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Schaltung zum Übertragen von Signalbegriffen auf fahrende Eisenbahnzüge
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum übertragen von Signalbegriffen auf fahrende
Eisenbahnzüge durch selektiv mit veränderlichen Folgen ausgesandte Impulse, welche
von festen Generatoren über die Gleise der einzelnen Blockabschnitte, die mit unterteilten
Endimpedanzen abgeschlossen sind, ausgesendet und vom Zug mittels Empfangseinrichtungen
aufgenommen werden, die vor der ersten Achse der Fahrzeuge liegen. Bei solchen Einrichtungen
zum ständigen Übertragen der Signalbegriffe auf die fahrenden Züge werden bekanntlich
meist periodische kurz dauernde Impulse benutzt, welche sich in den Gleisen der
einzelnen Blockabschnitte fortpflanzen und induktiv von den Fahrzeugen empfangen
werden.
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Mit der Erfindung soll ein einfaches und wirksames Übertragungssystem
geschaffen werden, welches an beliebigen, für elektrischen oder auch für nichtelektrischen
Bahnbetrieb benutzten Gleisen angebracht und betrieben werden kann, wobei diese
Gleise noch mit beliebigen anderen Vorrichtungen zur Streckensicherung, Fernsteuerung,
Achszählung od. dgl. versehen sein können.
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Erfindungsgemäß sind die mit je einer der Schienen gekoppelten Empfangseinrichtungen
in bezug auf die in den Schienen fließenden Triebströme in an sich bekannter Weise
gegeneinandergeschaltet, und jeder Impulsgenerator am Anfang des Blockabschnitts
ist mit mindestens einer Schiene unmittelbar und am Ende des Blockabschnitts mit
dem Mittelabgriff der unterteilten Endimpedanz derart verbunden, daß sich die aus
kurzen Impulsen bestehenden Impulsströme über die Fahrzeugachsen auf die hinter
diesen Achsen liegenden Schienenabschnitte gleichmäßig verteilen und auf diesen
Abschnitten in derselben Richtung weiterfließen.
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Es sind bereits mehrere Anordnungen bekannt, bei welchen die über
die Schienen eines mit Endimpedanzen abgeschlossenen Gleises übertragenen Signalbegriffe
durch zwei vor der ersten Zugachse liegende Empfänger aufgenommen werden und auf
dem Zug einen speichernden Empfänger betätigen. Gegenüber diesen bekannten Anordnungen
ist mit der Schaltung nach der Erfindung eine bessere Empfindlichkeit und Selektivität,
eine größere Betriebssicherheit sowie der Vorteil erreichbar, diese Schaltung ohne
weiteres beliebigen, bereits vorhandenen Signalanlagen derart zu überlagern, daß
deren normales Arbeiten nicht gestört wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und nachstehend erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Schema einer Schaltung nach der Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine gegenüber Fig. 1 etwas abgewandelte Schaltung; Fig.3 zeigt die
Anwendung der Erfindung auf Gleise, welche für nichtelektrischen Bahnbetrieb oder
für elektrischen Gleichstrom-Bahnbetrieb eingerichtet sind; Fig.4 und 5 zeigen Schaltungen
für Gleise für elektrischen Bahnbetrieb mit Einphasenwechselstrom, und Fig. 6 zeigt
die Form eines Impulses.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Blockabschnitt sind dessen Schienen
1 und 2 von den benachbarten Blockabschnitten durch isolierende Stoßstellen 3 und
4 getrennt. Ein in der Richtung des Pfeils h fahrendes Fahrzeug trägt vor seiner
ersten Achse 5 und in induktiver Kopplung mit jeder Schiene zwei Empfangseinrichtungen
6 und 7, welche in der dargestellten Weise in Gegeneinanderschaltung mit einem selektiven
Impulsempfänger 8 zum Empfangen und Unterscheiden der übertragenen Impulse verbunden
sind. Dieses Gerät ist mit einer Signalanzeigevorrichtung 8A kombiniert, welche
mehrere Lampen 18, akustische Signalgeber oder andere Anzeige- oder Steuereinrichtungen
enthält, die von dem Gerät 8 entsprechend der Folge oder der Polarität der empfangenen
Impulse betätigt werden. An den Enden des Blockabschnitts sind in bekannter Weise
zwischen die Schienen entsprechende Impedanzen Z1, Z2 bzw. Z3 geschaltet. Wie weiter
unten angegeben ist, können diese Impedanzen
gegebenenfalls auch
durch die Wicklungen von Drosselstößen oder durch Impedanzen der Gleisstromkreise
gebildet werden.
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Zwischen das rechte Ende der Schiene 2 und den Mittelabgriff zwischen
den an dem anderen Ende der Blockstrecke liegenden Impedanzen Z1 und Z2 ist mittels
einer Leitung 9 ein Generator 10 geschaltet, welcher periodische Impulse liefert,
die sich zu einem Impulsstrom i zusammensetzen. Dieser Generator kann z. B. durch
eine elektronische Vorrichtung gebildet werden, welche einen periodisch über einen
Thyratron entladenen Kondensator enthält.
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Es sei angenommen, daß dieser Generator je Sekunde mehrere Impulse
einer bestimmten Polarität liefert, deren Amplitude etwa 10 Ampere und deren Dauer
nur etwa I/looo Sekunde beträgt, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Die Impedanz
Z, ist verhältnismäßig groß, so daß die Impulsströme i sich praktisch mir längs
der Schiene 2 bis zur Fahrzeugachse 5 fortpflanzen, worauf sie sich etwa gleichmäßig
als Ströme i/2 auf die beiden Schienen 1 und 2 verteilen und einander entgegengesetzt
durch die beiden Impedanzen Z1 und Z.., sowie durch die Leitung 9 zu dem Generator
10 zurückfließen. Dies hat zur Folge, daß die Empfangseinrichtung 6 praktisch unwirksam
bleibt, während die von den Strömen i. induktiv beeinflußte Empfangseinrichtung
7 den Empfänger 8 speist und z. B. optisch mittels der Vorrichtung 8A einen der
Folge der empfangenen Impulse entsprechenden Signalbegriff anzeigt.
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Zum selektiven Unterscheiden der Signalbegriffe je nach den von der
Empfangseinrichtung 7 empfangenen Impulsfolgen kann der Empfänger 8 in bekannter
Weise z. B. mit selektiven Resonanzkreisen oder mit Multivibratorschaltungen ausgestattet
sein. Da dabei der Signalbegriff erst nach dem gespeicherten Empfang einer gewissen
Zahl von Impulsen angezeigt wird, beeinflussen vorübergehende oder unperiodische
Störvorgänge das Unterscheiden der empfangenen Informationen nicht.
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Durch Verändern der Folge der ausgesandten Impulse lassen sich mehrere
verschiedene Angaben auf den Empfänger 8 übertragen, welcher entsprechend verschiedene
Signalbegriffe anzeigen läßt. So können z. B. zwölf Impulse je Sekunde dem Signalbegriff
»Fahrt<; entsprechen, während sieben Impulse je Sekunde »Warnung«, vier Impulse
je Sekunde »Halt erwarten« und das Fehlen von Impulsen »Halt« bedeuten.
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Bei Ersatz des Generators 10 nach Fig. 1 durch einen in Fig. 2 dargestellten
Generator 11 mit drei Klemmen kann diese Zahl der übertragbaren Signalbegriffe noch
beträchtlich vergrößert werden. Dieser Generator ist so ausgebildet, daß er neben
Impulsströmen il über die Schiene 2 auch Impulsströme i2 entgegengesetzter Polarität
über die Schiene 1 aussenden kann. Jede dieser Impulsreihen wird von einer der Empfangseinrichtungen
6 oder 7 empfangen und steuert den mit der Signalanzeigevorrichtung 8B kombinierten
Empfänger B.
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Die Schaltungen gemäß Fig.1 und 2 gestatten auch, Störwirkungen der
in den Schienen fließenden Triebströme zu unterdrücken, was einerseits durch die
Art der benutzten Impulse und andererseits durch die Kopplung der Empfangseinrichtungen
6 und 7 und der Generatoren erzielbar ist. Dazu ist es zweckmäßig, den Differentialquotienten
der von den Generatoren 10 oder 11 gelieferten Impulsströme, also die Flankensteilheit
der Impulse, möglichst groß und auch bei ungünstigsten Umständen erheblich größer
als die bei den Triebströmen auftretenden Änderungen zu wählen. Auch sind die durch
die beiden Schienen zurückfließenden Triebströme etwa gleichphasig, so daß sich
ihre Wirkungen auf die gegeneinandergeschalteten Empfangseinrichtungen 6 und 7 praktisch
aufheben: dadurch sind in allen Fällen die Störeinflüsse niedrig gegenüber den Nutzwirkungen
der in den Schienen fließenden Impulsströme.
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Ein weiterer Vorteil tritt dadurch ein, daß sich hinter dem Fahrzeug
die Impulsströme in beiden Schienen in gleicher Weise fortpflanzen. Ein anderes
Fahrzeug, das hinter dem ersten in den besetzten Blockabschnitt einfährt, empfängt
daher in seinen beiden Empfangseinrichtungen je den halben Impulsstrom i/2, und
die Wirkungen beider Teilströme heben sich infolge der Gegeneinanderschaltung der
Empfangseinrichtungen auf, so daß das zweite Fahrzeug nur den Signalbegriff »Halt«
zugeführt bekommt.
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Gegenüber den bekannten Systemen ist die Schaltung nach der Erfindung
außerdem anpassungsfähiger an unterschiedliche Betriebsarten, wie nun an Hand einiger
besonderer Anwendungsfälle beschrieben sei.
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Fig.3 zeigt einen Blockabschnitt für nichtelektrischen Bahnbetrieb,
bei welchem nur die Schiene 2 isolierende Trennstellen 4 aufweist. Es sei angenommen,
daß eine Wechselstromquelle 12 einen Eingangstransformator t1 des bereits vorhandenen
Gleisstromkreises speist, dessen Ausgangstransformator t2 ein Gleisrelais 13 erregt.
Der Impulsgenerator 10 ist wie in der Schaltung nach Fig. 1 angeschlossen, jedoch
sind die Impedanzen Z1 und Z2 nach Fig. 1 durch Kapazitäten C1 und C2 ersetzt. Erfahrungsgemäß
beeinträchtigen die kurzen, über die Schienen gesendeten Impulse mit der in Fig.
6 gezeigten Impulsform das Arbeiten der Gleisrelais nicht, so daß das beschriebene
System leicht einem beliebigen vorhandenen Gleisstromkreis oder einem anderen Eisenbahnsignalsystem
überlagert werden kann. Wenn die Schaltung nach Fig.3 an einem Gleis für Gleichstrom-Bahnbetrieb
benutzt wird, kann der in der Schiene 1 fließende Triebrückstrom I nur die Empfangseinrichtung
6 beeinflussen. Bekanntlich sind aber die Änderungswerte der Triebrückströme auch
unter ungünstigsten Bedingungen erheblich kleiner als die Flankensteilheiten der
vom Generator 10 ausgesandten Impulse, so daß Störeinflüsse der Triebrückströme
stets unter einem gefährlichen Wert bleiben. Ferner ist, wie bereits beschrieben,
der Impulsempfänger 8 zur Unterscheidung der empfangenen Informationen nicht für
die Änderungen des Triebrückstroms empfindlich, welche weder periodisch noch gleichmäßig
sind.
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In Fig.4 ist ein Blockabschnitt für Bahnen mit Einphasenwechselstrom
dargestellt, bei welchen die Triebrückströme durch nur eine Schiene 1 geleitet werden,
wobei der Gleisstromkreis durch eine mit einer Impedanz 15 in Reihe geschaltete
Batterie 14 gespeist wird. An dem anderen Ende der Blockstrecke ist ein Gleisrelais
13A unmittelbar mit den Schienen 1 und 2 verbunden. Die Schaltung arbeitet in gleicher
Weise wie die nach Fig. 3 Wenn der Triebrückstrom einer Bahn mit Einphasenwechselstrom
durch die beiden Schienen zurückfließt und die benachbarten Blockstrecken durch
die üblichen Drosselstöße T, und T2 verbunden sind, wird der Stromkreis des Generators
10 in der in Fig.5 dargestellten Weise angeschlossen. In diesem Fall ersetzen ähnlich
wie bei der Schaltung nach Fig.1 die Wicklungshälften des Drosselstoßes T2 die Impedanzen
Z1 und Z2. Auch eine Schaltung nach Fig. 2 ist
auf die Anwendungsbeispiele
nach Fig.3, 4 und 5 anwendbar; die Schaltung nach Fig. 5 kann auch bei Gleichstrom-Bahnbetrieb
mit Rückleitung der Triebströme durch die beiden Schienen benutzt werden.