DE1048519B - Anordnung zur Steuerung von Straßen-Verkehrssignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung von Straßen-Verkehrssignalen, wie z. B. Lampen od. dgl., mittels die Dauer der Signale selbsttätig regelnder, in einer Steuerungszentrale zusammengefaßter Schaltelemente, welche allen im Verkehr an eine einfache, betriebssichere und dabei doch vielseitig verwendbare Signalanlage gestellten Anforderungen gerecht wird.

Bekannt für den vorgenannten Zweck sind Schaltwalzen, die entweder durch ein Schrittschaltsystem fortgeschaltet oder durch einen Motor angetrieben werden. Bei den Schaltwalzen mit Fortschalt-Magnetsystem ist ein Impulsgeber notwendig, der die Walze ständig in bestimmten Zeitabschnitten weiterschaltet. Die Einteilung der Zeit wird hierbei durch Programmscheiben mit Schaltnocken bestimmt, die entsprechend für den jeweils gewünschten Zeitablauf eingestellt werden müssen. Als Impulsgeber finden hauptsächlich motorisch angetriebene Geräte Anwendung, bei welchen entweder die Gesamtzeit durch die verschiedenen Impulslängen beispielsweise unter Verwendung eines regelbaren Ferrarismotors oder durch eine Anzahl gleich langer Impulse bestimmt wird. Bei einer kurzen Schaltzeit läßt man beispielsweise den Schaltnocken den Kontakt erst nach fünf Impulsen, bei einer längeren Zeit etwa nach acht oder zehn Impulsen betätigen. Bei den bekannten Einrichtungen erfolgt die Zeitbestimmung also entweder durch die verschiedene Zahl der Impulse bei gleicher Impulslänge oder bei gleicher Zahl der Impulse durch Veränderung der Impulslänge.

Diese bekannten Walzensysteme weisen einen sehr großen Verschleiß auf, da das Gerät fortgesetzt Impulse gibt und ständig fortschaltet. Da ferner die mit dem vollen Lampenstrom belasteten Hauptkontakte unmittelbar durch die Walze betätigt werden, muß das Walzensystem von sehr kräftiger Konstruktion sein, womit notgedrungen eine große Baulänge und eine erhebliche Verteuerung der Herstellungskosten verbunden ist.

Außerdem verschleißen die Kontakte durch die Art der Kontaktgabe über Nocken schneller als etwa die Kontakte eines Relais oder Schützes mit schneller Kontaktgabe. Aus diesem Grunde erfordern die bekannten Walzensysteme eine dauernde Wartung durch Schmierung der gleitenden Teile, Nachprüfung der Kontakte und bewegten Teile auf Verschleiß sowie Ersatz von Einzelteilen.

Es ist bereits bekannt, die vorbeschriebenen Walzensysteme mit einer Relaissteuerung zu kombinieren, wobei der Einfachheit halber die gebräuchlichen und billigen Fernmelderelais benutzt werden, die mit Schwachstrom bis 48 V arbeiten. Hierbei stellen sich aber neben den oben geschilderten Nachteilen der Anordnung zur Steuerung
von Straßen -Verkehrssignalen

Anmelder:

Franz Baumgartner

Fabrik elektr. Apparate,

Köln-Niehl, Bremerhaver Str. 44

Johann Klein, Köln-Riehl,
ist als Erfinder genannt worden

Walzenschaltung zusätzlich noch Unzuträglichkeiten in bezug auf die üblichen Begleiterscheinungen bei Kontakten von Fernmelderelais für Schwachstrom ein, die vornehmlich in einer Oxydbildung begründet sind. Diese Kontaktoxyde können einen so hohen Übergangswiderstand bilden, daß bei einer Spannung bis 48 V keine sichere Kontaktgabe mehr erfolgt. Solche Geräte müssen daher alle 2 bis 3 Monate überprüft und an den Kontaktstellen gereinigt werden.

Zur Behebung dieser Nachteile wurde auch schon versucht, als Impulsgeber oder für die Zeitreglung ein elektronisches Verzögerungsrelais zu verwenden, wobei als Schaltröhre eine gasgefüllte Triode benutzt wurde. Da eine solche Triode aber eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer von etwa 10 000 Arbeitsstunden hat, ist die Dauer der Arbeitsfähigkeit der Gesamtanlage ebenfalls entsprechend begrenzt.

Alle die vorgenannten Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Anordnung der neuen Steuerungszentrale praktisch vollständig beseitigt.

Die neue Anordnung besteht aus einem Schrittschaltwerk, einem Kondensator-Verzögerungs-Relais und sonstigen Regelorganen, wie z. B. Potentiometern oder Regelwiderständen und Hilfsrelais für die Betätigung der Signale sowie Blinkrelais. Der Schrittschalter ist ernndungsgemäß mit einer der Anzahl der Signalphasen entsprechenden Zahl von Doppelkontakten ausgerüstet, von welchen jeweils der eine Kontakt die Einschaltung der Signallampe besorgt, während der andere Kontakt einen dieser Signalphase zugehörigen Regelwiderstand einem für alle Verkehrsphasen gemeinsamen Kondensator-Verzögerungs-Relais vorschaltet, welches den Schrittschalter weiterschaltet und pro Signalphase einen Fortschaltimpuls erhält, jedoch entsprechend dem vorgeschalteten Regel-

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widerstand die über Kontakte des Schrittschalters einstellbaren einzelnen Signalphasen unabhängig voneinander bemißt. Die Dauer der Signalgebung ist also abhängig von der Zeit, die der Kondensator zu seiner Aufladung benötigt, und die$e Zeit ist wiederum bestimmt durch die Spannung, welche dem Kondensator ül>er den Regelwiderständ zugeführt wird. Da durch den Impuls des Verzögerungsrelais gleichzeitig der Schrittschalter das' Hilfsrelais des nächsten Signals einschaltet, ist bei der erfmdungsgemäßen Anordnung ein einziges Verzögerungsrelais mit mehreren Regelwiderständen kombiniert und dadurch die Steuerung mehrerer Verkehrssignale (bis zu acht und mehr) durchführbar. Dabei sind die Zeiten der einzelnen Phasen unabhängig voneinander durch die zugehörigen Regelwiderstände beliebig einstellbar. Darüber hinaus ist in Weiterbildung des Erfindungsgedankens den Phasenregelorganen für die verschiedenen Signale ein gemeinsames Regelorgan vorgeschaltet, welches die Gesamtheit aller aufeinanderfolgenden Schaltzeiten regelt.

Das in der erfindungsgemäßen Anordnung zur Verwendung gelangende Verzögerungsrelais besteht aus einem in Serie mit einem Relais und parallel zu einem Ladekondensator geschalteten Gasentladungsrohr, wobei der Relaisanker zwei Umschaltkontakte und einen Einschaltkontakt für die Weitergabe eines Impulses an das Schrittschaltwerk betätigt, und der erste Umschaltkontakt bei gelöstem Relaisanker den Ladekondensator über feste und regelbare Widerstände mit dem Netz verbindet und im angezogenen Zustand den Kondensator vom Netz trennt und über einen Widerstand entlädt, während der zweite Umschaltkontakt bei gelöstem Relaisanker den Kondensator über einen Widerstand entlädt und im angezogenen Zustand einen Haltekreis über einen Widerstand und den Kondensator auf das Relais legt, so daß der Spannungsunterschied zwischen Kondensator und Relais nach kurzer Zeit ausgeglichen wird und dieses abfällt.

Zur Vervollständigung dieser in einer Verkehrszentrale zusammengefaßten Anlage kann ferner der Schalteinheit ein an sich bekannter Kondensatorblinker zugefügt sein, der wahlweise an Stelle der automatischen Anlage eingeschaltet werden kann. Bei diesem Kondensatorblinker ist parallel zu der Spule eines auf eine bestimmte Anzugs- und Abfallspannung eingestellten Relais ein Kondensator gelegt, der aus dem Netz über einen Widerstand bis zur Erreichung der Anzugsspannung des Relais aufgeladen wird, so daß dieses nach der eingestellten Zeit seinen Anker anzieht und dadurch einerseits die Stromzufuhr über den Hilfskontakt unterbricht und andererseits den Nutzkontakt schließt, in welcher Stellung das Relais infolge der Ladung des Kondensators so lange festgehalten wird, bis die Abfallspannung erreicht ist und der oder die Nutzkontakte wieder geöffnet werden.

Ferner kann ein Schalter zur Verlängerung und Verkürzung der Signalzeiten während des automatischen Ablaufens sowie ein Schalter für die Einschaltung sämtlicher Rot-Lampen zur Verkehrsblockierung vorgesehen sein.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann die Anordnung auf eine beliebige Anzahl von unabhängig voneinander wirkenden Zeitregeleinheiten erweitert werden, indem je ein weiterer Kontakt auf dem Schrittschalter, ein weiterer Regelwiderstand und ein Hilfsrelais pro Regeleinheit vorgesehen sind.

Ferner können Anschlüsse vorgesehen sein, um beliebig viele Steuerzentralen in synchronem Zusammenwirken zu einer grünen Welle zusammenzuschalten.

In der Zeichnung ist das Ausführungsbeispiel der Schaltung einer Zweiphasenanlage mit vier Regeleinheiten sowie der einzelnen Schaltelemente dargestellt, an Hand deren auch die Wirkungsweise näher beschrieben wird. Es bedeutet

Fig. 1 eine Darstellung der Gesamtschaltung der Verkehrszentrale, der Betätigungsschalter und der Verkehrsampeln für zwei Verkehrsphasen,

Fig. 2 die Schaltung des Verzögerungsrelais.

Der an den Klemmen 4 und 6 (vgl. Fig. 2) ankommende Netzstrom wird mittels Gleichrichter 13 und Siebkondensator 14 gleichgerichtet. Die mit den Zuleitungen verbundenen Widerstände 15 und 16 gestatten mit dem Regelwiderstand 17., der an die Klemme 7 und 8 angeschlossen ist, die Gesamtheit aller aufeinanderfolgenden Schaltzeiten zu regeln. Zwischen den Klemmen 8 und 9 bzw. 8 und 10 liegen die Regelwiderstände 18 und 19, durch welche die einzelnen Schaltzeiten unabhängig voneinander geregelt werden können. Die Anzahl dieser Regelwiderstände läßt sich durch Parallelschaltung zu 18 oder 19 beliebig erweitern. Die Aufgabe dieses Verzögerungsrelais besteht darin, kontinuierliche Stromimpulse in eingestellten Zeitabständen und in bestimmter Dauer abzugeben, die zur Betätigung des Schrittschalters dienen. Über die Klemme 5 und den Widerstand 20 kann ferner zur Beschleunigung der Verkehrsregelung das Relais sofort erregt und damit die Fortschaltung des Schrittschalters sofort ausgelöst werden, bevor die eingestellte Zeit abgelaufen ist, wie später noch erläutert wird. Die Schaltung und Wirkungsweise des Verzögerungsrelais sind folgende:

Über jeweils einen Regelwiderstand von Klemme 8 wird der Ladekondensator 21 aufgeladen, bis die Gasentladungsröhre 22, welche mit dem Relais 23 in Serie und zu dem Kondensator 21 und dem Kontakt 24 parallel liegt, zur Zündung kommt, so daß ein Strom fließt, der das Relais zum Anzug bringt. In dieser angezogenen Stellung trennt der Umschaltkontakt 24 des Relais den Kondensator 21 vom Netz und entlädt denselben über den Widerstand 25. Der Umschaltkontakt 26 schließt den Haltekreis für das Relais über den Widerstand 27 und den Kondensator 28, so daß dieses für eine kurze Zeit festgehalten wird. Nach kurzzeitiger Aufladung des Kondensators 28 gleicht sich der Spannungsunterschied zwischen dem Haltekreis und dem Gegenpol der Relaisspule aus, so daß kein Strom mehr fließt und das Relais abfällt. In diesem Zustand wird der Kondensator 28 über den Umschaltkontakt 26 und den Widerstand 29 entladen. Durch diesen Vorgang der Ladung und Entladung des Kondensators in Verbindung mit den entsprechenden Schalterstellungen entsteht der notwendige Momentkontakt (Wischkontakt) zur Betätigung der Spule des Schrittschalters. Der Widerstand 30 dient zur Vorerregung der Relaisspule im abgefallenen Zustand, damit das Relais beim Zünden der Gasentladungsröhre über den verhältnismäßig schwachen Strom mit Sicherheit anspricht. Die Widerstände 31 und 32 dienen zur Festlegung der kürzesten Schaltzeit. Gleichzeitig mit den Kontakten 24 und 26 wird der Kontakt 33. betätigt, welcher über die Klemmen 11 und 12 den Stromimpuls an den Schrittschalter weitergibt. Dieser Vorgang wiederholt sich dauernd in bestimmten Zeitabständen, je nachdem, welcher Regelwiderstand dem Schrittschalter vorgeschaltet ist.

Dieses vorstehend beschriebene Verzögerungsrelais ist ein wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Anordnung, deren Wirkungsweise an Hand der Ge-

samtschaltung gemäß Fig. 1 nachstehend erläutert wird:

Wird der Kippschalter 46 betätigt, so schließt Kontakt 47 und öffnet Kontakt 48; die Netzspannung liegt nun über Hauptschalter 43 an den Klemmen 44 und 45. In dieser »Einschaltstellung« ist am Kontakt 48 der Kondensatorblinker abgeschaltet, so daß also der Blinker nicht arbeitet. Der Kondensatorblinker liegt in Ruhestellung einmal über die Klemme 44, zum andern über den Kontakt 48 und die Klemme 49 am Netz. Der Schalter 50 dient zum wahlweisen Einschalten auf Handbetrieb oder auf automatischen Betrieb. Die in der Zeichnung dargestellte Lage des Schalters entspricht der Einstellung auf Handbetrieb. Wird der Knopf 51 betätigt, so liegt das Netz einseitig über den Kontakt 47, den geschlossenen Druckknopfschalter 51, den Kontakt 52 und die Klemme 53 an der Spule 54 des Schrittschalters. Dadurch erhält der Schrittschalter einen Impuls und schaltet weiter, so daß die¹ nächste Phase der Signallampen leuchtet. Diese Weiterschaltung kann aber auch zu jedem Zeitpunkt bei automatischer Regelung erfolgen; durch Betätigen des Knopfes 51 kann der Schrittschalter beliebig weitergeschaltet werden. Das Bedürfnis nach einer solchen Weiterschaltung besteht z. B. dann, wenn die eingestellte Zeit für die Dauer des Aufleuchtens einer Lampe verkürzt werden soll. Für den automatischen Ablauf der Vorgänge wird der Schalter 50 betätigt, nun unterbricht der Kontakt 52 die Leitungen für den Handbetrieb, und es schließen die Kontakte 55 und 56. Die Netzspannung liegt einmal unmittelbar über Schalter 43 und Klemme 44 an der Relaisklemme 4 des Verzögerungsrelais (vgl. Fig. 2); zum andern liegt sie über Kontakt 47, Druckknopfschalter 57, Kontakt 55, sowie Klemme 58 an der Relaisklemme 6. Das Verzögerungsrelais arbeitet wie zuvor beschrieben (vgl. Beschreibung zu Fig. 2). Wie bereits erwähnt, kann der Schrittschalter jederzeit über den Druckknopf 51 weitergeschaltet werden.

Der Druckknopfschalter 57 dient der Verlängerung eines Schaltvorganges während des automatischen Ablaufes, sofern irgendeine Farbe länger erscheinen soll. Der elektrische Vorgang ist dabei folgender:

Das Verzögerungsrelais 23 (vgl. Fig. 2), das über Klemme 6 mit einem Pol am Netz liegt, wird beim Betätigen des Druckknopfschalters 57 aberregt. Die Folge davon ist, daß das Verzögerungsrelais 23 abfällt, der Schrittschalter 54 bleibt stehen, und das der Stellung des Schrittschalters zugehörige Hilfsrelais bleibt erregt. Wird der Knopf 57 wieder losgelassen, so wird der Stromkreis für das Verzögerungsrelais wieder geschlossen; es arbeitet weiter.

Über Schließdruckknopfschalter 59 wird das Hilfsrelais 38 über Klemme 60 erregt. Es liegt sonst unmittelbar an Klemme 44 und damit über Schalter 43 am Netz. Das Hilfsrelais 38 besitzt einen Haltekontakt 61, der auch bei unterbrochenem Druckknopfschalter 59 das Relais erregt hält. Dieser Haltestromkreis wird nur über Trenndruckknopfschalter 62 an Klemme 63 unterbrochen.

Die nicht näher bezeichneten Arbeitskontakte des Relais 38 schalten über Klemmen 64, 65 die roten Lampen 76, 79 ein, so daß der gesamte Verkehr gesperrt wird, wie z. B. bei der Durchfahrt von Überfallwagen oder Feuerwehrwagen. Das Hilfsrelais 38 besitzt ferner zwei Trennkontakte 66 und 67. Der Trennkontakt 66 unterbricht das zuletzt eingeschaltete Hilfsrelais 39 bis 42, das über den Kontakt des Schrittschalters 54 erregt war. Der Kontakt 67 unterbricht den Stromkreis über den dem Verzögerungsrelais 23 (vgl. Fig. 2) vorgeschalteten Regelwiderstand 17 bis 19a.

Die Hilfsrelais 39 bis 42 werden über die Schrittschalterkontakte 68 bis 71 erregt, wobei ein Pol der Relaisspulen unmittelbar über Klemme 45 am Netz liegt und der andere Pol, wie bereits ausgeführt, an die Kontakte des Schrittschalters gelegt ist. In der jeweiligen Stellung des Schrittschalters wird das dazugehörige Hilfsrelais erregt, das seine nicht bezeichneten Arbeitskontakte schließt und über diese Kontakte die eigentlichen Verkehrslampen unter Strom setzt. Hierbei besteht die Möglichkeit, auf dem Hilfsrelais beliebig viele Kontakte vorzusehen und dementsprechend auch eine beliebige Anzahl von Verkehrslampen in beliebiger Farbwahl einzuschalten.

Die Kontrollampen 72 bis 75 zeigen in der Verkehrszentrale an, welche Lampen jeweils leuchten. Diese Kontrollampen dienen also zur Rückmeldung. Die Verkehrslampen 76 bis 78 stellen die Lampen der einen Richtung dar und die Verkehrslampen 79 bis 81 die der Querrichtung dazu. Die Farbwahl dieser Lampen richtet sich nach den Vorschriften des jeweiligen Landes. So sind beispielsweise die Lampen 76 und 79 rot, die Lampen 77 und 80 gelb und die Lampen 78 und 81 grün. Die beispielsweise Schaltung gemäß der Fig. 1 ist unter Berücksichtigung der Farbfolge nach deutscher Vorschrift gewählt. Wenn also das Hilfsrelais 39 über den Kontakt 68 erregt wird, so leuchten die Lampen 77, 80 und 76, die mit den Klemmen 82, 83 und 86 in Verbindung stehen, d. h. in der einen Fahrtrichtung leuchten die Farben Rot und Gelb auf und in der anderen Fahrtrichtung die Farbe Gelb. Schaltet nun der Schrittschalter einen Schritt weiter auf die Stellung 69, so wird das Hilfsrelais 40 erregt, so daß über Klemme 84 die Lampe 79 und über Klemme 85 die Lampe 78 aufleuchtet, d. h., in der einen Fahrtrichtung erscheint Grün und in der entgegengesetzten Fahrtrichtung Rot. Wird der Schrittschalter auf Stellung 70 gelegt, so schließen sich die Kontakte des Hilfsrelais 41, und über Klemme 86 leuchtet die Lampe 80, über Klemme 82 die Lampe 77 auf, und über Klemme 87 erhält die Lampe 79 Strom. In der Schaltstellung 71 des Schrittschalters wird das Relais 42 erregt, so daß über Klemme 88 die Lampe 76 und über Klemme 89 die Lampe 81 aufleuchtet.

Bei dem Schrittschalter 54 sind die Kontakte 68 und 68a bis 71 und 71a jeweils miteinander gekoppelt. Wenn also der Schrittschalter auf Kontakt 68 liegt, so ist gleichzeitig auch der Kontakt 68 a- geschlossen, entsprechend mit Kontakt 71 auch 71 a. Die Wirkungsweise der Kontakte 68 bis 71 wurde bereits im Zusammenhang mit dem Hilfsrelais 39 bis 42 erläutert. Die jeweils gekoppelten Kontakte 68a bis 71a dienen zur Vorschaltung der Regelwiderstände 18 bis 19 a vor das Verzögerungsrelais 23 gemäß Fig. 2. Die Zusammenarbeit zwischen den Regelwiderständen und dem Verzögerungsrelais ist bereits bei der Behandlung des Verzögerungsrelais gemäß Fig. 2 im einzelnen erläutert.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Steuerung von Straßen-Verkehrssignalen mittels die Dauer der Signale selbsttätig regelnder Schaltwerke unter Verwendung eines Schrittschaltwerkes, Kondensator-Verzögerungs-Relais und sonstigen Regelorganen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittschalter (54) mit einer der Anzahl der Signalphasen entsprechenden Zahl von Doppelkontakten (68 bis 71 und 68 a bis 71a) ausgerüstet ist, von welchen jeweils der eine

Kontakt (68 bis 71) die Einschaltung der Signallampe besorgt, während der andere Kontakt (68 a bis 71 ö) einen dieser Signalphasen zugehörigen Regelwiderstand (17 bis 19 a) einem für alle Verkehrsphasen gemeinsamen Kondensator-Verzögerungs-Relais (Fig. 2) vorschaltet, welches den Schrittschalter weiterschaltet, und pro Signalphase einen Fortschaltimpuls erhält, jedoch entsprechend dem vorgeschalteten Regelwiderstand die über Kontakte des Schrittschalters einstellbaren einzelnen Signalphasen unabhängig voneinander bemißt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Phasenregelorganen für die verschiedenen Signale ein gemeinsames Regelorgan (Relais 23 in Fig. 2) vorgeschaltet ist, welches die Gesamtheit aller aufeinanderfolgenden Schaltzeiten regelt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 567 168, 652 535,
709, 723 554,869 654;

französische Patentschrift Nr. 980 716.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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