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Anordnung zum Vermeiden gegenseitiger störender Beeinflussung mehrerer
elektromagnetischer Gleisgeräte im Eisenbahnsicherungswesen Die Erfindung befaßt
sich mit einer Anordnung zum Vermeiden gegenseitiger störender Beeinflussung mehrerer
elektromagnetischer Gleisgeräte im Eisenbahnsicherungswesen, die mit ihren Sende-
und Empfangseinrichtungn zu beiden Seiten der Schienen und im Raume eines Schienenfaches
des Gleises angeordnet sind.
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Elektromagnetische Gleisgeräte werden an bestimmten Stellen der Strecke,
den Meßstellen, zum Steuern von Einrichtungen zur überwachung des Fahrweges von
Gleisfahrzeugen verwendet, bei denen das in einer Sendespule erzeugte Wechselfeld
in einer auf der anderen Seite der Schiene angeordneten Empfangsspule eine Spannung
induziert. Durchräuft ein Rad die Zone zwischen diesen beiden Spulen, so wird die
in der Empfangsspule induzierte Spannung in ihrer Größe verändert und steuert die
überwachungseinrichtung für den Fahrweg.
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Wird die überwachungseinrichtung für den Fahrweg zur Achszählung verwendet,
so sind an einer Meßstelle zwei Gleisgeräte erforderlich, um auch die Bewegungsrichtung
des einwirkenden Rades, zu kennzeichnen. In diesem Falle sind die Gleisgeräte an
der Zählstelle gegeneinander versetzt an den beiden Schienen des Gleises angeordnet.
Die Räder einer Achse beeinflussen entsprechend ihrer Lage zu den Gleisgeräten zuerst
das eine Gleisgerät, danach beide Gleisgeräte gleichzeitig und zuletzt das andere
Gleisgerät. Durch die Bedingung, daß die Einwirkzonen der Gleisgeräte einer Zählstelle
sich überschneiden müssen und der kleinste Achsabstand eine einwandfreie Z7ählung
noch gewährleistet, ergibt sich zwangläufig eine Anordnung, bei der die Gleisgeräte,
im Raum eines Schiene#nfachs an den beiden Schienen eines Gleises befestigt sind.
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Ist ein Gleis auf elektrisch leitenden Schwellen, z. B. auf Stahlschwellen,
verlegt, so bildet das aus den beiden Schienen und den benachbarten Stahlschwellen
bestehende Schienenfach einen elektrisch leitenden Kreis. An Gleisgeräten, die im
Raume eines solchen Schienenfachs angeordnet sind, wurden in diesen Fällen Störungen
beobachtet, die bisher ein betriebssicheres Arbeiten der überwachungsanlagen verhindern.
Durch eingehende Messungen wurde festgestellt, daß die in der Empfangseinrichtung
der Gleisgeräte induzierten Meßspannungen unabhängig von der Beeinflussung durch
ein Rad in ihrer Größe in weiten Grenzen schwanken. Auch durch generelles Einstellen
der Einrichtung können diese Störungen nicht beseitigt werden, da durch die örtlichen
Verhältnisse, z. B. Feuchtigkeits- und Witterungseinflüsse, Art der Bettung u. dgl.,
diese Unterschiede in der gegenseitigen störenden Beeinflussung der Meßspannungen
noch verstärkt werden. Die Untersuchungen ergaben, daß sich der von den Schienen
und den Stahlwellen gebildete elektrisch leitende Kreis ähnlich wie eine einzige
Kurzschlußwindungauf die Magnetflüsse der Gl#eisgeräteeinrichtungen auswirkt.
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Um den Einfluß äußerer magnetischer Störfelder, hervorgerufen durch
den Triebrückstrom in einer Schiene, zu vermindern, ist bereits eine Einrichtung
bekannt, in der die magnetisch-induktiven Impulsgeber an ein und derselben Schiene
angeordnet sind, während parallel zu der Spule des Pergamentmagnetkerns eine weitere
Spule mit einem Weicheisenke.rn ge-
schaltet ist, so daß sich die Wirkungen
des äußeren magnetischen Störfeldes auf die impulserzeugenden Teile des Impulsgebers
aufheben. Die vorher gegegenseitigen Einflüsse zweier Gleisgeräte nannten
g
können damit jedoch nicht beseitigt werden.
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Mit der Erfindung wird die Aufgabe, die gegenseitige störende Beeinflussung
mehrerer gleicher elektromagnetischer Gleisgeräte zu vermeiden, die mit ihren Sende-
und Empfangseinrichtungen zu beiden Seiten der Schienen eines Gleises angeordnet
sind, auf die Weise gelöst,daß erfindungsgemäß, die Sendeeinrichtungen derart ausgebildet
sind, daß die von ihren Magnetflüssen in der von dem Schienenfach gebildeten Kurzschlußwindung
induzierten Ströme aufgehoben werden.
Dadurch wird die Einwirkung
der Kurzschlußwindung auf die Gleisgeräte vollständig aufgehoben. Sehr günstig verwendbar
ist in Weiterbildung der Erfindung eine Anordnung, mit der den Sendeeinrichtungen
eines Schienenfachs jeweils paarweise gleichphasige Erregerströme zugeführt werden,
wobei die innere Schaltung der Sendeeinrichtungen so ausgeführt ist, daß die Magnetflüsse
der Gleisgeräte an der einen Schiene gegenüber den Magnetflüssen der Gleisgeräte
ander anderenSchieneum 1801 verschoben sind.
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Wirtschaftlich zweckmäßig ist nach einem weiteren Erfindungsmerkmal
die Verwendung aufbau- und schaltungmäßig, völlig gleicher Sendeeinrichtungen, denen
zum Erzeugen der Magnetflüsse gegenphasige Erregerströme zugeführt werden.
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Für diesen Fall von Gleisgeräteanordnungen, bei denen jeein Gleisgerät
zu beiden Seiten einer Schiene des Gleises auf eine gemeinsame überwachungseinrichtung
einwirkt, ergibt sich eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß
den beiden Sendeeinrichtungen der Gleisgeräte gegenphasige Erregerströme zugeführt
werden, die aus einer rückgekoppelten Transistor-Generator-Anordnung entnommen werden,
deren Rückkopplungs-und Schwingkreise gleichzeitig Teile der Sendeeinrichtungen
bilden, und daß dabei einerseits gleich große Teile der den einzelnen Sendeeinrichtung-en.
zugeordneten Rückkopplungswicklungen symmetrisch und parallel geschaltet sowie andererseits
die Schwingkreisspulen hintereinandergeschaltet in die in Gegentakt geschaltete
Generateranordnung eingefügt sind.
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Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläuterL Hierbei zeigt Fig. 1 die schematische Anordnung zweier Gleisgeräte
im Raum eines Schienenfachs und Fig. 2 eine Transistor-Generator-Anordnung zum Erzeugen
gegenphasiger Erreger-ströme.
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In Fig. 1 ist eine häufig verwendete Anordnung der Gleisgeräte
einer Meßstelle für Achszähleinrichtungen wiedergegeben, in der je ein Gleisgerät
1 und 2 an den gegenüberliegenden Schienen eines Gleises angeordnet ist.
Das die KurzschlußwindungK bildende Schienenfach besteht aus den GleisstückenSn
und den magnetisch leitenden SchwellenS1 und wird von den durch die SendzeinrichtungenS1
bzw. S2 der Gleisgeräte 1 bzw. 2 erzeugten, schematisch angedeuteten Magnetflüssen
0 1 bzw. 0 2 durchsetzt. Ein Teil der Flüsse (P 1 bzw. 1) 2
induziert in den Einpfangseinrichtungen E 1 bzw. E 2 die Meßspannungen,
die durch Einwirkung eines auf den Schienen zwischen den Einrichtungen
S 1 und E 1 bzw. S 2 und E2 vorbeirollenden Rades beeinflußt
werden. Die Pfeilrichtungen an den gestrichelten Linien der Flüsse 0 1 bzw.
0 2 stellen die wi U.ürlich angenommenen Flußrichtungen in einem bestimmten
Augenblick und der senkrecht zum Schienenfach gezeichnete Pfeil den resultierenden,
die Kurzschlußwindung K durchsetzenden Fluß 0 dar.
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Snid die Einrichtungen der Gleisgeräte gleichausgebildet und werden
den Sendespulen aus ein- und derselben Stromquelle Erregerströme zugeführt, so ändern
sich diese Ströme zeitlich in gleicher Weise; sie haben also gleiche Kurvenform,
gleiche Frequenz und gleiche Höchstwerte.
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Durchsetzen die einzelnen Flüsse 0 1 und 0 2
in den in Fig. 1 angegebenen Pfeilrichtu#ngen das Schienenfach, so heben
sie sich auf; der resultierende Fluß 0 ist also in jedem Augenblick gleich
Null, und die KurzschlußwindungK bleibt ohne Einfluß auf die Arbeitsweise der Gleisgeräte
1 und 2. Da in diesem Falle in der Kurzschlußwindung keine Ströme induziert
werden, bleibt auch ihr Widerstand, der sich durch Witterungseinflüsse und durch
die Art der Bettung ändern kann, ohne Einfluß.
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Um den resultierenden Fluß 0 in dem eine Windung bildenden
Schienenfach auf dem Wert Null zu halten, sind nach einem Erfindungsmerkmal die
Wechselfelder der Sendeeinrichtungen der im Raum eines Schienenfachs angeordneten
Gleisgeräte paarweise um 1801 gegeneinander verschoben, so daß
wird, wobei 0 den das Schienenfach durchsetzenden resultierenden Fluß bedeutet,
0 1 bis 0 4, 0 n-1 und eI) n die Magnetflüsse der einzelnen
paarweise zusammenwirkenden Gleisgeräte 1 bis 4, n - 1
und n
(von denen in Fig. 1 nur zwei Gleisgeräte 1 und 2 dargestellt
sind).
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Werden den SendeeinrichtungenS1 und S2 der Gleisgerätel und
2 gemäß Fig. 1 aus einer gemeinsamen Stromquelle gleichphasige Erregerströme
zugeführt und sollen die Magnetflüsse 0 1 und 0 2 sich in dem Schienenfach
aufheben, so muß die innere Schaltung der Sendeeinrichtungen so ausgebildet sein,
daß der Erregerfluß 0 1 gegenüber dem Fluß 0 2 in seinem zeitlichen
Verlauf um 180' phasenverschoben ist. Dies kann z. B. dadurch geschehen,
daß die Sendespullen der entsprechenden Gleisgeräte gegensinnig auf den Kern der
Sendeeinrichtung aufgebracht bzw. der Anschluß der Erregerströme an einer Spule
umgekehrt als an der anderen vorgenommen wird.
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Eine schaltungsmäßig einfache Ausführung der Gleisgeräteanordnung
ergibt sich, wenn den Gleisgeräten die Erregerströme bereits gegenphasig zugeführt
werden. In diesem Falle können die Einrichtungen der Gleisgeräte konstruktiv völlig
gleich ausgebildet sein.
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Besonders günstig läßt sich das durchführen, wenn die Sendeeinrichtungen,
deren magnetische Wechselfelder sich in der von dem Schlenenfach gebildeten Kurzschlußwindung
kompensieren sollen, als Schaltungsteile in einer einzigen die Erregerströme erzeugenden
Schaltung verwendet werden. Dabei können auch die unvermeidlichen Fertigungstoleranzen
der Sendeeinrichtungen weitgehend ausgeglichen werden.
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Ein solches Schaltungsbeispiel ist in Fig. 2 als Transistor-Generator-Anordnung
dargestellt. In Gegentaktschaltung werden hier zwei elektronische Schaltmittel
3 und 4, z. B. Siliziumtransistoren, von einer Stromquelle + / - her
mit Energie versorgt: die Schaltung liefert die Wechselströme für die SendeeinrichtungenS1
und S2 der beiden Gleisgerätel und 2 nach Fig.1. In den Emitter-Kollektor-Kreis
der Transistoren befinden sich die Sendespulen 11 und 21 der räumlich voneinander
getrennt angeordneten SendeeinrichtungenS1 und S2 der Gleisgeräte. Die Spulen11
und 21 bilden, hintereinandergeschaltet, zusammen mit dem Kondensator6 den frequenzbestimmenden
Schwingkreis der Generatoranordnung. Durch den gemeinsamen Kondensator6 istt die
Frequenzgleichheit der beiden Sendeeinrichtungen der Gleisgeräte erzwungen.
Jede
SendeeinrichtungS1 bzw. S2 enthält außer der Sendespule 11 bzw. 21
die über einen gemeinsamen Eisenkern induktiv gekoppelten Rückkopplungswicklungen
12 bzw. 22, die beide mit einer Mittelanzapfung versehen sind. Die Mittelanzapfungen
der Rückkopplungswicklungen sind gemeinsam über den Widerstand 5 mit dem
Minuspol der Stromquelle. verbunden; ihre Te.11wicklungen sind phasengleich parallel
geschalet und an die Basiselektroden der Transistoren 3 und 4 angeschlossen.
Durch diese Schaltungsanordnung der Rückkopplungswicklungen 12 und 22 werden Unterschiede
in der Stromverstärkung der Transistoren und in der Güte der Sendespulen weitgehend
ausgeglichen sowie Spannungsgleichheit an den beiden Sendespulen 11 und 21
erreicht. Der gemeinsam zugeordnete Widerstand 5 bestimmt die Basisströme
der Transistoren 3 und 4.
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Im Betrieb werden die Schwingungen durch das Anlegen der Stromquelle
+ / - an die Generatorschaltung ausgelöst. Geht man von dem Zeitpunkt aus,
in dem der Transistor 3 geöffnet und der Transistor 4 gesperrt ist, so besteht
der Stromkreis vom Pluspol der Stromquelle über die Emitter- und Kollektorelektrode
des Transistors 3 und der Spule 11 der Sendeeinrichtung
S 1 zum Minuspol der Stromquelle. Durch den in der Spule 11 fließenden
Strom wird in der Rückkopplungswicklung 12 eine Spannung induziert. Die induzierte
Rückkopplungsspannung läßt den Basisstrom. des Transistors3 ansteigen, was wiederum
einen weiteren Stromanstieg in der Wicklung11 zur Folge hat.
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Durch die Parallelschaltung der einzelnen Teile der Rückkopplungsteilwicklungen12
und 22 wird an, der Wicklung22 und an der Sendespule21 der SendeeinrichtungS2 eine
entsprechende Spannung erzeugt.
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Die Kurvenform des Schwingkreisstromes in den Sendespulen11 und 21
wird durch deren induktiven Widerstand, den Kondensator6 und den Widerstand5 bestimmt,
so daß in den Send'espulen ein sinusförmiger Stromverlauf entsteht.
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Hat der Strom in der Sendespule 11 seinen Höchstwert überschritten,
so nimmt die rückgekoppelte Spannung an der Wicklung 12 und damit auch an der Wicklung
22 sowie in der Sendespule 21 sinusförmig gegen Null ab. Der Strom in der Spule
11 geht in gleicher Weise zurück, und die leitende Phase der Periode für
den Transistor 3 ist beendet.
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Durch den abnehmenden Strom in der Spule 11
wird das magnetische
Feld abgebaut, und die Polarität der Spannungen wechselt. Da die Spannung
an der Rückkopplungswicklung 12 sich ebenfalls umkehrt, wird jetzt der Transistor
4 geöffnet. Hierdurch steigt der Strom in der Spule 21 an, induziert an der Rückkopplungswicklung
22 eine Spannung umgekehrt der Polarität der vorangegangenen Periode. Die leitende
Phase des Transistors 4 endet mit dem Ab-
bau des magnetischen Feldes der
Wicklung 21 in derselben Weise, wie in der Phase des Transistors 3 beschrieben;
dieser wird dabei wieder geöffnet. Das öffnen und Sperren der Transistoren
3 und 4 wiederholt sich und läßt an den Spulen 11 und 21 der SendeeinrichtungenS1
und S2 der Gleisgeräte anhaltende gegenphasige Schwingungen entstehen, da
der Schwingkreisstrom die Sendespulell, wie in Fig.2 darstellt, vom AnfangA zum
EndeE, dagegen die Sendespule 21 vom Ende E zum Anfang A
durchffließt.