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Anordnung zur Kennzeichnung ortsbeweglicher Objekte und/oder zur Zustandsanzeige
ortsfester Objekte, insbesondere zur Streckenüberwachung in elektrifizierten Eisenbahnanlagen
Zur zentralen Überwachung von Gleisnetzen ist es bekannt, die sich auf dem Gleisnetz
bewegenden Objekte und die an den Gleisen befindlichen, für den Verkehr bedeutungsvollen
festen Objekte, wie Schranken, Weichen, Signale od. dgl., auf dem Bildschirm einer
Braunschen Röhre anzuzeigen; die Entfernung zu den einzelnen Objekten wird dabei
nach dem Impulsreflexionsverfahren gemessen. Zweckmäßig ist es hierbei, die Anzeige
an der Überwachungsstelle auf einer Nachbildung des zu überwachenden Streckenabschnittes
vorzunehmen. Um die Unterscheidbarkeit der einzelnen Objekte zu erleichtern und
die übersichtlichkeit der Anzeige zu erhöhen, ist es von Vorteil, wenn den einzelnen
ortsbeweglichen Objekten bestimmte Kennzeichen zugeordnet werden und aus der Anzeige
der ortsfesten Objekte deren jeweiliger Arbeitszustand erkennbar ist.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kennzeichnung ortsbeweglicher
Objekte und/oder zur Zustandsanzeige ortsfester Objekte mit Übertragung von Meldekennzeichen
längs elektrischer Leitungen mittels eines Impulsreflexionsverfahrens, insbesondere
zur Streckenüberwachung in elektrifizierten Eisenbahnanlagen. Erfindungsgemäß schalten
dieser Kennzeichnung bzw. Zustandsanzeige entsprechend betätigte Schalteinrichtungen
am jeweiligen Ort eines Objektes mit einer der Kennzeichnung bzw. Zustandsanzeige
entsprechenden Größe und/oder Anschaltdauer an die zur Stromversorgung der ortsbeweglichen
Objekte dienenden und die Ortungsimpulse führenden Leitungen zum Erzeugen eines
die Kennzeichnung bzw. Zustandsanzeige wiedergebenden Reflexionsbildes dieser Leitungen
an.
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Eine bekannte Anordnung zur Ortung von beweglichen Objekten weist
ein dicht neben dem Gleis geführtes zusätzliches, abschnittsweise mit übertragern
ausgerüstetes Leitungspaar zum Übertragen von Impulsen einer vorgegebenen Frequenz
auf. Auf diese Impulsübertragung wird induktiv oder durch Strahlungskopplung entsprechend
dem Standort des ortsbeweglichen Objektes oder der Zustandsanzeige eines ortsbeweglichen
Objektes in der Weise eingewirkt, daß von dem in der Nähe befindlichen Übertrager
Echoimpulse einer anderen Frequenz abgegeben werden.
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Von dieser bekannten Anordnung unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand
dadurch, daß zum Übertragen der Ortungsimpulse die zur Stromversorgung der ortsbeweglichen
Objekte dienenden Leitungen verwendet werden, deren Wellenwiderstand durch Anschalten
von Kapazitäten an diese Leitungen verändert wird, wobei unmittelbar die sich ergebenden
Reflexionsimpulse ohne Benutzung einer weiteren Trägerfrequenz zur Sendestelle gelangen
und aus dem dort erzeugten Reflexionsbild die Kennzeichnung bzw. Zustandsanzeige
erkennen lassen.
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Durch die Anordnung gemäß der Erfindung wird am jeweiligen Standort
des zugehörigen Objektes der Wellenwiderstand der Leitung örtlich und im wesentlichen
sprunghaft geändert; die von den verschiedenen Objekten bzw. deren Schalteinrichtungen
hervorgerufenen örtlichen Sprungstellen des Wellenwiderstandes der Leitung werden
nach dem Impulsreflexionsverfahren ihrer Entfernung nach ausgemessen und beispielsweise
auf einer Braunschen Röhre angezeigt. Die Anordnung gemäß der Erfindung ermöglicht
es, die Fahrorte der ortsbeweglichen Objekte im Gleisnetz nicht nur in ihrer Entfernung
vom Meßort, sondern auch in ihrer jeweiligen Lage zu den für den Betriebsablauf
auf den Gleisstrecken maßgebenden ortsfesten Objekten sichtbar zu machen. Durch
die Kennzeichnung der ortsbeweglichen Objekte können z. B. mehrere sich auf dem
zu überwachenden Streckenabschnitt befindliche Fahrzeuge voneinander unterschieden
werden. Die Zustandsanzeige ortsfester Objekte läßt erkennen, ob sich ein Streckenabschnitt
in einem betriebsgerechten Zustand befindet, ob also z. B. beim Nahen eines Zuges
die Sehranken geschlossen und die Weichen und Signale richtig gestellt sind.
In
Weiterführung des Erfindungsgedankens wird zur Kennzeichnung ortsbeweglicher Objekte
vorgeschlagen, einen Kondensator periodisch zwischen den auf Fahrdraht- bzw. Stromschienenpotential
liegenden Teilen des Stromabnehmers und den auf Erdpotential liegenden metallischen
Bauteilen des ortsbeweglichen Objektes einzuschalten sowie bei der übenvachung mehrerer
ortsbeweglicher-Objekte zum Unterscheiden der einzelnen Objekte untereinander die
den einzelnen Objekten zugeordneten Kondensatoren periodisch nach unterschiedlichen
Zeitfunktionen einzuschalten. Dies läßt sich beispielsweise in besonders einfacher
Weise durch die Verwendung periodischer Schalter mit unterschiedlichem Tastverhältnis
erreichen.
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Da bei den ortsbeweglichen Objekten durch die zwischen Fahrdraht und
Gleis befindlichen metallischen Bauteile ein Sprung im Kapazitätsbelag der Leitung
auftritt und damit, gegebenenfalls in Verbindung mit der Induktivität und Kapazität
des Motors, der Wellenwiderstand dieser Leitung geändert wird, ist für derartige
Objekte eine Kennzeichnung an sich nur dann erforderlich, wenn mehrere ortsbewegliche
Objekte in dem zu überwachenden Streckenabschnitt voneinander unterschieden werden
sollen. Auf die gleiche Weise lassen sich vorübergehend nicht in Bewegung befindliche
ortsbewegliche Objekte von ortsfesten, ebenfalls Reflexionen bewirkenden Objekten
unterscheiden. Durch das periodische Einschalten des Kondensators wird zu der durch
die metallischen Teile des Fahrzeuges bedingten Grundreflexion hervorgerufen, so
daß sich die Amplitude der Reflexion eines ortsbeweglichen Objektes periodisch ändert.
Fällt bei einem ortsbeweglichen Objekt der periodische Schalter infolge Störung
aus, so bleibt die Anzeige infolge der weiterhin vorhandenen Grundreflexion bestehen,
und nur die zum Unterscheiden mehrerer Objekte dienende periodische Zusatzreflexion
entfällt. Dies ist jedoch unerheblich, da angenommen werden kann, daß nicht gleichzeitig
auf mehreren Fahrzeugen die periodischen Schalter versagen, so daß auch die Unterscheidbarkeit
gewährleistet bleibt.
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Um feste Objekte (Schranken, Weichen od. dgl.) in Abhängigkeit von
ihrem jeweiligen Arbeitszustand kenntlich zu machen, wird weiterhin vorgeschlagen,
am Standort des ortsfesten Objektes in Abhängigkeit vom Zustand dieses Objektes
einen Kondensator zwischen Fahrdraht bzw. Stromschiene und auf Erdpotential liegenden
Gleis einzuschalten. Um die übersichtlichkeit der Anzeige auf dem Bildschirm zu
erhöhen, ist es dabei zweckmäßig, daß der einem ortsfesten Objekt zugeordnete Kondensator
nur eingeschaltet wird, wenn sich das Objekt nicht im gewünschten Arbeitszustand
befindet. Auf diese Weise ergibt sich ein Reflexionsbild des Streckenabschnittes,
das durch Verschwinden der von ortsfesten Objekten herrührenden Reflexionen beim
Nahen eines ortsbeweglichen Objektes erkennen läßt, wie die Weichen, Schranken,
Signale od. dgl. nacheinander in die richtige Lage gebracht werden und vor dem ortsbeweglichen
Objekt ein vorschriftsmäßig hergerichteter Streckenabschnitt liegt, während das
Wiederauftauchen der Festobjekt-Reflexionen hinter der Reflexion des ortsbeweglichen
Objektes darauf hinweist, daß die Strecke für eventuell folgende ortsbewegliche
Objekte zunächst gesperrt ist. Die von dem zu überwachenden Streckenabschnitt abzweigenden
Leitungen können dabei durch Zwischenschalten von Drosselspulen für die Ortungsimpulse
gesperrt werden.
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Es ist auch möglich, die Ortungsimpulse statt, wie bisher angegeben,
zwischen Fahrdraht bzw. Stromschiene und Gleis zwischen zwei voneinander isolierten
Fahrdrähten, zwischen den beiden Schienen oder bei Seilbahnen zwischen zwei Seilen,
beispielsweise zwischen dem Trag- und dem Zugseil, zu führen.
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In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, auch mehrere ortsfeste
Objekte untereinander durch eine Kennzeichnung zu unterscheiden. Folgen entlang
einer Strecke z. B. ein Signal und eine Schranke, ein Signal und eine Weiche od.
dgl. in kurzem Abstand aufeinander, so ist es infolge des verkleinerten Maßstabes
des Reflexionsbildes der Strecke auf dem Bildschirm nicht immer einfach, eindeutig
festzustellen, welches von mehreren dicht hintereinander angeordneten Objekten die
richtige Arbeitslage aufweist und welches nicht. Ist z. B. die im allgemeinen vorgesehene
Abhängigkeit zwischen einer Weiche und einem zugehörigen Signal gestört, so kann
man infolge unterschiedlicher Anzeige der Arbeitsstellung beider Objekte auf dem
Bildschirm zwar erkennen, daß eine Störung vorliegt, es ist aber oftmals nicht ohne
weiteres festzustellen, welches Objekt die richtige und welches die falsche Arbeitslage
aufweist. Die ortsfesten Objekte können dann nach einem weiteren Erfindungsmerkmal
dadurch eindeutig gekennzeichnet werden, daß die den einzelnen Objekten zugeordneten
Kondensatoren wie bei ortsbeweglichen Objekten periodisch nach unterschiedlichen
Zeitfunktionen eingeschaltet werden. Bei einer derartig ausgebildeten Anordnung
kann man ohne Schwierigkeiten erkennen, ob die Weiche oder das zugehörige Signal
eine falsche Arbeitslage aufweist; die zum Beseitigen der Störung und zum Verhindern
von Unfällen erforderlichen Maßnahmen können sofort eingeleitet werden.
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Im Hinblick auf eine möglichst übersichtliche Anzeige auf dem Bildschirm
kann es von Vorteil sein, wenn zur Zustandsanzeige ortsfester Objekte der Kondensator
über einen periodischen Schalter derart eingeschaltet wird, daß bei ortsfesten Objekten,
die sich im gewünschten Arbeitszustand befinden, der Kondensator während einer Schaltperiode
nur kurzzeitig eingeschaltet wird, während bei ortsfesten Objekten, die sich nicht
im gewünschten Arbeitszustand befinden, der Kondensator während einer Schaltperiode
nur kurzzeitig abgeschaltet wird. Es liegt auf der Hand, daß diese Arbeitsweise
nicht nur zur Zustandsanzeige ortsfester, sondern auch zur Kennzeichnung ortsfester
und/oder ortsbeweglicher Objekte benutzt werden kann.
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Im Rahmen der Erfindung können auch beliebige Kombinationen aus den
beiden erwähnten Grundverfahren, nämlich An- und Abschalten in Abhängigkeit von
der Arbeitslage der Objekte einerseits und unterschiedliches periodisches Anschalten
des Kondensators andererseits, angewendet werden. Eine Kennzeichnung orstfester
für den Bahnbetrieb maßgeblicher Objekte durch periodisches Einschalten des Kondensators
ist unter Umständen angebracht, um die Reflexionen dieser Objekte von durch Störstellen
oder durch für den Betrieb uninteressante Objekte hervorgerufenen Reflexionen unterscheiden
zu können. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Anordnung gemäß der Erfindung
wird der Kondensator beispielsweise derart eingeschaltet, daß dieser bei ortsfesten
Objekten, die sich im gewünschten
Arbeitszustand befinden, abgeschaltet
ist, bei ortsfesten Objekten, die sich nicht im gewünschten Arbeitszustand befinden,
während einer Schaltperiode nur kurzzeitig eingeschaltet und bei ortsbeweglichen
Objekten während einer Schaltperiode nur kurzzeitig abgeschaltet wird. Eine weitere
Möglichkeit zum Unterscheiden der verschiedenen Objekte untereinander besteht in
der Verwendung von Kondensatoren mit unterschiedlichen Kapazitätswerten.
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Als periodische Schalter zum Ein- und Ausschalten der Kondensatoren
können rotierende, elektronische oder beliebige andere Schalter verwendet werden.
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Um bei nur schwach reflektierenden Objekten die Reflexionsspannung
zu erhöhen, ist es bekannt, den reflektierten Impuls durch aktive Reflexion in einer
zusätzlichen Sendeeinrichtung zu erzeugen. Dieser Gedanke wird zur Weiterbildung
der Erfindung in der Weise angewendet, daß bei einem schwach reflektierenden Objekt
zum Erzielen einer genügend großen Reflexionsspannung der ankommende Ortungsimpuls,
der gegebenenfalls von der den Ortungsimpuls führenden Leitung her über eine Antenne
empfangen wird, am Ort dieses Objektes die zusätzliche Sendeeinrichtung auslöst,
die den zu reflektierenden Impuls erzeugt und ihn, gegebenenfalls über die gleiche
Antenne, wieder zur Leitung hin aussendet. Durch diese Arbeitsweise wird es möglich,
auch von schwach reflektierenden, sich in großer Entfernung von der Überwachungsstelle
befindenden Objekten einwandfreie Reflexionsimpulse an der Empfangseinrichtung zu
erhalten.
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Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens ist in Fig. 1 schematisch
ein Triebwagen dargestellt, zwischen dessen den Motor M aus dem Fahrdraht L speisenden
Stromabnehmer A. und den auf Erdpotential liegenden Bauteilen ein Kondensator C
über einen Schalter S1 periodisch eingeschaltet wird. Der Schalter S1 wird dabei
mit einem dem Kennzeichen des Triebwagens entsprechenden Tastverhältnis beispielsweise
über eine durch einen Synchronmotor in Pfeilrichtung angetriebene Nockenscheibe
N gesteuert.
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In Fig. 2 a bis 2 c sind Ausführungsbeispiele für eine Anordnung zur
Zustandsanzeige und/oder Kennzeichnung ortsfester Objekte dargestellt. In Fig. 2
a wird in Abhängigkeit vom Arbeitszustand des ortsfesten Objektes an dessen Standort
ein Kondensator C" zwischen Fahrdraht L und Erde eingeschaltet. Befindet sich das
ortsfeste Objekt im richtigen Arbeitszustand, ist also z. B. eine Schranke beim
Nahen eines Zuges geschlossen, eine Weiche richtig gestellt bzw. zeigt ein Signal
freie Fahrt an, so ist der Schalter S", geöffnet. Weicht der Zustand des ortsfesten
Objektes vom gewünschten ab, so ist über den in diesem Fall geschlossenen Schalter
S2 a der Kondensator Ca eingeschaltet, so daß an dieser Stelle eine Änderung
des Wellenwiderstandes der Leitung hervorgerufen wird, die durch den an dieser Stelle
reflektierten Anteil eines auf die Leitung geschickten Prüfimpulses in der Überwachungsstelle
angezeigt wird.
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Fig. 2b zeigt die Verwendung eines periodisch betätigten Schalters
S1 b zur zusätzlichen Kennzeichnung des ortsfesten Objektes. Der Schalter S1 b wird
dabei durch eine mit konstanter Drehzahl n in Pfeilrichtung umlaufende Nockenscheibe
Nb gesteuert, die beispielsweise durch ein sich bei einer Änderung des Arbeitszustandes
des zu kennzeichnenden Objektes selbsttätig aufziehendes Uhrwerk oder einen Motor
angetrieben werden kann. Die Stellung des Schalters S2 b ist von dem jeweiligen
Arbeitszustand einer Weiche, Schranke od. dgl. abhängig. Beide Schalter liegen in
Reihe mit dem Kondensator Cb. Die in Fig. 2 c dargestellte Anordnung unterscheidet
sich von der gemäß Fig. 2b lediglich durch eine unterschiedliche Zahl der Nocken
auf der Nockenscheibe N" wodurch bei gleicher Drehzahl n der beiden Nockenscheiben
Nb und N, für die periodisch betätigten Schalter S1 b und S1 , zur Kennzeichnung
der Objekte eine unterschiedliche Schaltfrequenz und ein unterschiedliches Tastverhältnis
erzielt wird. Die Stellung des Schalters S., , ist dabei von der jeweiligen Arbeitslage
des zu kennzeichnenden Objektes (Weiche, Schranke, Signal od. dgl.) abhängig. Die
Schalter S1, und S" liegen in Reihe mit dem Kondensator C,. Ist z. B. eine Schranke
geschlossen, so wird durch den in diesem Falle offenen Kontakt S.,
eine Markierung der Schranke auf dem Bildschirm des überwachungsgerätes verhindert,
so daß man aus dem Fehlen von Festobjekt-Markierungen ersieht, daß sich die Strecke
in einem betriebsgerechten Zustand befindet.
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In Fig. 3 a ist als Beispiel das auf dem Bildschirm einer Braunschen
Röhre sichtbar gemachte Reflexionsbild eines Streckenabschnittes dargestellt, während
Fig. 3 b eine unterhalb des Reflexionsbildes befindliche kilometrierte Entfernungsskala
zeigt, in die die ortsfesten, im folgenden näher bezeichneten Objekte schematisch
eingetragen sind. Zum richtigen Einstellen des Maßstabes des Reflexionsbildes, also
zum Eichen des Überwachungsgerätes, dient eine ungefähr am Ende des zu überwachenden
Streckenabschnittes befindliche Festmarke F, deren zugehörige Reflexion beispielsweise
durch einen zwischen Fahrdraht und Gleis fest eingeschalteten Kondensator hervorgerufen
wird. Die von den einzelnen ortsfesten und ortsbeweglichen Objekten herrührenden
Reflexionen bauen sich auf dem Band St der nicht kompensierbaren Eigenreflexionen
der Strecke in der aus Fig. 3 a ersichtlichen Weise auf. Auf der Strecke befinden
sich zwei von der Überwachungsstelle am Kilometer 0 fortbewegende Objekte, beispielsweise
zwei Triebwagen Trl und Tr2, deren periodisch eingeschaltete Kondensatoren eine
sich zu der durch die metallischen Bauteile bedingten Grundreflexion addierende
Zusatzreflexion bewirken, die wegen ihres periodischen Auftretens gestrichelt eingezeichnet
sind. Vom Triebwagen Trl in Fahrtrichtung gesehen erkennt man zunächst, daß die
Schranke Sr. geschlossen ist, denn eine Reflexion ist an dieser Stelle nicht vorhanden,
der Schalter S2 b gemäß Fig. 2b ist also offen. Demgegenüber ist die Schranke Sri
noch offen. was am periodischen Auftreten der zugehörigen Reflexion erkennbar ist.
Auch das Signal Si3 zeigt Halt; es weist also noch nicht die für ein Vorbeifahren
des Zuges Tr 1 richtige Arbeitslage auf. Verfolgt man die Strecke vom Triebwagen
Tr 1 aus rückwärts zur überwachungsstelle hin, so erkennt man zunächst die periodischen
Reflexionen der Weiche W2 und des zugehörigen Signals Sie, die sich in ihrer Schaltfrequenz
unterscheiden, wie dies in Fig. 3 a durch unterschiedliche Strichlänge angedeutet
ist. Sowohl die Weiche W2 als auch das zugehörige Signal Sie befinden sich nicht
in dem Zustand, der ein Vorbeifahren des nachfolgenden Triebwagens Tr2 ermöglicht.
Die Weiche Wi und das Signal Si. sind schon so gestellt, daß der Triebwagen Tr2
eine freie Strecke vorfindet, wie dies aus dem Reflexionsbild deutlich zu entnehmen
ist. Die Schranke Sri ist nach dem Vorbeifahren des Zuges
Tr2 bereits
wieder geöffnet. Am Fehlen bzw. Verschwinden der Festobjekt-Markierungen in Fahrtrichtung
der ortsbeweglichen Objekte sieht man deutlich, wie die Strecke abschnittsweise
zunächst in einen betriebsgerechten Zustand gebracht und hinter dem ortsbeweglichen
Objekt für eventuell unmittelbar nachfolgende Objekte wieder gesperrt wird.