite thermisch isoliert werden, was die Auskühlung reduziert und weitere Heizenergie einspart.To solve this problem, it is proposed that the rails themselves now be used completely without a separate heating conductor, be heated solely by the current passed through them, which is fed by at least 2 transformers on a short path directly into a pair of rails, with currents in the area from 500 to 2000 amperes, the rails can be heated at least by about 30 degrees C, as tests on a single rail in 2002 at the Deutsche Bahn AG in Hanover have shown. - In a test at the DB AG, one end of the secondary winding from the heating transformer was connected via a short cable to the one rail end and the other end via a 12 m long cable to the other rail end, which at that time with large losses to the Cable was connected in their height in the area of the rail heating power itself lay and still heated the rails by over 30 degrees Celsius. -
The invention now almost completely eliminates these cable losses because the heating current from the transformers reaches the rails by the shortest route. In addition, the rails can be thermally insulated on the outside, which reduces cooling and saves additional heating energy.

Durch diese Vorrichtung wird insbesondere erreicht, daß einerseits die Heiz-Energieverluste an die Umgebung verringert werden und daß trotzdem auch das zwischen der Weichen-Zungen Schiene und der Schiene liegende Eis zuverlässig entfernt wird, ohne daß dazu ein separater Heizstab benötigt wird. Außerdem beträgt die Lebensdauer dieser Heizeinrichtung ein Vielfaches der bisher verwendeten Heizstäbe, weil diese komplett entfallen, ein Trafo als verschleissfrei gilt und die Anschlusstechnik mit den Kabeln großen Querschnitts äußerst robust ist und der bereits praktizierten Anschlusstechnik entspricht.By this device is achieved in particular that, on the one hand, the heating energy losses are reduced to the environment and that nonetheless, the ice lying between the switch points rail and the rail is reliably removed without the need for a separate heating element. In addition, the life of this heater is a multiple of the previously used heating elements, because these are completely eliminated, a transformer is considered to be wear-free and the connection technology with the cables of large cross-section is extremely robust and corresponds to the already practiced connection technology.

Beschreibung:Description:

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht dabei vor, dass von den beiden Heiztransformatoren 01 und 02, zum Beispiel ein Transformator 02 entweder als Kurzschlussbrücke zwischen den Schienen an einem Ende des Geleises dienen kann, wobei der andere Transformator 01 den Strom am anderen Ende des Geleises in beide Schienen speist oder dass beide Transformatoren Strom durch die Schienen leiten was dann die Heizleistung vergrößert. Es kann jedoch auch der Transformator 01 als Kurzschlussbrücke dienen und der Transformator 02 den Heizstrom einspeisen.A preferred embodiment provides that of the two heating transformers 01 and 02 , for example, a transformer 02 can serve either as a shorting bridge between the rails at one end of the track, with the other transformer 01 the current at the other end of the track feeds into both rails or that both transformers conduct current through the rails which then increases the heating power. However, it can also be the transformer 01 serve as a shorting bridge and the transformer 02 feed in the heating current.

Damit ein Schienenstück von üblicherweise weniger als 20 Meter Länge selbst als Heizwiderstand wirken kann und die elektrische Heiz-Energie ohne große Verluste in die Schienen eingebracht werden kann, muß der elektrische Innen-Widerstand der elektrischen Heiz-Stromquelle, deutlich geringer sein als der elektrische Widerstand des Schienenstückes selbst. Die elektrische Spannung der Heizstromquelle beträgt nur wenige Volt bei Heiz-Strömen von 500 bis 2000 Ampere. Das wird mit verlustarmen Transformatoren erreicht, welche die Netzspannung von 230 bis 460 V bei 50 oder 16 Herz auf die Heizspannung von wenigen Volt herunter transformieren und dabei Ströme auf der Sekundärseite von bis zu zweitausend Ampere oder mehr abgeben können. Vorzugsweise sind dazu Ringkerntrafos geeignet, die nur eine Primärwicklung haben und deren Sekundärwicklung durch das Kabel zu den Schienen hergestellt wird indem es mit wenigen Windungen durch das große Kernloch des Trafos gewickelt wird. Solche Transformatoren hat der Erfinder schon mehrfach bei Kunden für zum Beispiel Werkzeugheizungen angewendet.
Die Heizleistung kann mit der neuen Vorrichtung zum Beispiel nur noch die Hälfte der bisher benötigten Heizleistung betragen, weil die Abstrahlverluste im Gegensatz zu Heizstäben geringer sind, so daß elektrische Energie gespart werden kann.
Die Aufheizzeiten sind ebenfalls geringer als bisher, weil während dem Heizvorgang von der Schiene als Heizelement, aufgrund der geringeren Oberflächentemperatur weniger Energie an die Umgebung abgestrahlt wird als es bisher beim Heizstab der Fall war, weil die Abstrahlverluste mit dem Quadrat der Temperatur einhergehen.Thus, a rail section of usually less than 20 meters in length can act as a heating resistor and the electrical heating energy can be introduced without great losses in the rails, the electrical resistance of the electrical heating power source must be significantly lower than the electrical resistance The electrical voltage of the heating current source is only a few volts at heating currents of 500 to 2000 amperes. This is achieved with low-loss transformers, which can transform the mains voltage from 230 to 460 V at 50 or 16 Herz down to the heating voltage of a few volts and thereby can deliver currents on the secondary side of up to two thousand amperes or more. Preferably toroidal transformers are suitable to have only a primary winding and the secondary winding is made by the cable to the rails by being wound with a few turns through the large core hole of the transformer. The inventor has already applied such transformers several times to customers for, for example, tool heaters.
The heating power can be with the new device, for example, only half of the previously required heating power, because the radiation losses are lower in contrast to heating elements, so that electrical energy can be saved.
The heating times are also lower than before, because during the heating process of the rail as a heating element, due to the lower surface temperature less energy is radiated to the environment than was previously the case with the heating element, because the radiation losses associated with the square of the temperature.

Die beiden Heiz-Transformatoren 01 und 02 werden zweckmäßigerweise neben den zu beheizenden Schienen 06 und 07 oder in der Mitte zwischen den Schienen des zu beheizenden Gleisabschnitts an den gegenüberliegenden Enden des Gleisabschnitts angebracht und dafür jeweils in ein geeignete Gehäuse eingebaut. Die beiden Heizstromleitungen eines jeden Transformators verlaufen dann auf kurzem Wege zur linken und zur rechten Schiene und sind dort mit den Schienen gut leitend, nach dem Stand der Technik elektrisch verbunden.
Einer der Transformatoren für die Heizströme kann aber auch unterhalb des Verschlußfaches der Weiche eingebaut sein. Damit trägt seine zwar geringe Verlustenergie zum Beheizen dieses Faches bei und dieses braucht nicht mehr extra beheizt zu werden. Die Stromzuleitung an die beiden feststehenden Schienen, nicht der Weichen-Zunge geschieht über kurze flexible Kabel direkt innerhalb des Verschlußfachbereichs.
Die Verbindungen der Stromanschlußkabel an die Schienen sind ähnlich den Fahrstromanschlüssen an den Schienen ausgeführt und können durch Klemm- oder Schraubverbindungen hergestellt werden. Die Ströme durch diese Fahrstrom-Verbindungen liegen in ihrer Höhe im Bereich der nötigen Heizströme.The two heating transformers 01 and 02 are expediently next to the rails to be heated 06 and 07 or mounted in the middle between the rails of the track section to be heated at the opposite ends of the track section and for each installed in a suitable housing. The two Heizstromleitungen of each transformer then run a short distance to the left and to the right rail and are there well-conductive with the rails, electrically connected to the prior art.
However, one of the transformers for the heating currents can also be installed below the lock compartment of the switch. Thus, its low energy loss contributes to the heating of this compartment and this does not need to be heated extra. The power supply to the two fixed rails, not the switch tongue is done via short flexible cable directly within the lock compartment.
The connections of the power supply cable to the rails are similar to the traction power connections on the rails and can be made by clamping or screw connections. The currents through these traction current connections are in their height in the range of the necessary heating currents.

Für die Gleisbelegterkennung müssen alle Schienenstücke des beheizten Gleis- oder Weichen-Abschnitts, zu den Schienenfortsetzungen links und rechts zum Zweck der Gleisbelegt Erkennungs-Signalgewinnung isoliert sein. Bei einer Weiche sind dann mindestens 6 Isolierstücke zwischen den Schienen nötig. Isolierstöße 10a–d und 10e1 und 10e2.
Soll jedoch keine Gleisbelegt Erkennung über die Transformatoren 1 und 2 durchgeführt werden, so müssen die Schienenstöße nicht isoliert werden, da der Heizstrom im Wesentlichen nur zwischen den beiden Transformatoren hin und her fließt. Nebenschlüsse durch andere Schienenkreise, wie zum Beispiel Kreuzungen, befinden sich in der Regel weiter entfernt vom Heizkreis und verursachen damit nur geringe Neben Ströme die dann nicht im Heizkreis fließen.For track document recognition, all rail sections of the heated track or points section must be isolated to the track continuation on the left and right for the purpose of the track-occupied recognition signal acquisition. For a switch then at least 6 insulating pieces between the rails are necessary. Insulated 10a -D and 10e1 and 10e2 ,
However, no track occupancy detection across the transformers 1 and 2 are performed, so the rail joints do not need to be isolated, since the heating current essentially flows only between the two transformers back and forth. Shunts through other rail circuits, such as intersections, are usually located farther away from the heating circuit and thus cause only minor side currents which then do not flow in the heating circuit.

Die Steuerung und Dosierung der Heizenergie geschieht zweckmäßigerweise durch die Dauer des Ein- und Ausschaltens der Transformatoren auf deren Primärseite.
Soll einer der beiden Transformatoren, für eine schwächere Heizstufe zum Zweck der Stromüberleitung auf das rückleitende Schienenstück ausgangsseitig gebrückt werden, so kann das auf einfache Weise dadurch erreicht werden, indem der Transformator auf seiner Primärseite gebrückt wird. Die Sekundärseitige Wicklung des primär kurzgeschlossenen Trafos besitzt dann lediglich den ohmschen Widerstand der Wicklung, bzw. der Kabel zu den Schienen. Der Widerstand der Primärwicklung wird dabei durch Quadrat der hohen Übersetzung dividiert und trägt damit kaum zu den Wirkverlusten bei.The control and metering of the heating energy is expediently done by the duration of the switching on and off of the transformers on the primary side.
If one of the two transformers to be bridged on the output side for a weaker heating stage for the purpose of power transfer to the returning rail section, this can be achieved in a simple manner by the transformer is bridged on its primary side. The secondary-side winding of the primary short-circuited transformer then has only the ohmic resistance of the winding, or the cable to the rails. The resistance of the primary winding is divided by square of the high ratio and thus hardly contributes to the active losses.

Eine sekundärseitige Absicherung des Trafos ist nicht nötig, weil der Trafo nach den Verfahren der patentierten Trafoschaltrelais ohne Einschaltstromstoß geschaltet wird und deshalb auf der Primärseite nur auf seinen Nennstrom abgesichert werden kann, was die Betriebssicherheit deutlich erhöht, bzw. überhaupt das Schalten der Transformatoren ohne Sicherungsauslösen oder Kontaktverschleiß erst ermöglicht. Siehe zum Beispiel das Patent DE 4217866 des Erfinders.A secondary-side fuse of the transformer is not necessary because the transformer is switched according to the procedures of the patented transformer relay without inrush current and therefore can be secured on the primary side only to its rated current, which significantly increases the reliability, or even switching the transformers without fuse tripping or contact wear only possible. See, for example, the patent DE 4217866 of the inventor.

Beide Heiz-Trafos können weit entfernt von ihrem Einbauort, im Schaltschrank unmittelbar vor der Trafoabsicherung und dem gemeinsamen primärseitigen Stromsensor primärseitig parallelgeschaltet werden und auch von nur einem Trafoschaltrelais zusammen eingeschaltet werden, wenn die Zweistufigkeit nicht benötigt wird. Genauso kann jeder einzelne Trafo mit einem eigenen Trafoschaltrelais eingeschaltet werden. Die Trafos sind in getrennten Gehäusen neben oder zwischen den Schienen eingegraben. Die Zuleitung zu der Primärseite der Trafos erfolgt über übliche verstärkt isolierte und geschützt verlegte Gummie Kabel, wie sie im Bahnbetrieb üblich sind.Both heating transformers can be connected in parallel on the primary side far away from their place of installation, in the control cabinet immediately before the transformer protection and the common primary-side current sensor and can also be switched on by just one transformer switch-off relay if two-stage operation is not required. Likewise, each individual transformer can be switched on with its own transformer switch-on relay. The transformers are buried in separate housings next to or between the rails. The supply line to the primary side of the transformers via conventional reinforced insulated and protected laid rubber cables, as they are common in railway operations.

Mit Gleisbelegt Erkennung: Ein Stromsensor 18 in der Zuleitung für eine oder beide Trafo Primärseiten 0la und 02a der beiden Trafos erlaubt es, die Gleisbelegt Erkennung zusammen mit der Spannungsmessung auf der Primärseite oder Sekundärseite des zweiten Trafos 02, der dann als Aus-Speisetrafo geschaltet ist, auf sehr sichere Art auszuführen, weil die so gewonnenen Signale 19g und 18a sich deutlich vom Störhintergrund unterscheiden und eindeutig nur vom Kurzschluß einer Radachse 23 über dem Gleisabschnitt abhängen. Es ist darüber hinaus sogar möglich mit einer geeigneten Steuerung 19 die Richtung und das Gleis eines anfahrenden Zuges zu erkennen.With tracked detection: A current sensor 18 in the supply line for one or both transformer primary sides 0LA and 02a The two transformers allow the track occupied detection together with the voltage measurement on the primary side or secondary side of the second transformer 02 , which is then connected as an off-feed transformer to perform in a very safe way, because the signals thus obtained 19g and 18a clearly different from the background noise and clearly only from the short circuit of a wheel axle 23 depend on the track section. It is In addition, even possible with a suitable controller 19 to recognize the direction and the track of an arriving train.

Die Ablaufsteuerung 19, die Trafoschaltrelais 16, 17, die Brückrelais 15, 20, die Absicherung, die Spannungsmessung 19g und der Trafo-Stromsensor 18 können weit entfernt von den Transformatoren in einem Schaltschrank in der Schaltwarte sitzen. Über den Verlauf des durch Strom- und Spannungsmessung auf der Trafoprimärseite ermittelbaren elektrischen Widerstandes des Heizkreises, kann bei bekanntem Temperaturkoeffizient der Schiene die mittlere Temperatur an der Schiene ermittelt werden. Ein Temperaturfühler an der Schiene kann dann entfallen, bzw. dient zur redundanten Überwachung und muß nicht zur Temperaturregelung dienen. Die Anlagensicherheit wird damit weiter erhöht.The flow control 19 , the transformer relay 16 . 17 , the bridge relay 15 . 20 , the hedge, the voltage measurement 19g and the transformer current sensor 18 can sit far away from the transformers in a control cabinet in the control room. On the course of the determined by current and voltage measurement on the transformer primary side electrical resistance of the heating circuit, the average temperature can be determined on the rail with a known temperature coefficient of the rail. A temperature sensor on the rail can then be omitted, or serves for redundant monitoring and does not have to serve for temperature control. Plant safety is thus further increased.

Die Spannungsmessung zur Gleisbelegterkennung kann auch über eine Fühlerleitung an jedem einzelnen Heizkreis Trafo Primärseitig oder sekundärseitig geschehen. Damit ist dann zusammen mit der Primär-Strommessung eine mehr als ausreichend genaue Heizkreis-Widerstandsbestimmung möglich.The voltage measurement for track document recognition can also be done via a sensor line on each individual heating circuit transformer on the primary or secondary side. Thus, a more than sufficiently accurate heating circuit resistance determination is then possible together with the primary current measurement.

Im Verlauf der Weichenheizanlage sind mit der neuen Erfindung wesentlich weniger einzelne Kabel und Klemmen und Verteilerkästen, wie sie für die Weichenheizstäbe an einer Weiche nötig waren, installiert, was die Anlagensicherheit erhöht und die Wartung vereinfacht. Die Querschnitte der elektrischen Anschlußmittel und Kabel an die Schienen, für deren Beheizung, sind so groß, daß eine Beschädigung im laufenden Betrieb oder beim Gleisstopfen praktisch nicht auftreten kann. Die Fahrstromanschlüsse sind in ähnlicher Art und Weise ausgeführt.In the course of the point heating system with the new invention much fewer individual cables and terminals and distribution boxes, as they were required for the Weichenheizstäbe to a switch installed, which increases the plant safety and simplifies maintenance. The cross sections of the electrical connection means and cables to the rails, for their heating, are so large that damage during operation or during the track plug practically can not occur. The traction power connections are carried out in a similar manner.

Durch diese Niedertemperaturheizung ohne die heißen Heizstäbe verdampft das Schmierfett auf den Weichen-Zungengleitstühlen weniger schnell, was wiederum weniger Wartung der Weichen erfordert.Due to this low-temperature heating without the hot heating rods, the grease evaporates less quickly on the switch tongue glide chairs, which in turn requires less maintenance of the switches.

Bei Schäden an der Fahrleitung mit anschließendem Herunterfallen des Fahrdrahtes auf die Schienen kam es in der Vergangenheit zu Zerstörungen an den Heizstäben und deren Schaltrelais, hervorgerufen durch die dann hohe Differenzspannung zwischen den Schienen einerseits und der Bezugserde in der Schaltwarte andererseits.
Die Trafosekundärwicklung kann auf einfache Art und Weise durch geeignete Materialien und genügend Abstand zum Trafokern und der Primärspule so gut isoliert werden, daß sie um mehrere tausend Volt gegen Erde oder gegen die Primärspule ohne Schäden am Trafo und am primärseitigen Schaltrelais durch diesen Fahrdrahtunfall oder durch Blitzeinschläge in die Schienen angehoben werden kann. Zweckmäßigerweise können dafür sogenannte voll vergossene Ringkern Trafos verwendet werden, die nur das Kernloch frei lassen für die Kabel der Sekundärwicklung. Siehe zum Beispiel die Hochstrom Erregertransformatoren der Fa. Ruhstrat in Bovenden. Die Sekundärwicklung der Trafos kann auf einfache Weise derart gestaltet werden, dass die Starkstrom Anschlusskabel von den Trafos zu den Schienen selbst als Wicklung dienen, indem sie bei einem zum Beispiel Ringkerntrafo einige Male durch das Kernloch gewickelt wird. Typisch sind bei den erforderlichen Trafogrößen mit Windungsspannungen von 1,5 Volt bis 2 Volt pro Windung, dann je nach Schienenlänge nur 2 mal 3 bis 2 mal 4 Windungen der dicken Kabel an jedem einzelnen Trafo.Damage to the overhead contact line with subsequent dropping of the contact wire on the rails, it was in the past to destruction of the heating elements and their switching relay, caused by the then high differential voltage between the rails on the one hand and the reference ground in the control room on the other.
The transformer secondary winding can be isolated in a simple manner by suitable materials and sufficient distance to the transformer core and the primary coil so well that they by several thousand volts to earth or against the primary coil without damage to the transformer and the primary-side switching relay by this trolley accident or lightning strikes can be lifted into the rails. Conveniently, so-called fully encapsulated toroidal transformers can be used, leaving only the core hole free for the cables of the secondary winding. See, for example, the high-current excitation transformers from Ruhstrat in Bovenden. The secondary winding of the transformers can be easily designed such that the power connection cables from the transformers to the rails themselves serve as a winding by being wound a few times through the core hole in, for example, a toroidal transformer. Typical are the required transformer sizes with winding voltages of 1.5 volts to 2 volts per turn, then depending on the rail length only 2 times 3 to 2 times 4 turns of the thick cable to each transformer.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der folgenden Zeichnungen 1–4 näher erläutert.Additional embodiments of the invention are set forth in the further subclaims. In the following, the invention with its essential details will be described with reference to the following drawings 1 - 4 explained in more detail.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung:Detailed description of the invention:

Es zeigt:It shows:

1 eine Ansicht der Vorrichtung und ihrer Wirkungsweise für den Heizbetrieb der Schienen, ohne Fahrstrommessung. 1 a view of the device and its operation for the heating operation of the rails, without driving current measurement.

2 eine Ansicht der kompletten Vorrichtung, für Heizbetrieb mit Fahrstrommessung und zusätzlicher Gleisbelegt Erkennung. 2 a view of the complete device, for heating operation with driving current measurement and additional track-occupied detection.

3 eine Ansicht der Vorrichtung wie sie nur zum Gleisbelegt Erkennen benutzt wird. 3 a view of the device as it is only used to detect track occupancy.

4 eine Ansicht der Stromkreise an einer tatsächlichen Weiche. 4 a view of the circuits on an actual switch.

Eine in 1 gezeigte Vorrichtung dient zum direkten Beheizen eines Schienenpaares 06 und 07, alleine über den Stromfluss durch die Schienen hindurch, für Eisen- oder Straßenbahnen, die mit Wechsel oder Gleichspannung für die Fahrmotoren betrieben werden. Die Zuführung des Heizstromes von den Transformatoren 01 und 02 zu den Schienen geschieht von deren Sekundärseiten 01b, 01c, bzw. 02b, 02b, die als Wickel mit wenigen Windungen dargestellt sind und über die kurzen Kabel links und recht in 1 an die Heiozzonenenden der Schienen 06 und 07 angeschlossen sind, wobei die Transformatorprimärseiten 01a und 02a so verschaltet sind, dass sich die Sekundärspannungen im Heizkreis addieren wenn beide Transformatoren 01 und 02 primärseitig an der Netzspannung 25 liegen. An den Schienen liegen dann die in Reihe geschalteten Heizspannungen 06a und 07a an. Soll nur mit der halben Leistung beheizt werden, so ist beispielsweise nur der Trafo 01 über das Trafoschaltrelais 17 eingeschaltet und der Trafo 02 wird primärseitig über das Relais 15 gebrückt, wobei das Trafoschaltrelais 16 ausgeschaltet ist. Die Sekundärwicklung des Trafo 02 wirkt dann wie ein Kurzschluß auf der linken Seite in 1 zwischen den Schienen 06 und 07, wodurch der Heizstrom ungehindert vom Trafo 01 aus gesehen in einer Schiene zu dieser schaltbaren Kurzschluß Brücke hin und in der anderen Schiene wieder zum Trafo 02 zurück fließen kann. Die Isolierstöße 10c, 10a, 10b, 10c, werden an einem Gleistück ohne Weichenzungen nur dann benötigt wenn eine Gleisbelegt Erkennung mit den Transformatoren 01 und 02 durchgeführt werden soll. Die Isolierstöße verhindern einen Nebenschluß der Heizstrecke und der Gleisbelegt Signale durch die Zu und Abführenden Gleise. An einer echten Weiche jedoch, siehe 4, sind die Isolierstöße auch ohne die Gleisbelegt Erkennungseinrichtung nötig, damit Nebenströme durch die die Schienen berührenden Weichenzungen vermieden werden, welche den Stromfluss nach außerhalb der Heizzone verlagern. An in 1 The device shown serves for direct heating of a rail pair 06 and 07 , alone on the flow of current through the rails, for iron or trams, which are operated with AC or DC voltage for the traction motors. The supply of the heating current from the transformers 01 and 02 to the rails happens from their secondary sides 01b . 01c , respectively. 02b . 02b , which are shown as winding with few turns and over the short cables left and right in 1 to the Heiozzonen ends of the rails 06 and 07 are connected, the transformer primary sides 01a and 02a are connected so that the secondary voltages in the heating circuit add up when both transformers 01 and 02 primary side at the mains voltage 25 lie. On the rails are then connected in series heating voltages 06a and 07a at. Should be heated only with half the power, so for example, only the transformer 01 via the transformer switch relay 17 switched on and the transformer 02 is on the primary side via the relay 15 bridged, whereby the transformer switch relay 16 is off. The secondary winding of the transformer 02 then acts like a short on the left in 1 between the rails 06 and 07 , whereby the heating current unhindered by the transformer 01 seen in a rail to this switchable short bridge back and in the other rail back to the transformer 02 can flow back. The insulating joints 10c . 10a . 10b . 10c , are needed on a track without switch points only if a tracked detection with the transformers 01 and 02 to be carried out. The insulating joints prevent shunting of the heating section and the track occupied signals through the incoming and outgoing tracks. On a real turnout, however, see 4 , Insulating collisions are required even without the track-occupied detection device, so that side currents are avoided by the blade tongues contacting the blades, which shift the flow of current to the outside of the heating zone.

Die Fahrstrombrücken 11 und 12, die in der Mitte der beiden Sekundärwickel an jedem Trafo angeschlossen sind, wenn er zusätzlich zur Gleisbelegt Erkennung dient, zwingen den Fahrstrom über die Trafo Sekundärwicklungen derart zu fließen, dass sie die Transformatoren nicht ihrerseits aussteuern können, was zu deren Sättigung und zum Sicherungsauslösen auf der Primärseite im Heizbetrieb führen könnte. Ohne Isolierstöße fließt der Fahrstrom an den Transformatorsekundärwickeln vorbei. Die Teilspannungen 24C und 24d, welche vom Fahrstrom in den Schienen erzeugt werden, heben sich in der Heizkreismache gegenseitig auf und beeinflussen die Transformatoren deshalb nicht.
Fahrströme die, bei isolierten Schienenstößen gleichzeitig während der Beheizung vom rechten und unbeheizten Gleisabschnitt über die Fahrstrombrücke 11 und die Sekundärwicklungen 01b und 01c des Trafos 01 zu den Schienen 06 und 07 und weiter über die Sekundärwickel 02b und 02c des Trafo 02 zur Fahrstrombrücke 12 fließen, bringen dabei den Trafo 01 oder 02 nicht in Sättigung weil die Fahrströme über die Mittelanzapfungen der Trafos 01, 02 eintreten und über die Enden der Sekundärwicklungen gegen phasig zu einander austreten. Das Gleiche trifft für den linken Trafo 02 zu wenn er zum Beheizen eingeschaltet ist. Wenn er ausgeschaltet und primärseitig gebrückt ist, kann er sowieso nicht in Sättigung gebracht werden. Der Fahrstrom verläßt den beheizten Gleisabschnitt über die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Trafo 02, geht über die Schienenbrücke 12 hindurch zu den linken Schienen 04 und 05, von wo er weiter durch die Schienen 04 und 05 oder über 05 nach Erde abfließt. Normalerweise fließen über die Schienen 06 und 07 gleich große Fahrströme 24a und 24b, welche in den Schienen gleich große Spannungsabfälle 24c und 24d hervorrufen, welche sich zu jedem Zeitpunkt gegeneinander aufheben in dem Spannungskreis, der aus den Schienen 06, 07 und den Sekundärwickeln der beiden Transformatoren gebildet wird, so daß die Transformatoren von den Fahrströmen nicht zusätzlich ausgesteuert und damit gesättigt werden können, was besonders bei Gleichstrombahnen für die beiden Heiz-Trafos schädlich währe.The road bridges 11 and 12 , which are connected in the middle of the two secondary windings on each transformer, in addition to the track occupied detection, forcing the traction current through the transformer secondary windings to flow so that they can not turn the transformers in turn, causing their saturation and the fuse triggering on could cause the primary side in heating mode. Without insulating joints of the traction current flows past the transformer secondary windings. The partial voltages 24C and 24d , which are generated by the traction current in the rails, cancel each other in the Heizkreismache and therefore do not affect the transformers.
Travel currents, in isolated rail joints simultaneously during heating from the right and unheated track section on the traction current bridge 11 and the secondary windings 01b and 01c of the transformer 01 to the rails 06 and 07 and continue on the secondary windings 02b and 02c of the transformer 02 to the traction current bridge 12 flow, bring the transformer 01 or 02 not in saturation because the driving currents through the center taps of the transformers 01 . 02 enter and emerge over the ends of the secondary windings against phase to each other. The same applies to the left transformer 02 when it is switched on for heating. If it is off and bridged on the primary side, it can not be brought to saturation anyway. The traction current leaves the heated track section via the center tap of the secondary winding of the transformer 02 , goes over the rail bridge 12 through to the left rails 04 and 05 from where he continues through the rails 04 and 05 or over 05 drains to earth. Usually flow over the rails 06 and 07 equal driving currents 24a and 24b , which in the rails equal voltage drops 24c and 24d cause each other to cancel each other out in the circle of tension coming out of the rails 06 . 07 and the secondary windings of the two transformers is formed so that the transformers of the traction currents can not be additionally controlled and thus saturated, which would be detrimental especially for DC railways for the two heating transformers.

Ein in 2 nach dem Trafo 02 vor der Fahrstrombrücke 12 eingebauter Fahrstromsensor 03 kann auch zum Veranlassen des Brückens des Heiztrafos 01 über das Relais 20 und des Trafos 02 über Relais 15 herangezogen werden, natürlich bei ausgeschalteten Relais 16 und 17, damit eine Trafosättigung in jedem Fall vermieden wird, wenn die Fahrströme unsymmetrisch über die beiden Schienen 06 und 07 fließen sollten und damit die Transformatoren sättigen könnten, was beim Heizbetrieb zu einer Sicherungsauslösung führen könnte. Zu diesem Zweck kann die Steuerung 19 den Fahrstrom über den Sensor 03 überwachen und die Heizung dann bei ansteigendem Fahrstrom zyklisch ausschalten und in dieser Pausenzeit den Fahrstrom über das Signal 19e weiter auswerten. Übersteigt dieser einen Grenzbetrag, wird also ausgeschaltet und es wird erst dann wieder der Heizbetrieb eingeschaltet, wenn der Fahrstrom unter einen zweiten Grenzbetrag abgesunken ist. Das Wieder Einschalten kann dabei auch sozusagen vorsichtig geschehen, indem die Transformatoren zu Beginn mit einem Phasenanschnitt nur wenig ausgesteuert werden, damit die Heizströme und damit die Sicherungsauslöseströme gering sind. Siehe dazu das Patent: EP 0534250 , des Erfinders, was als vorausschauende Sicherung bezeichnet werden kann. Weil der Fahrstrom durch Annähern der Lok langsam ansteigt ist diese Funktion nicht zeitkritisch. Der Fahrstromsensor 03 kann auch zweckmäßigerweise als Differenzstrom Sensor ausgebildet sein, wobei die Kabel 03a und 03b der Sekundärwicklung vom Trafo 02, dann gegenläufig durch den Stromwandler geführt werden, womit sich die Empfindlichkeit des Wandlers auf unsymmetrischen Fahrstromfluss in den Schienen 06 und 07 deutlich erhöht und dann nur diese Unsymmetrie ausgewertet werden kann zum Abschalten und Brücken der Heiztrafos.An in 2 after the transformer 02 in front of the trolley bridge 12 built-in traction current sensor 03 can also cause the bridge of the heating transformer 01 over the relay 20 and the transformer 02 via relay 15 be used, of course, with switched off relays 16 and 17 so that a transformer saturation is avoided in any case, when the traction currents unbalanced over the two rails 06 and 07 should flow and so that could saturate the transformers, which could lead to a fuse release in heating mode. For this purpose, the controller 19 the traction current via the sensor 03 monitor and then turn off the heating cyclically with increasing traction current and in this break time the traction current via the signal 19e continue to evaluate. If this exceeds a limit amount, that is, it is switched off and it is not until the heating mode is switched on again when the traction current has dropped below a second limit amount. Switching on again can also be done with caution, so to speak, in that the transformers are only slightly controlled at the beginning with a phase control, so that the heating currents and thus the fuse tripping currents are low. See the patent: EP 0534250 , the inventor, what can be called a forward-looking backup. Because the traction current rises slowly as the locomotive approaches, this feature is not time critical. The traction current sensor 03 may also be suitably designed as a differential current sensor, wherein the cable 03a and 03b the secondary winding from the transformer 02 , then be passed in opposite directions through the current transformer, bringing the sensitivity of the transducer to unbalanced Traction current flow in the rails 06 and 07 increased significantly and then only this unbalance can be evaluated for switching off and bridges the heating transformers.

Zur Überwachung der einwandfreien Heizfunktion kann der Heizstromsensor 18 ausgewertet werden, mit Signal 18a, wenn beide oder nur ein Heiztrafo eingeschaltet sind. Dieses Signal wird außerdem laufend überwacht, was eine frühe Erkennung von Trafo Überströmen durch Fahrstromasymmetrien erlaubt, bevor die Absicherung auslösen kann.
Der Sensor 18 kann auch zur Gleisbelegt Erkennung verwendet werden, sie im nächsten Abschnitt beschrieben wird.
In 1 ist mit dem Signal 19h eine Alarmmeldung dargestellt, die bei einem Fehler der Vorrichtung aktiv wird und ein Gleisbelegt Signal 19i für die Blocksicherung abgegeben werden.To monitor the proper heating function, the heating current sensor 18 be evaluated, with signal 18a if both or only one heating transformer is switched on. This signal is also continuously monitored, allowing early detection of transformer overcurrents due to traction asymmetries before the fuse can trip.
The sensor 18 can also be used for track-occupancy detection, as described in the next section.
In 1 is with the signal 19h an alarm message is displayed, which is active in case of a fault of the device and a tracked signal 19i for the block backup are delivered.

In 2 ist die Vorrichtung nur für die Funktion Gleis Belegt Erkennung, ohne die Heizfunktion dargestellt.
Hierzu dient der Trafo 01 als Einspeisetrafo und der Trafo 02 als Ausspeisetrafo für die Spannungssignale, die zwischen den Schienen beim nicht belegten Gleis entstehen. Diese Funktionen können auch mit vertauschten Trafos geschehen. Die Steuerung 19 schaltet hierzu zyklisch von der Funktion Heizen oder Fahrstromerkennung in die Funktion Gleis Belegt Erkennung um. Hierbei ist für die Gleisbelegt Erkennung das Trafoschaltrelais 17 eingeschaltet, das Relais 21 ausgeschaltet und entweder der Widerstand 22 ungebrückt vom Relais 21 im Primärkreis des Trafo 01 oder dieser Trafo 01 wird, wenn der Widerstand 22 gebrückt ist vom Relais 21 oder wenn er gar nicht vorhanden ist, der Trafo mittels nur kleinen Spannungszeitflächen derart angesteuert, dass er bei jedem Impuls nur einen kleinen Teil seiner Magnetisierungskennlinie durchfährt, damit der Strom der durch die Überbrückung der Schienen 06 und 07 durch eine Radachse 23 auftritt, begrenzt wird und die Radlager der Achse nicht schädigen kann.
Der Transformator 02 dient nun als Empfänger für die Spannung zwischen den Schienen 06 und 07. Bei durch eine Radachse 23 gebrücktem Gleis ist die Spannung zwischen den Schienen sehr klein. An der Primärspule von Trafo 02 tritt dann bei ungebrücktem Gleis eine Spannung auf die der Netzspannung 25 entspricht und damit deutlich über etwaige Störpegel herausragt. Bei durch die Radachse 23 gebrücktem Gleis ist die Spannung auch auf der Primärseite von Trafo 02 sehr klein. Es kann damit auf die sonst nötigen, separaten Ein- und Ausspeisetrafos verzichtet werden, weil diese Funktionen von den beiden Heiztrafos übernommen werden, die auch wegen Ihrer Anschlusstechnik darüber hinaus robuster sind als die der herkömmlichen Signaltrafos. Ein Anpasstrafo 13 kann wenn erforderlich die Anpassung an die vorhandenen Zweilagen Motorrelais 14 übernehmen. Er kann natürlich auch direkt zwischen den Schienen angeschlossen werden ohne über den Trafo 02 zu gehen. Zur Blockieren der externen und mit dem Relais 14 durchgeführten Gleisbelegt Erkennung dient das Signal 19d, welches von der Steuerung 19 beim Heizbetrieb abgegeben wird, damit das Ausschalten der Trafos im Heizbetrieb nicht vom Relais 14 als Gleisbelegt Signal fehl interpretiert wird.
Die Gleisbelegt Erkennung kann jedoch bei der beschriebenen Beschaltung der Transformatoren 01 und 02 auch ohne diese Bauteile 13 und 14 erfolgen, wenn der Heizstromsensor 18 in Verbindung mit der Spannungsmessung 19g dazu herangezogen wird. Ein vom Sensor 18 gemessener Strom, der dann ein Maß für den Strom durch eine oder mehrere Achsen ist, zeigt bei gleichzeitiger Ab-Wesenheit der Spannung 19g damit eindeutig, dass der Gleisabschnitt belegt, bzw. durch eine oder mehrere Achsen gebrückt ist. Die Steuerung 19 kann dazu zyklisch zwischen den Zuständen: Fahrstrom Abfrage, Gleisbelegt Abfrage und wenn Heizen nötig, zwischen Gleis Heizen, hin und her schalten.
Der Heizbefehl kommt von einer externen Temperatursteuerung über das Signal 19c zur Steuerung 19. Diese Steuerung 19 kann jedoch wie beschrieben, über die Messung von Schienen Spannung und Heiz Strom bei bekanntem Temperaturkoeffizienten vom Schienenmaterial, selbstständig eine Beheizung durchführen. Da jedoch die modernen Weichenheizanlagen eine Steuerung beinhalten, welche zusätzlich zur Außentemperatur auch die Niederschläge erfassen, ist es zweckmäßig, wenn der Heizbefehl von extern an die Steuerung 19 gegeben werden kann
Wenn eine externe Gleisbelegt Erkennung mit zum Beispiel Tonfrequenz Signalen durchgeführt werden soll, können die Transformatoren 01 und 02 über das Signal 19k durch die Steuerung 19 passiv geschaltet werden, damit sie die Belegterkennung nicht beeinflussen können.In 2 the device is only for the function track occupancy detection, without the heating function shown.
The transformer is used for this purpose 01 as a feed-in transformer and the transformer 02 as a feed-out transformer for the voltage signals that occur between the rails on the unoccupied track. These functions can also be done with exchanged transformers. The control 19 To do this, cyclically switches from the heating or traction current detection function to the Busy detection function. In this case, the track switch relay is the track-switched detection 17 switched on, the relay 21 turned off and either the resistor 22 Unbiased from the relay 21 in the primary circuit of the transformer 01 or this transformer 01 will, if the resistance 22 is bridged by the relay 21 or if it is not present, the transformer controlled by means of only small voltage time surfaces such that it passes through only a small part of its magnetization characteristic with each pulse, so that the current through the bridging of the rails 06 and 07 through a wheel axle 23 occurs, is limited and can not damage the wheel bearings of the axle.
The transformer 02 now serves as a receiver for the tension between the rails 06 and 07 , By through a wheel axle 23 bridged track, the tension between the rails is very small. At the primary coil of transformer 02 then occurs at unbused track voltage on the mains voltage 25 corresponds and thus stands out clearly above any noise level. By through the wheel axle 23 bridged track is the voltage also on the primary side of transformer 02 tiny. It can be dispensed with the otherwise necessary, separate input and Ausspeisetrafos, because these functions are taken over by the two heating transformers, which are also because of their connection technology beyond robust than the conventional signal transformers. A matching transformer 13 If necessary, the adaptation to the existing two-layer motor relay 14 take. Of course, it can also be connected directly between the rails without using the transformer 02 to go. To block the external and with the relay 14 tracked detection is the signal used 19d which is from the controller 19 during heating operation, so switching off the transformers in heating mode is not from the relay 14 track is signal misinterpreted.
However, the track-occupancy detection may occur in the described wiring of the transformers 01 and 02 even without these components 13 and 14 take place when the heating current sensor 18 in connection with the voltage measurement 19g is used. One from the sensor 18 measured current, which is then a measure of the current through one or more axes, shows at the same time Ab-Essence of the voltage 19g so that it is clear that the track section occupies, or is bridged by one or more axes. The control 19 To do this cyclically between the states: traverse current query, tracked query and if heating necessary, between track heating, back and forth.
The heating command comes from an external temperature control via the signal 19c for controlling 19 , This control 19 However, as described, on the measurement of rails voltage and heating current at a known temperature coefficient of the rail material, independently perform a heating. However, since the modern switch heating systems include a controller, which also detect the precipitation in addition to the outside temperature, it is expedient if the heating command from external to the controller 19 can be given
If an external tracked detection is to be performed with, for example, audio frequency signals, the transformers can 01 and 02 over the signal 19k through the controller 19 be switched passively so that they can not influence the occupancy detection.

3 zeigt den Zustand der Vorrichtung bei der Funktion Gleis Belegt Erkennung. Schalter 17 ist eingeschaltet und wie zuvor beschrieben wird der Achskurzschlussstrom entweder durch den Widerstand 22 oder durch die Phasenanschnittsbetriebsart des Trafo 01 begrenzt. Trafo 02 ist ausgeschaltet und dient als Empfängertrafo. Es kann kein nennenswerter Strom durch die Sekundärwicklung des Trafos 01 fließen, weil seine Primärwicklung offen ist. Der Trafo 01 arbeitet jetzt rückwärts als Spannungswandler. Er transformiert die Spannung, die zwischen den Schienen 06 und 07 anliegt, auf ungefähr Netzspannungshöhe. Über das Signal 19g registriert die Steuerung 19 die Spannung die zwischen den Schienen anliegt. Wenn die Spannung 19g zusammenbricht, weil eine oder mehrere Achsen 23 die Schienen 06 und 07 überbrücken und dazu noch ein Strom Anstieg am Sensor 18 über das Signal 18a zu Steuerung 19 gemeldet wird, dann kann die Steuerung 19 daraus eindeutig eine Gleisbelegung erkennen worauf sie das Signal 19i abgibt, was für die Blocksteuerung benutzt werden kann. Ein Stromanstieg in Sensor 18 tritt deshalb auf, weil die über den Trafo 01 eingespeiste Spannung durch die Radachsen kurzgeschlossen wird. 3 shows the state of the device in the Busy detection function. switch 17 is on and as described above, the axle short circuit current is either through the resistor 22 or by the phase control mode of the transformer 01 limited. transformer 02 is switched off and serves as a receiver transformer. There can be no appreciable current through the secondary winding of the transformer 01 flow because its primary winding is open. The transformer 01 now works backwards as a voltage transformer. He transforms the tension between the rails 06 and 07 is applied to approximately mains voltage level. About the signal 19g registers the controller 19 the voltage applied between the rails. When the tension 19g collapses because one or more axes 23 the rails 06 and 07 bridge and in addition a current increase at the sensor 18 over the signal 18a to control 19 is reported, then the controller 19 From this clearly recognize a track occupancy where they get the signal 19i outputs what can be used for the block control. A current increase in sensor 18 occurs because of the transformer 01 fed voltage is shorted by the wheel axles.

Die unterschiedliche Stellung einer Weiche und damit die unterschiedliche Zungenanlage an die Schienen wirkt sich ohne Achsbelegungen auf den Fluß des Heizstromes und die Gleisbelegt Erkennung nicht aus.
Die Weichen Zungen berühren zwar abwechselnd die beheizten Schienen oben oder unten, können diese aber nicht wie eine Radachse es tut, kurzschließen und damit einen Neben Schluss für den Heizstrom erzeugen.The different position of a switch and thus the different tongue system to the rails affects without Achsbelegungen on the flow of Heizstromes and the track occupied detection is not enough.
Although the switch tongues alternately touch the heated rails at the top or bottom, they can not, as a wheel axle does, short-circuit and thus create a secondary end for the heating current.

4 zeigt die Wirkung des Brückens durch die Radachsen 23 an den verschiedenen Abschnitten einer realen Weiche. Nur die Abschnitte 06 zwischen 02b und 01b und 07 zwischen 02c und 01c stellen die beheizten Schienen dar. Die Schienen werden nur in dem Teil der Weiche beheizt, der für das ungestörte Weichen-Zungen-Schließen kritisch ist und von Schnee und Eis befreit sein muß, siehe 4b und c. 4 shows the effect of bridging through the wheel axles 23 at the different sections of a real turnout. Only the sections 06 between 02b and 01b and 07 between 02c and 01c The heated rails represent the rails. The rails are heated only in the part of the switch that is critical for undisturbed switch between switch and tongue and must be free of snow and ice, see 4b and c.

Heizen der Weiche mit Stufe 1, nur mit Trafo 01:Heating the turnout with level 1, only with transformer 01 :

Liegt die Zunge 26a an die Schiene 06 an, siehe 4b, dann ergeben sich beim Heizen mit dem rechten Trafo 01 und dem gebrückten Trafo 02, folgende Zustände:
Die Spannungen von den Sekundärteilspulen 01b und 01c speisen zusammen ca. 4 Volt zwischen die Schienen 06 und 07 ein. Der Heizstrom kann wegen den Isolierstößen 10c und 10d nur nach links durch Schiene 06 bis zur Brücke durch Trafo 02 und über die Schiene 07 wieder zurück zum Trafo 01 fließen, wobei er die Schienen 06 und 07 nur zwischen den Trafoanschlüssen erwärmt, weil er nur über den gebrückten Trafo 02 einen Weg findet, weil die Isolierstöße 10a, 10e und 10b einen Nebenschluß des Stromes zu den weiteren Schienen 04 und 05 verhindern.
Die am Punkt 01d an Schiene 06 anliegende Zunge 26a, die damit elektrisch mit der Schiene 06 verbunden ist, erzeugt keinen Nebenschluß zum Heizstromkreis, da die Zunge wegen den Isolierstößen 10a, 10e, 10b elektrisch gesehen in der Luft hängt, das heißt keine weitere Verbindung zum Stromkreis hat, welche einen Stromfluss durch die Zunge hindurch ermöglichen würden. – Das Schienenkreuz 27 verbindet zwar die beiden Zungen und die nach links zum Isolierstoß 10e abgehenden Schienenstücke miteinander, was aber keinerlei Nebenstromflüsse zur Folge hat. – Das Heizen an einer echten Weiche erfordert also auch ohne die Gleisbelegt Erkennungseinrichtung die Isolierstöße 10a bis 10e.Lies the tongue 26a to the rail 06 on, see 4b , then arise when heating with the right transformer 01 and the bridged transformer 02 , following states:
The voltages of the secondary part coils 01b and 01c feed together about 4 volts between the rails 06 and 07 one. The heating current can because of the insulating joints 10c and 10d only to the left by rail 06 to the bridge through Trafo 02 and about the rail 07 back to the transformer 01 flow, taking the rails 06 and 07 heated only between the transformer connections, because he only over the bridged transformer 02 find a way because the insulating joints 10a . 10e and 10b a shunt of the current to the other rails 04 and 05 prevent.
The at the point 01d on rail 06 fitting tongue 26a that is electrically connected to the rail 06 is connected, generates no shunt to the heating circuit, since the tongue because of the insulating joints 10a . 10e . 10b electrically suspended in the air, that is no further connection to the circuit, which would allow a current flow through the tongue therethrough. - The rail cross 27 Although connects the two tongues and the left to Isolierstoß 10e outgoing rail pieces with each other, but this has no secondary flow flows result. - Heating on a real switch also requires without the track occupied detection device, the insulating joints 10a to 10e ,

Gleisbelegt Erkennung im Heizbetrieb Stufe 1, bei Annäherung einer Achse von rechts:Track-occupied Detection in heating mode Level 1 , when approaching an axis from the right:

Eine Annäherung einer Radachse 23e von rechts, belastet nach dem Überfahren der Isolierstöße 10C und 10d, die Reihenschaltung der Spannungen 01b und 01c zusätzlich zum Heizbetrieb, erzeugt also zum Gleis 06 und 07 rechts vom Trafo 01 einen Nebenschluß, worauf das Heizstromsignal 18a mit der Annäherung der Radachse 23b immer mehr ansteigt, was von der Steuerung 19 als Gleisbelegung erkannt wird, worauf sie den Trafo 02 nicht mehr auf der Primärseite kurzschließt, also Relais 15 öffnet, worauf das Heizstromsignal 18a, je nach Abstand der Isolierstöße 10c und 10d zum Einspeisepunkt von Trafo 01, plötzlich abfällt oder weiter ansteigt. Gleichzeitig steigt jedoch bei Freigeschaltetem Trafo 02 das Spannungsmessignal 19g nicht auf seine Höhe an die es bei nur Trafo 01 ein und ohne den Radachsenschluss der Achse 23e annehmen würde. Die Tatsache, dass Signal 19g kein Leerlaufspannungssignal und Signal 18a kein Leerlaufstrom signal ist, ist damit von der Steuerung 19 eindeutig als Gleisbelegt Zustand erkennbar und wird mit Signal 19i von ihr ausgegeben.
Der Betrieb des Trafo 01 kann nun bei sich weiter annähernder Radachse 23a mit Strombegrenzung, wie oben beschrieben auf zwei Arten möglich, weitergeführt werden. – Die Strombegrenzung kann durch Einfügen des in 2 sichbaren R22 oder durch einen Primärseitigen Phasenanschnitt erfolgen. Die Auswirkung auf die Signale 19g und 18a wird von der Steuerung dabei berücksichtigt.An approximation of a wheel axle 23e from the right, loaded after passing over the insulating joints 10C and 10d , the series connection of the voltages 01b and 01c in addition to the heating, so generated to the track 06 and 07 right from the transformer 01 a shunt, whereupon the heating current signal 18a with the approach of the wheel axle 23b more and more is increasing, resulting from the controller 19 as track occupancy is detected, whereupon they the transformer 02 no longer shorts on the primary side, so relays 15 opens, whereupon the heating current signal 18a , depending on the distance of the insulating joints 10c and 10d to the entry point of Trafo 01 , suddenly drops or continues to rise. At the same time, however, it increases with the transformer switched on 02 the voltage measurement signal 19g not on its height to it at only transformer 01 one and without the wheel axle of the axle 23e would accept. The fact that signal 19g no no-load voltage signal and signal 18a no no-load current signal is, so is from the controller 19 clearly identifiable as a tracked condition and is signaled 19i issued by her.
Operation of the transformer 01 can now with more approaching wheel axle 23a with current limiting, as described above in two ways possible to continue. - The current limit can be adjusted by inserting the in 2 visible R22 or by a primary-side phase control. The impact on the signals 19g and 18a is taken into account by the controller.

Erfolgt während dem Heizbetrieb mit Stufe 1 das Einfahren einer Achse 23c oder 23d von links in die Weiche, so überbrücken diese nach dem Überfahren der Isolierstöße 10a und 10e oder 10e und 10b über die jeweils oben oder unten anliegende Zunge einen Teil des Heizkreises.
Dabei ergeben sich 2 Fälle, a und b.If, during heating mode with step 1, the retraction of an axis occurs 23c or 23d from the left into the switch, so they bridge after crossing the insulating joints 10a and 10e or 10e and 10b About the respective top or bottom adjacent tongue part of the heating circuit.
There are 2 cases, a and b.

Fall a: Case a:

Die Radachse 23c fährt oben links ein und legt über die Zunge 26a, am Punkt 01d zu der stromdurchflossenen Schiene 06 eine Reihenschaltung parallel, die aus der Zunge 26a, dem Schienenstück vom Schienenkreuz bis zur Radachse 23c, der Radachse 23c selber und dem Teilschienenstück 04 bis zur Schiene 06 besteht. Dadurch steigt der Heizstrom 18a auf jeden Fall an. Wenn die Steuerung 19 über das Signal 19m außerdem die Stellung der Weiche kennt, kann sie über die Stärke des Heizstromsignal 18a Anstiegs detektieren auf welcher Schiene und aus welcher Richtung ein Zug heranrollt. – Eine Achse 23b würde einen stärkeren Stromanstieg verursachen, weil dieser Nebenschluss kürzer und damit stärker ist. –The wheel axle 23c enters the top left and lays over the tongue 26a , at the point 01d to the current-carrying rail 06 a series connection in parallel, coming from the tongue 26a , the rail section from the rail cross to the wheel axle 23c , the wheel axle 23c itself and the part rail piece 04 to the rail 06 consists. This increases the heating current 18a definitely on. If the controller 19 over the signal 19m In addition, knows the position of the switch, it can on the strength of the heating current signal 18a Rise detect on which rail and from which direction a train rolls up. - One axis 23b would cause a higher current rise because this shunt is shorter and therefore stronger. -

Fall b:Case b:

Die Radachse 23d fährt unten links ein und legt über die Zunge 26b, am Punkt 01e zu der stromdurchflossenen Schiene 07 eine Reihenschaltung parallel, die aus der Zunge 26b, dem Teilschienenstück vom Schienenkreuz bis zur Radachse 23d, der Radachse 23d selbst und dem Schienenstück 05 bis zur Schiene 07 besteht. Dadurch steigt der Heizstrom 18a auf jeden Fall an. Wenn die Steuerung 19 über das Signal 19m außerdem die Stellung der Weiche kennt, kann sie über die Stärke des Heizstromsignal 18a Anstiegs detektieren auf welcher Schiene und aus welcher Richtung ein Zug heranrollt. Je nach Entfernung der Isolierstöße 10a bis 10e ergeben sich damit genügend lange Reaktionszeiten für die Gleisbelegt Erkennung.The wheel axle 23d enter bottom left and lay over the tongue 26b , at the point 01e to the current-carrying rail 07 a series connection in parallel, coming from the tongue 26b , the partial rail piece from the rail cross to the wheel axle 23d , the wheel axle 23d itself and the rail section 05 to the rail 07 consists. This increases the heating current 18a definitely on. If the controller 19 over the signal 19m In addition, knows the position of the switch, it can on the strength of the heating current signal 18a Rise detect on which rail and from which direction a train rolls up. Depending on the distance of the insulating joints 10a to 10e This results in sufficiently long reaction times for the track-occupied detection.

Erfolgt während dem Heizbetrieb mit Stufe 2 das Einfahren einer Achse 23c oder 23d von links in die Weiche, so überbrücken diese nach dem Überfahren der Isolierstöße 10a und 10e oder 10e und 10b über die jeweils oben oder unten anliegende Zunge einen Teil des Heizkreises. Dabei ergeben sich 2 Fälle, c–d.During the heating mode with level 2, the retraction of an axis occurs 23c or 23d from the left into the switch, so they bridge after crossing the insulating joints 10a and 10e or 10e and 10b About the respective top or bottom adjacent tongue part of the heating circuit. There are 2 cases, c-d.

Fall c:Case c:

Die Radachse 23c fährt oben links ein und legt über die Zunge 26a, am Punkt 01d zu der stromdurchflossenen Schiene 06 eine Reihenschaltung parallel, die aus der Zunge 26a, dem Schienenstück vom Schienenkreuz bis zur Radachse 23c, der Radachse 23c selber und dem Teilschienenstück 04 bis zur Schiene 06 besteht. Dadurch steigt der Heizstrom 18a auf jeden Fall an. Wenn die Steuerung 19 über das Signal 19m außerdem die Stellung der Weiche kennt, kann sie über die Stärke des Heizstromsignal 18a Anstiegs detektieren auf welcher Schiene ein Zug heranrollt. – Eine Achse 23b würde einen stärkeren Stromanstieg verursachen, weil dieser Nebenschluss kürzer und damit stärker ist.The wheel axle 23c enters the top left and lays over the tongue 26a , at the point 01d to the current-carrying rail 06 a series connection in parallel, coming from the tongue 26a , the rail section from the rail cross to the wheel axle 23c , the wheel axle 23c itself and the part rail piece 04 to the rail 06 consists. This increases the heating current 18a definitely on. If the controller 19 over the signal 19m In addition, knows the position of the switch, it can on the strength of the heating current signal 18a Rise detect on which rail a train rolls up. - One axis 23b would cause a higher current rise because this shunt is shorter and therefore stronger.

Gültig für die Fälle a–d:Valid for cases a-d:

Nach dem Erkennen des Stromanstiegs am Signal 18a, schaltet die Steuerung 19 den Trafo 02 frei, die Spannungen an 02b und 02c nehmen daraufhin einen Teil der Höhe der Spannung 01b und 01c an. Die Spannung 19g nimmt den dem Trafoübersetzungsverhältnis entsprechenden Pegel an.
Das Stromsignal 18a wird kleiner, weil kein Heizstrom mehr fließt und die Radachse 23c die Schienen 06 und 07 erst dann überbrücken kann, wenn sie die Zunge am Punkt 01d überfährt und damit zusätzlich die Zunge 26b an den Punkt 01e anlegt. Erst dann bricht die Spannung am Trafo 02 zusammen. Zuvor hat die Steuerung 19 den Trafo 01 strombegrenzt gespeist. Das Überfahren der Weiche durch die Achse 23c wird dann also von der Steuerung 19 eindeutig dann registriert, wenn die von links kommende Achse, nun 23b genannt, über den Isolierstoß 10c, 10d fährt und damit die Spannung 19g wieder ansteigt auf den Wert der Spannung 01b plus 01c mal dem Übersetzungsfaktor des Trafo 02. Ist das der Fall, kann die Steuerung 19 wieder auf Heizbetrieb umschalten indem sie zuerst per Strombegrenzung den Trafo 01 einschaltet und dabei überwacht ob das Stromsignal 18a im Sollbereich bleibt.After detecting the current increase at the signal 18a , the controller turns off 19 the transformer 02 free, the voltages on 02b and 02c then take part of the amount of tension 01b and 01c at. The voltage 19g assumes the level corresponding to the transformer ratio.
The current signal 18a becomes smaller because no heating current flows and the wheel axle 23c the rails 06 and 07 only then can bridge when the tongue at the point 01d drives over and thus additionally the tongue 26b to the point 01e invests. Only then does the voltage at the transformer break 02 together. Previously, the controller 19 the transformer 01 current limited fed. The crossing of the switch by the axle 23c So it will be from the controller 19 clearly registered then, if the axis coming from the left, now 23b called, over the Isolierstoß 10c . 10d drives and thus the tension 19g again increases to the value of the voltage 01b plus 01c times the translation factor of the transformer 02 , If that is the case, the controller can 19 switch back to heating mode by first using the current limiting the transformer 01 turns on and monitors whether the current signal 18a remains in the target range.

Fall d:Case d:

Die Radachse 23d fährt unten links ein und legt über die Zunge 26a, am Punkt 01e zu der stromdurchflossenen Schiene 07 eine Reihenschaltung parallel, die aus der Zunge 26a, dem Teilschienenstück vom Schienenkreuz bis zur Radachse 23d, der Radachse 23d selbst und dem Schienenstück 05 bis zur Schiene 07 besteht. Dadurch steigt der Heizstrom 18a auf jeden Fall an.
Nach dem Erkennen des Stromanstiegs am Signal 18a, schaltet die Steuerung 19 den Trafo 02 frei, die Spannungen an 02b und 02c nehmen daraufhin die Höhe der Spannung 01b und 01c an. Das Stromsignal 18a wird klein, weil kein Heizstrom mehr fließt und die Radachse 23d die Schienen 06 und 07 erst dann überbrücken kann, wenn sie die Zunge am Punkt 01e überfährt. Erst dann bricht die Spannung am Trafo 02 zusammen. Zuvor hat die Steuerung 19 den Trafo 01 strombegrenzt gespeist. Das Überfahren der Weiche durch die Achse 23d wird dann also von der Steuerung 19 eindeutig registriert, welche nun darauf wartet, dass die Achse 23d, dann 23b genannt, über den Isolierstoß 10c, 10d fährt und damit die Spannung 19g wieder ansteigt auf den Wert der Spannung 01b plus 01c mal dem Übersetzungsfaktor des Trafo 02. Ist das der Fall, kann die Steuerung 19 wieder auf Heizbetrieb umschalten indem sie zuerst per Strombegrenzung den Trafo 01 einschaltet und dabei überwacht ob das Stromsignal 18a im Sollbereich bleibt.The wheel axle 23d enter bottom left and lay over the tongue 26a , at the point 01e to the current-carrying rail 07 a series connection in parallel, coming from the tongue 26a , the partial rail piece from the rail cross to the wheel axle 23d , the wheel axle 23d itself and the rail section 05 to the rail 07 consists. This increases the heating current 18a definitely on.
After detecting the current increase at the signal 18a , the controller turns off 19 the transformer 02 free, the voltages on 02b and 02c then take the amount of tension 01b and 01c at. The current signal 18a becomes small because no heating current flows and the wheel axle 23d the rails 06 and 07 only then can bridge when the tongue at the point 01e overruns. Only then does the voltage at the transformer break 02 together. Previously, the controller 19 the transformer 01 current limited fed. The crossing of the switch by the axle 23d So it will be from the controller 19 clearly registered, which now waits for the axis 23d , then 23b called, over the Isolierstoß 10c . 10d drives and thus the tension 19g again increases to the value of the voltage 01b plus 01c times the translation factor of the transformer 02 , If that is the case, the controller can 19 switch back to heating mode by first using the current limiting the transformer 01 turns on and monitors whether the current signal 18a remains in the target range.

Gleisbelegt Erkennung im Heizbetrieb Stufe 2, wenn beide Trafos Heizstrom einspeisen, bei Annäherung einer Achse von rechts:Track-assigned detection in heating mode level 2, if both transformers supply heating current, when approaching an axis from the right:

Eine Annäherung einer Radachse 23e von rechts, belastet nach dem Überfahren der Isolierstöße 10C und 10d, die Reihenschaltung der Spannungen 01b, 01c, stärker als sie der Heizbetrieb alleine belastet, erzeugt also zum Gleis 06 und 07 rechts vom Trafo 01 einen Nebenschluß, worauf das Heizstromsignal 18a ansteigt, was von der Steuerung 19 als Gleisbelegung erkannt wird, worauf sie den Trafo 02 auf der Primärseite freischaltet, also Relais 16 öffnet, worauf das Heizstromsignal 18a, je nach Abstand der Isolierstöße 10c und 10d zum Einspeisepunkt von Trafo 01, plötzlich abfällt oder ansteigt. Gleichzeitig steigt jedoch das Spannungsmessignal 19g nicht auf seine Höhe an die es mit Heizung und ohne den Radachsenschluss der Achse 23 annehmen würde. Die Tatsache, dass Signal 19g kein Leerlaufspannungssignal und Signal 18a kein Leerlaufstromsignal ist, ist damit von der Steuerung 19 eindeutig als Gleisbelegt Zustand erkennbar und wird mit Signal 19i von ihr ausgegeben.
Der Betrieb des Trafo 01 kann nun weiter mit Strombegrenzung, wie oben beschrieben auf zwei Arten möglich, weitergeführt werden. Die Auswirkung auf die Signale 19g und 18a wird von der Steuerung dabei berücksichtigt.An approximation of a wheel axle 23e from the right, loaded after passing over the insulating joints 10C and 10d , the series connection of the voltages 01b . 01c , stronger than the heating charged alone, so produced to the track 06 and 07 right from the transformer 01 a shunt, whereupon the heating current signal 18a increases, what of the controller 19 as track occupancy is detected, whereupon they the transformer 02 unlocked on the primary side, so relays 16 opens, whereupon the heating current signal 18a , depending on the distance of the insulating joints 10c and 10d to the entry point of Trafo 01 , suddenly drops or rises. At the same time, however, the voltage measurement signal increases 19g not on its height to it with heating and without the wheel axle of the axle 23 would accept. The fact that signal 19g no no-load voltage signal and signal 18a there is no no-load current signal is thus from the controller 19 clearly identifiable as a tracked condition and is signaled 19i issued by her.
Operation of the transformer 01 can now continue with current limitation, as described above possible in two ways. The impact on the signals 19g and 18a is taken into account by the controller.

Tritt im Heiz- oder Gleisbelegt Erkennungsbetrieb ein Fahrstrom auf, was durch den Sensor 03 über das Signal 19e zur Steuerung 19 gehend festgestellt werden kann, so werden von der Steuerung 19 die beiden Transformatoren 91 und 02 von der Netzspannung getrennt und mit den Relais 15 und 20 primärseitig gebrückt. Dieser Zustand wird so lange aufrecht erhalten wie ein Fahrstromsignal 19e erkannt wird. Die Vorrichtung gestattet es zusammen mit den Mess- und Steuerverfahren, eine Weiche sparsam und effektiv zu beheizen und gleichzeitig eine Gleisbelegt Erkennung auf allen 3 Gleisteilstücken, von und zu der Weiche gehend, auf einfache Art und Weise sicher durchzuführen.Occurs in the heating or track occupancy detection operation on a traction current, which is caused by the sensor 03 over the signal 19e for controlling 19 can be determined, so are the controller 19 the two transformers 91 and 02 disconnected from the mains and with the relays 15 and 20 bridged on the primary side. This condition is maintained as long as a traction current signal 19e is recognized. The device, together with the measuring and control methods, allows a turnout to be economically and effectively heated, while at the same time providing a tracked detection on all three track sections, from and to the turnout, in a simple and safe manner.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19952445 A1 [0007]
DE 4217866 [0016]
EP 0534250 [0032]

Claims

Device for heating rails, in particular of railways or trams in the area of the switches, characterized in that two heating transformers 01 . 02 , the output side with the rails 06 . 07 are connected and the output side in series and input side and thus also output side, can be switched active or passive, for heating the rail pair by the current flow through the rails 06 . 07 serve, and or that the two transformers 01 and 02 can also be used for track document recognition, if they are not used for heating the rails.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the heating of the rails 06 . 07 over a current flow 24a . 24b directly through the rails, through two transformers lying between or next to the rails 01 . 02 is reached, wherein the one transformer at one end of the track section to be heated and the other transformer at the other end of the track section to be heated and the connecting cable of the secondary winding 01b . 01c from the transformer 01 and 02b . 02c from the transformer 02 Be as short as possible to the rails.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that by switching the transformers 01 and 02 for the track document recognition of a transformer as a current-limited voltage feed-in transformer and the other transformer as a receiving transformer for the voltage between the rails 06 . 07 in the unoccupied state, serves. What is the safe recovery of a track-occupied signal at the second transformer is possible when a wheel axle 23 short-circuits the current-limited supply voltage of the first transformer.

Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the configuration of the track-occupied signal evaluation regardless of the use of a track-occupied two-layer motor relay 14 or other Signalauswertegeräten, by means of voltage measurement at the output transformer and current measurement 18a at the supply transformer, the tracked detection is even more clearly possible, because the state no voltage between the rails and power into the feed-in transformer, more meaningful than the voltage measurement alone.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a flow control 19 cyclically and if necessary between the states heating with one or two stages or track-assigned detection or traction current detection can switch over, whereby for trailing current detection the sensor 03 serves.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the current limit of the short-circuit current via a track bridging the wheel axle 23 either by a switchable resistor 22 in the primary winding of the signal input transformer or via a phase control of the same can happen, which the controller 19 together with the relay 16 and 17 can cause.

Apparatus according to claim 3 to 6, characterized in that for the trouble-free operation of a sound frequency track-occupied signal generation, the two heating transformers, which may also be feed or exit transformers, via the signal 19k can be switched from the outside passive, so they do not affect the audio frequency track occupancy detection.

Apparatus according to claim 3 to 7, characterized in that a secure track occupied recognition even without a two-layer motor relay 14 can be achieved when the first transformer is used as a feed-in transformer and a primary current measurement at the input and output transformer and or a secondary or primary voltage measurement at the output transformer at least over the signal 19g is made.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the switching of the transformers on the power grid 25 with method according to patent DE 4217866, to avoid inrush current peaks and or to control only a small portion of the magnetization characteristic of the transformers for the purpose of voltage and current limiting in track occupancy detection operation is performed on the feed.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the primary-side power supply of the transformers, a common current sensor 18 is installed.

Apparatus according to claim 10, characterized in that the primary-side current sensor 18 in connection with the measurement of the tension on the rail sections or the Primary transformer side and the known temperature coefficient of the rails of this rail section, is provided for temperature measurement and / or monitoring of the heater.

Apparatus according to claim 1 to 11, characterized in that a traction current sensor 03 from the controller 19 is evaluated for passive switching of the transformers and that the sensor 03 also as a difference current sensor for the rail currents 24a and 24b can be performed, with its sensitivity increases for the detection of unbalanced traction currents in the rails 06 and 07 in order to exclude a transformer saturation in heating mode.

Apparatus according to claim 1 to 12, characterized in that a programmable controller 19 the necessary switching methods for heating, track document recognition, traction current detection, track-occupied direction detection and fault monitoring controls.

Apparatus according to claim 1 to 13, characterized in that the insulating joints on the rails at a minimum distance from the Stromeinspeisepunkten done so that the wheel axles which run over the insulating joints in heating operation no short circuits of the voltages fed between the rails and thus produce no large axis currents in the wheel axles ,