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Sicherungssystem für Fahrzeuge, insbesondere Eisenbahnfahrzeuge Die
Erfindung betrifft ein Sicherungssystem für Fahrzeuge, insbesondere Eisenbahnfahrzeuge,
die sich in derselben Richmng und .etwa derselben Spur bewegen und deren jeweiliger
Fahrort als Funktion der Zeit aus elektrischen Überwachungskennzeichen ermittelt
wird, die mittels eines längs der Spur verlegten Leitungssystems dauernd zwischen
den !Fahrzeugen und festen Orten ,an der Spur übertragen werden, zu!m Erzielen eines
den Bremswegen der Fahrzeuge angepaßten, veränderlichen Folgeabstandes.
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Bewegen sich zwei oder mehr Fahrzeuge in gleicher Spur, z. B. Eisenbahnzüge
auf demselben Gleis oder Kraftfahrzeuge auf derselben Fahrbahn, und in gleicher
Richtung hintereinander, so muß dafür gesorgt werden, daß sie sich nicht unzulässig
nähern. Besonders bei Fahrzeugen mit hohen Geschwindigkeiten und langen Bremswegen
müssen deshalb geeignete Sicherungsmaßnahmen getroffen werden. Um den notwendigen
Abstand zwischen zwei Fahrzeugen einzuhalten, ist im Eisenbahnsicherungswesen bisher
das Fahren im Raumabstand üblich. Die Strecke wird dabei in einzelne Abschnitte
unterteilt, in denen sich immer nur ein Fahrzeug befinden darf. Die volle Leistungsfähigkeit
.einer Strecke läßt sich jedoch mit dieser Betriebsweisse nicht ganz ausschöpfen.
Die Leistungsfähigkeit einer Strecke beim Fahren im Raumabstand ist meistens kleiner
und höchstens gleich der Leistungsfähigkeit beim Fahren auf Sicht. Das Fahren auf
natürliche Sicht kann aber nur zulässig sein, wenn die Sichtstrecke größer ist als
der Bremsweg. Diese Voraussetzung ist jedoch im allgemeinen nicht erfüllt. Man suchte
daher nach Möglichkeiten, die Sichtstrecke mit technischen Mitteln zu vergrößern.
Als Weiterentwicklung des :Fahrens auf natürliche Sicht bezeichnet man diese Betriebsweise
mit künstlich vergrößerter Sichtstrecke als Fahren auf »elektrische Sicht«. Dem
Fahrzeug wird dabei laufend sein Abstand vom vorausfahrenden Fahrzeug gemeldet,
indem die Verbindung zwischen den Fahrzeugen in bekannter Weise mit fernmeldetechnischen
Mitteln hergestellt wird.
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Durch Fahren auf sogenannte »:elektrische Sicht« läßt sich besonders,
im Eisenbahnbetrieb die Leistungsfähigkeit der Strecken beträchtlich steigern. Es
fehlt daher nicht :an Vorschlägen für die praktische Ausführung :entsprechender
Zusicherungssysteme.
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Beispielsweise ist Gegenstand eines unveröffentlichten Vorschlags,
längs der Strecke eine Leitung zu verlegen, an welche die Züge unmittelbar über
Schleifkontakte angeschlossen werden können. Zur Bestimmung der Entfernung zweier
Züge voneinander wird dann :der dieser Entfernung proportionale Leitungswiderstand
gemessen. Die bekannten Nachteile, die beim direkten Anschluß des Zuges über Schleifkontakte
an die Streckenleitung vor allem durch Abnutzung der Leiter und den veränderlichen
Übergangswiderstand entstehen, vermeidet ein anderes bekanntes System nur teilweise,
bei .dem ;aus den beiden Fahrschienen, der letzten Achse des vorausfahrenden Zuges
und der ersten Achse des nachfolgenden Zuges eine Schleife gebildet wird, an welche
die entsprechenden Apparate beider Züge induktiv angekoppelt sind. Durch Messung
des Schleifemwiderstandes wird wiederum der Abstand der beiden Züge ermittelt. Dieses
System hat den Nachteil, daß die Ergebnisse stark von der Güte des Bettungsw iderstandes
der Schienen und des Achskurzschlusses abhängig sind.
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Es sind ;auch Systeme bekanntgeworden, bei denen durch Reflexion von
Impulsen nach dem Radarprinzip der jeweilige Ort eines Zuges bestimmt wird.
Dabei werden teilweise die Schienen als Leiter benutzt, und der Achskurzschluß wirkt
als Reflexionsstelle. Bei einem .anderen bekannten Verfahren wird neben den Gleisen
eine nicht abgeschirmte Leitung verlegt und vom Fahrzeug eine Einrichtung mitgeführt,
die mit der Leitung gekoppelt ist und eine örtliche Veränderung des Wellenwiderstandes
der Leitung erzeugt und somit eine wandernde Reflexionsstelle darstellt. Umgekehrt
kann auch das Fahrzeug senden und die Reflexionen an einer ortsfesten Stelle auswerten.
Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, -daß bei kurzen Entfernungen außerordentlich
kurze Impulse benutzt werden müssen und daß die Auswertung deshalb mit großen Schwierigkeiten
verbunden ist. Außerdem werden an .die Leitungseigenschaften besonders hohe Anforderungen
gestellt.
Ferner ist Gegenstand eines älteren Patents, die Kopplungseigenschaften
eines längs einer Eisenbahnstrecke verlegten und mit konstanter Energie gespeisten
Leitungssystems mit einer auf jedem Zuge vorhandenen Sende- und/oder Empfangseinrichtung
an bestimmten Streckenpunkten zu ändern, z. B. durch Kreuzen, Abschirmen oder Abstandsänderung
der Leitungen, und durch die bei Vorbeifahrt an diesen Markierungsstellen auftretende
Änderung der zwischen Zug und Strecke übertragenen Energie Meldekennzeichen auszulösen,
die zur Zugsicherung ausgewertet werden. Sind diese Markierungsstellen in gleichen
Abständen :angeordnet, so kann beispielsweise durch Zählen der passierten Stellen
der jeweilige Fahrort jedes Zuges ermittelt werden. Ferner kann aus .den Fahrorten
mehrerer Züge die Entfernung der Züge voneinander bestimmt werden. Außerdem isst
es möglich, aus der zeitlichen Folge des Passierens dieser Stellen die Geschwindigkeit
und die Geschwindigkeitsänderung jedes Zuges festzustellen. Dieses System hat aber
den Nachteil, daß die zum sogenannten »Fahren auf elektrische Sicht« erforderlichen
Kenntnisse über Fahrort, Geschwindigkeit, Abstand der Züge usw. nicht kontinuierlich,
sondern nur entsprechend den Abständen der Markierungsstellen gewonnen werden können.
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Erfindungsgemäß wird zur Signalübertragung zwischen Fahrzeug und ,Spur
ein Leitungssystem verwendet, das eine nicht lineare Phasencharakteristik hat, und
der jeweilige Fahrort der Fahrzeuge wird durch Auswerten der auf diesem Leitungssytem
entstehenden Laufzeitdifferenzen zweier Wechselströme ermittelt. An dieses Leitungssystem
wird beispielsweise .an .einer Stelle ein Zugsender eines Fahrzeuges induktiv ,angekoppelt,
dem zwei Ströme verschiedener Frequenz zugeordnet sind. An mindestens einem vorbestimmten
Ort der Spur, z. B. in einem Stellwerk oder bei einer Straßenkreuzung, oder auf
mindestens einem weiteren Fahrzeug werden diese beiden Frequenzen empfangen. Infolge
Ader Eigenart der Leitung ist die Phasenlaufzeit der einen Frequenz kleiner als
die der anderen. Zwischen beiden Frequenzen tritt dadurch eine der Entfernung zwischen
Sende- und Empfangsstelle proportionale Laufzeitdifferenz auf. Durch Auswerten dieser
Laufzeitdifferenz kann die Entfernung zwischen Sender und Empfänger und damit der
Fahrort des Fahrzeuges als Funktion der Zeit kontinuierlich festgestellt werden.
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Es ist auch möglich, von einem vorbestimmten Ort der Spur zwei Ströme
verschiedener Frequenz auszusenden, aus deren Laufzeitdifferenz jedes Fahrzeug seine
jeweilige Entfernung von dem aussendenden Ort bestimmt. Ferner können innerhalb
eines Abschnittes der Spur von beiden Endpunkten aus je zwei Ströme verschiedener
Frequenz ausgesendet werden. Auf dem Fahrzeug kann dann die Entfernung des Fahrzeugs
zu jedem der beiden Endpunkte festgestellt und überwacht werden, ob die Summe der
Entfernungen konstant und gleich der Entfernung zwischen Aden beiden Endpunkten
ist. i Zum Ermittelndes Fahrortes jedes Fahrzeuges kann auch sowohl eine Auswerteeinrichtung
auf dem Fahrzeug als auch .eine ortsfeste Auswerteeinrichtung vorgesehen sein. Zwischen
der Auswerteeinrichtung auf dem Fahrzeug und der ortsfesten können dann die t Laufzeätmeßergebnisse
unter Verwendung von Strömen zusätzlicher Frequenzen ausgetauscht und auf Übereinstimmung
geprüft werden. Aus den auf den Fahrzeugen und/oder an den vorbestimmten Ortender
Spur ermittelten Entfernungen können weitere zum Fahren auf sogenannte »elektrische
Sicht« erforderliche fahrdynamische Werte abgeleitet werden, z. B. die Geschwindigkeit,
die Beschleunigung sowie die Beschleunigungsänderung. Ferner können aus den Entfernungen
mehrerer Fahrzeuge von einem vorbestimmten Ort der Spur die Entfernungen der jeweils
aufeinanderfolgenden Fahrzeuge voneinander ermittelt werden. Zum Fahren auf sogenannte
»elektrische .Sicht« ist es dann lediglich erforderlich, neben den Frequenzen für
die reine Entfernungsmessung jedes dieser Fahrzeuge über dieselbe Leitung noch zusätzliche
Frequenzen für die Mitteilung dieser Meßwerte und anderer Nachrichten zwischen den
Fahrzeugen bzw. zwischen den Fahrzeugen und dem vorbestimmten Ort zu übertragen.
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Werden noch die Zuglänge und der Bremswert mit berücksichtigt, !so
läßt sich mit einem elektrischen Rechenwerk der Zug so steuern, d aß er mindestens
den relativen Bremswegabstand zum vorausfahrenden Zug einhält. Unter relativem Bremswegabstand
versteht man dabei die Differenz der Bremswege, wenn der Bremsweg des vorausfahrenden
Zuges kleiner ist als der des folgenden Zuges. Die relative Bremsentfernung kann
sich theoretisch .dem Wert Null nähern, wenn der Bremsweg des vorausfahrenden Zuges
größer oder gleich ist :dem Bremsweg des nachfolgenden Zuges. Da der Zug durch die
Auswertung der gemessenen oder empfangenen fahrdynamischen Werte sich seine Fahrweise
selber bestimmen und überwachen kann, sind. ortsfeste Einrichtungen zur Überwachung
und Beeinflussung der Fahrpreise überflüssig. Es lassen sich sogar Überwegsicherungen,
Rottensicherungen und. Langsamfahrstrecken in das System mit einbeziehen. Grundsätzlich
wäre damit auch die Steuerung unbesetzter Fahrzeuge möglich. Durch die voneinander
unabhängige Messung und Auswertung der Größen für Fahrort, Geschwindigkeit, Beschleunigung
und gegenseitige Entfernung sowohl im Stellwerk als :auch auf den Fahrzeugen ist
eine Vergleichsmöglichkeit und damit eine erhöhte Sicherheit gegeben.
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Der Gegenstand der Erfindung sowie weitere Erfindungsmerkmale sind
nachstehend an Hand von Fig.1 bis 12 der Zeichnung erläutert. Für die dabei erläuterten
Merkmale der Patentansprüche 9, 14 bis 16, 18 und 19 wird. nur in Verbinung mit
dem Patentanspruch 1 Patentschutz beansprucht.
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Bei dem in Fig.1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann .beispielsweise
der Fahrort eines Fahrzeuges Z1 auf der Strecke dadurch festgestellt werden, daß
das Fahrzeug kontinuierlich zwei Frequenzen f 1 und f 2
sendet. Mit
einer Spule S1 werden ;diese .beiden Frequenzen induktiv auf eine Doppelleitung
übertragen, die aus zwei Adern 1 und 2 in bestimmtem Abstand besteht und .die entweder
auf der Erde oder auch unterirdisch neben oder zwischen den Gleisen verlegt ist.
Eine solche Leitung hat die Eigenschaft, daß bei geeigneter Dimensionierung zwischen
den Phasenlaufzeiten passend. gewählter Frequenzen erhebliche Differenzen bestehen.
Durch Einfügen von Vierpolgliedern, z. B. Pupinspulen, in bestimmten Abständen lassen
sich diese Laufzeitdifferenzen wesentlich vergrößern. Man wird solche Frequenzen
wählen, die gleichzeitig eine gute Übertragung zwischen der Leitung und der Fahrzeugspule
gewährleisten. Dabei
muß lediglich beachtet werden, daß die von
der Längen- und der Phasencharakteristik des Leitungssystams abhär4ige Phasendrehung,
d. h. die Laufzeitdifferenz der beiden Frequenzen, kleiner :als der Wert.7 ist.
Um die Laufzeitmessungen zu erleichtern, ist es zweckmäßig, wie .in Fig. 2 dargestellt,
die Sinusschwingungen in Rechteckschwingungen umzuwandeln und nach den für Phasenmeßgerätebekannten
Verfahren die Laufzeitdifferenzen in Gleichstromgrößen umzuformen. Zweckmäßigerweise
wählt man die beiden Frequenzen so, daß sie in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander
stehen, z. B. f 1: f 2 = 1: 2 oder 2: 3. Bei geringer Entfernung zwischen Sender
und :Empfänger und einem ganzzahligen Frequenzverhältnis von 1 : 2 gehen :die Amplituden
der beiden Schwingungen jeweils nach .einer halben Periode der niedrigeren Frequenz
bzw. einer vollen Periode der höheren gleichzeitig :durch Null, wie in dem linken
Teil der Fig. 2 dargestellt. Mit wachsender Entfernung zwischen Sender und Empfängersteigt
der zeitliche Abstand d t der Nulldurchgänge proportional zu dieser Entfernung
an. Dabei ist es gleichgültig, ob vom Fahrzeug Z 1 aus gesendet wird und die Auswertung
an einem festen Ort St 1 der Strecke, z. B. einem Stellwerk, erfolgt oder ob umgekehrt
vom Stellwerk St 1 aus gesendet wird und die Auswertung im Fahrzeug Z
1 erfolgt. Ferner kann sowohl vom Fahrzeug aus als auch vom Stellwerk .aus
gesendet werden. Die Auswertungsergebnisse der jeweiligen Empfangsstelle können
dann ausgetauscht und miteinander verglichen werden.
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In gleicher Weise werden zwischen FahrzeugZ2 (mittels Sendespule S
2) und dem Stellwerk St 1 die Frequenzen f 3 und f 4 übertragen. Aus :den Laufzeitdifferenzen
der Frequenzen f 1 und f 2 kann die Entfern,ung a 1 des Zuges Z 1 vom Stellwerk
St 1 ermittelt werden. Ebenso kann aus der Laufzeitdifferenz der Frequenzen
f 3 .und f 4 idie Entfernung a2 zwischen Zug Z 2 und Stellwerk
St 1 ermittelt werden. Aus den beiden Entfernungen a 1 und
a 2 kann dann die Entfernung d a = a 2 - a 1 der beiden Züge Z 1 :und
Z 2 voneinander bestimmt werden. Die Frequenzpaare f 1 und f 2 ibzw. f 3 und f 4
können aber auch im Stellwerk St 2 empfangen werden. Entsprechend den Entfernungen
a3 und a4 ,der Züge von diesem Stellwerk entsteht zwischen den beiden Frequenzen
jedes Paares ebenfalls eine ganz bestimmte Laufzeitdifferenz. Der Standort der Züge
kann .also :auch vom Stellwerk St 2
aus festgestellt werden, woraus sich die
Entfernung der Züge voneinander mit d a = a 4 - a 3 ergibt. Zur Kontrolle
können von beiden Stellwerken St l und St 2 aus über die Adern 1 und 2 die Ergebnisse
ausgetauscht werden. Die Entfernungen der Züge von den :beiden Stellwerken müssen
sich jeweils zur Entfernung a der beiden Stellwerke voneinander ergänzen. Es muß
:also a l+ a 4 = a 2 -f- a 3 = a sein. Die gleichen Kontrollen
können auch auf den Fahrzeugen selbst durchgeführt werden. Zweckmäßigerwese wird
man die Sende- und Empfangseinrichtungen zum Messen der Entfernung und zum Übertragen
von Nachrichten zwischen den Zügen auf dem Triebfahrzeug an der Zugspitze unterbringen.
Die Entfernungen zwischen den einzelnen Zügen werden :daher immer von Zugspitze
zu Zugspitze gemessen. Beim Fahren im Bremswegabstand und bei langen Zügen muß aber
auch die Zuglänge berücksichtigt werden. Zu diesem Zweck wird insbesondere bei aus
mehreren Fahrzeugen bestehenden Zügen am letzten Fahrzeug ein Zugschlußsender
S 1 e bzw. S 2 e für eine Frequenz angebracht, die von der des Senders
an der Spitze des Zuges verschieden ist. Die Frequenz, die der Zu;gschlußsender
S 1 e aussendet, wird von dem festen Ort Stl empfangen. Durch Messen der Laufzeitdifferenz
zwischen dieser Frequenz und der Frequenz f 1 oder f 2, die von dem Sender S 1 an
der Spitze des :gleichen Zuges ausgesendet wird, läßt sich an :dem vorbestimmten
Ort St l der Spur die Länge des Zuges Z 1 bestimmen. Die Zuglänge wird dann
vom Ort St 1 aus dem nachfolgenden Fahrzeug entweder für sich allein oder in Kombination
mit anderen fahrdynamischen Werten mitgeteilt. Es ist auch möglich, an der Spitze
des den Zugschlußsender tragenden Zuges oder .des folgenden Zuges die Laufzeitdifferenz
zu messen und dort sowie an den festen Orten zu überwachen, ob die Laufzeitdifferenz
und damit -die Entfernung zwischen Spitze und Schluß, z. B. Spule S 1 und
Zugschlußsender S 1 e in Fig. 1, desselben Zuges konstant bleibt.
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Will man den Zugschluß von Sendeaggregaten freihalten, so kann man
die Zuglänge auch bei Einfahrt des Zuges in die Strecke zwischen den Stellwerken
St 1 und St 2 im Stellwerk St 1 messen und den Meßwert zur weiteren Verarbeitung
dort speichern. Auch kann auf dem Triebfahrzeug des vorausfahrenden Zuges zwischen
den beiden ausgestrahlten Frequenzen eine Phasendifferenz, die der Zuglänge entspricht,
z. B. durch ein verstellbares Laufzeitglied voreingestellt werden. Auf dem nachfolgenden
Fahrzeug braucht dann bei der Auswertung der Ergebnisse die Zuglänge des vorausfahrenden
Zuges nicht berücksichtigt zu werden.
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Mit Hilfe der Zugschlußsender können die Wagenzüge auch auf Zugtrennung
überwacht werden. Die vom Zugschlußsender S 1 e gesendete Frequenz wird dann über
die Adern 1 und 2 von einem an die Spule S1 .angeschlossenen Empfänger an der Spitze
des Zuges Z 1 aufgenommen. Der Sender S 1 e steht mit der durchgehenden Bremsluftleibung
des Zuges in Verbindung. Bei Zugtrennung entweicht die Druckluft, und der Zwgschlußsender
wird stillgelegt. Bleibt die Frequenz des Zugschlußsenders S 1 e aus, so beginnt
der Sender an der Zugspitze automatisch mit dem Aussenden von Notsignalen.
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Wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, läßt sich der Ort eines Fahrzeuges durch
Auswertung von Laufzeitdifferenzmessungen auch noch .auf andere Weisse bestimmen.
Nach Fig. 3 -sendet der Sender SZ des Fahrzeuges eine einzige Frequenz fa aus, .die
sich nach beiden Richtungen längs der obenerwähuten Leitung ausbreitet. Sie wird
in der Empfangsstation ESt und in der Umsetzstation USt empfangen. Die Frequenz
f a
wird .in der Station USt in die Frequenz f b umgesetzt und wiederausgesendet,
so daß in der Station ESt die Frequenz f a einmal unmittelbar und zum anderen nach
Umsetzung in die (Frequenz f b mittelbar empfangen wird. Aus -der Laufzeitdifferenz
der Frequenzen f a und f b, die sich aus der konstanten Laufzeit der
umgewitzten Frequenz f b und der Differenz der Laufzeiten der vom Fahrzeuggesendeten
und einerseits nach der Empfangsstation ESt und andererseits zur Umsetzstation USt
sich ausbreitenden Ströme mit der Frequenz f a zusammensetzt, läßt @sich dann der
Ort des Fahrzeuges bestimmen. Die Summe der ,absoluten Laufzeiten der Frequenzen
zwischen den jeweiligen Sende- und Empfangsstellen ist dabei konstant. Durch überwachung,
ob diese Laufzeitsumme
konstant bleibt, kann das störungsfreie Arbeiten
der Einrichtung kontrolliert werden. Zu diesem Zweck könnten beispielsweise mit
Hilfe einer Frequenz, deren Laufzeit gegenüber den Laufzeiten der :anderen zur Entfernungsmessung
verwendeten Frequenzen vernacl-fl,ässigbar ist, Zeitmarken gegeben werden, die als
Bezugspunkt für die Messung der absoluten Laufzeiten der anderen Frequenzen dienen.
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Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung kann nicht ohne weiteres umgekehrt
werden, derart, daß von beiden Stationen die Frequenz fa gesendet wird, und im Zug
diese Frequenz empfangen und .ausgewertet wird. Der Empfänger des Fahrzeuges würde
in diesem Falle immer nur die Vektorsumme der beiden untereinander phasenverschobenen
Ströme der gleichen Frequenz fa empfangen. Es muß in diesem Fall, wie in Fig. 4
gezeigt, eine dritte Frequenz f c hinzugenommen werden. Von einer ortsfesten Station
SSt werden die Frequenzen fa und fb ausgesendet. Die Frequenz fa wird im Empfänger
EZ des Fahrzeuges empfangen. Die Frequenz f b kann dagegen vom Empfänger EZ nicht
direkt empfangen werden, sondern erst nach Umsetzung in die Frequenz fc in der Umsetzstation
USt. Aus der Laufzeitdifferenz der Frequenzen fa und f c läßtsich wiederum der Ort
des Fahrzeuges feststellen. Aus der konstanten Summe der absoluten Laufzeiten kann
das störungsfreie Arbeiten der Einrichtung kontrolliert werden.
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Steht nur eine begrenzte Anzahl von Frequenzen zur Verfügung, so kann
man den Fahrzeugort auch feststellen durch Messung der Laufzeitdifferenz von zwei
Strömen derselben Frequenz, wenn man die Ströme über zwei gegeneinander entkoppelte
Leitungssysteme aussendet, von denen das :eine System eine andere Ausbreitungsgeschwindigkeit
für ein und dieselbe Frequenz hat als das andere System. Nach Fig. 5 seien die Aderpaare
1 und 2 bzw. 3 und 4 zwei derartige Leitungssysteme. Durch geeignete Anordnung,
etwa beiderseits der Strecke, läßt sich eine hinreichende Entkopplung erzielen.
Vom Stellwerk St 1. werden über beide Leitungssysteme Ströme der Frequenz fa ausgesendet.
Im Fahrzeug Z werden über getrennte Spulen S 1 und S10 die Ströme
der Frequenz f a vom jeweiligen Leitungssystem empfangen. Aus :der entstehenden
Laufzeitdifferenz kann in bereits beschriebener Weise der Fahrzeugort bestimmt werden.
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Wie oben erwähnt, läßt sich eine Leitung mit nichtlinearer Phasencharakteristik
beispielsweise dadurch herstellen, daß man in eine homogene Leitung in bestimmten
Abständen Vierpolglieder einbaut. Durch den Einblau solcher Vierpolglie@der in eine
homogene Leitung werden deren Strahlungs- und Empfangseigenschaften in der Umgebung
der Einbaustelle beeinflußt. Solche Vierpolglieder können z. B. Pupinspulen sein,
wie in Fig. 6 dargestellt. In der Umgebung eines solchen Vierpolgliedes wird man
gegenüber den übrigen Teilen der Leitung eine Änderung der empfangenen Energie feststellen.
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-Zählt man ,diese Markierungsstellen auf dem Fahrzeug oder
in einer ortsfesten Station und kennt man außerdem die Entfernung der Markierungsstellen
voneinander, so läßt ,sich daraus der zurückgelegte Weg und damit der Standort des
Fahrzeuges bestimmen. Man kaan nun zur Kontrolle den auf diese Weise .ermittelten
Ort des Fahrzeuges mit dem durch Laufzeitdifferenznessung festgestellten Ort vergleichen.
Außer durch Einbau von Pupinspulen kann man solche Markierungsstehlen längs der
Leitung in bekannter Weise durch Schleifenbildung oder Kreuzen der Leiter herstellen,
wie in Fig. 7 und 8 gezeigt. Durch Häufung derartiger Markierungsstellen kann man
auch Gefahrenpunkte od. dgl. kennzeichnen.
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Bei Strecken, deren Gleise in beiden Richtungen befahren werden, muß
verhindert werden, daß während einer Zugfahrt ein Zug aus der Gegenrichtung in die
Strecke einfährt. Auf eingleisigen Eisenbahnstecken hat man zu diesem Zweck die.
sogenannten Erlaubnisfelder in den Blockstellen vorgesehen. Mit den Einrichtungen
eines Zugsicherungssystems nach der Erfindung lassen sich Zugfahrten auf eingleisigen
Strecken in einfacherer Weise sichern. Gemäß Fig. 9 bewege sich das Fahrzeug Z auf
einer eingleisigen Strecke vom Stellwerk St 1 zum Stellwerk St z.
Beiderseits dieser Strecke ist je ein Leitungssystem angeordnet, bestehend aus den
Adern 1 und 2 bzw. 3 und 4. Beide Leitungssysteme haben die gleiche nichtlineare
Phasencharakteristik und die gleichen Strahlungs- und Empfangseigenschaften, so
daß über jedes der beiden Leitungssysteme für Ströme mit den Frequenzen fa und fb
die beschriebenen Laufzeitmessungen und Übertragungen durchgeführt werden können.
Jeder Fahrtrichtung ist eines der Leitungssysteme zugeordnet, beispielsweise jeweils
das in Fahrtrichtung rechts liegende. Es muß dafür gesorgt werden, daß immer nur
das für die zu befahrende Richtung maßgebende Leitungssystem angeschaltet werden
kann. Auf beiden Seiten des Fahrzeuges ist je eine Koppelspule S1 bzw. S10 .angebracht,
von denen jede unabhängig von der anderen Nachrichten aussenden und empfangen kann.
Auf dem Fahrzeug wird überwacht, etwa mit Hilfeeiner Koinzidenzschaltung, daß immer
nur eine der beiden Spulen empfängt, z. B. immer nur die, in Fahrtrichtung gesehen,
auf der rechten Seite angebrachte Spule. Damit wird gleichzeitig überwacht, daß
immer nur eines der beiden Leitungssysteme angeschaltet ist. Wenn dagegen beide
Spulen empfangen, wird auf dem Fahrzeug eine Zwangsbremsung eingeleitet. Werden
,also aus Versehen oder infolge eines Fehlers gleichzeitig beide Leitungssysteme
angeschaltet und wird damit gleichzeitig aus beiden Richtungen die Einfahrt in .die
eingleisige Strecke freigegeben, so wird sowohl das bereits auf der Strecke befindliche
als auch das unter Umständen aus der Gegenrichtung in die Strecke einfahrende zweite
Fahrzeug durch Zwangsbremsung zum Stehen gebracht.
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An Stelle der beiden Doppelleitungen nach Fig. 9 läßt sich auch ein
aus drei Einzelleitern bestehendes Leitungssystem anwenden, wie es in Fig.
10 dargestellt ist. Der Leiter 2!3 ist dabei für beide Richtungen gemeinsam.
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Die auf den Fahrzeugen bzw. in festen Orten elektrisch dargestellten
fahrdynamischen Werte können zusätzlich zur Sicherung von höhengleichen Überwegen
und Rotten durch Warnanlagen mit konstanter Warnzeit verwendet werden. Es wird dabei
gefordert, daß die Warnzeit für den nicht :bevorrechtigten Verkehr konstant ist,
unabhängig von der Geschwindigkeit des herannahenden, bevorrechtigten Fahrzeuges.
In Fig. 11 ist die Anwendung am Beispiel eines schienengleichen Bahnüberganges gezeigt.
Die Doppelleitung längs der Strecke mit den Adern 1 und 2 dient zur Laufzeitdifferenzmessung
und zum Übertragen von Nachrichten speziell zwischen dem ortsfesten Gerät OG und
dem auf denn Fahrzeug Z befmdlchen
Gerät. Dieses Gerät auf dem
Fahrzeug ist über die Spule S an die Doppelleitung angekoppelt. In der Entfernung
sw vor dem Wegübergang wird mittels eines Dauermagneten M der Beginn derWarnstrecke
auf dem Fahrzeug angezeigt. Der Dauermagnet M kann beispielsweise auf ein polaxisiertes
Relais oder induktiv auf .einen Resonanzkreis oder auf einen Hallgeneratar einwirken.
Zwischen der Zuggeschwindigkeit vZ, der Entfernung sE des Einschaltpunktes vom Überweg
und der konstanten Warnzeit tw besteht :die Beziehung
Die Warnzeit tw ist fest vorgegeben. Die Zuggeschwindigkeit vz kann mit Hilfe von
Laufzeitdifferenxmessung, wie oben beschrieben, laufend festgestellt werden. Der
Ort :des Fahrzeuges kann ebenfalls, wie oben beschrieben, laufend bestimmt werden.
Es ist also auch bekannt, welche Strecke _9.s der Zug bereits in der Warnstrecke
zurückgelegt hat. Im Ortsgerät, im Fahrzeuggerät oder in beiden wird laufend aus
den gegebenen Größen tw, vz und sw der kritische Wert A sK,. = sw
- sE = sw = vZ - tlr, berechnet. d sKr ist die
Strecke, -die der Zug vom Zeitpunkt der Einfahrt in die Warnstrecke bis zu dem für
eine konstante Warnzeit erforderlichen Einschaltzeitpunkt zurücklegen darf. Sobald
der gemessene Wert d s gleich ist dem berechneten Wert d sK" wird die Warnanlage
für die Straßenbenutzer eingeschaltet. Durch eine Geschwindigkeitsüberwachung wird
sichergestellt, daß der Zug nach dem Einschalten der Warnanlage seine Geschwindigkeit
nicht mehr erhöht. Durch Probeeinschaltungen und gegenseitige Funktionsprüfung können
das Gerät auf dem Fahrzeug und das ortsfeste Gerät in bekannter Weise kontrolliert
werden. Auf diese Weise lassen sich auch andere Gefahrenpunkte sichern, z. B. Stellen
für Streckenarbeiten.
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Das Fahren auf sogenannte »elektrische Sicht«, welches bei Anwendung
.des beschriebenen Sicherungssystems möglich ist, bringt vor allem bei Einfahrten
in Bahnhöfe gegenüber der bisher üblichen Betriebsweise einen beachtlichen Leistungsgewinn.
Beim Fahren im Blockabstand kann das Einfahrsignal für einen folgenden Zug erst
wieder auf Fahrt gestellt werden, nachdem der Vorzug die auch von dem folgenden
Zug zu benutzenden Teilfahrstraßen geräumt hat und nachdem die betreffende Fahrstraße
gestellt und gesichert worden ist. Gemäß Fig. 12 sei beispielsweise .angenommen,
daß der Zug Z 1 in Gleis 11 einfährt und daß der Zug Z2 in das Gleis 12 einfahren
soll. Die Fahrstraße vom Streckengleis über die Weiche W 1 bis zur Weiche
W 2 ist für beide Zugfahrten gemeinsam. Die Einfahrt in den Bahnhof kann
für den Zug Z 2 aber .erst freigegeben werden, nachdem der Zug Z 1 die Weiche W
2 geräumt hat und nachdem diese Weiche umgestellt und gesichert worden ist. Bis
dahin ruß der Zug Z2 vor dem Einfahrsignal, d. h. in entsprechender Entfernung vor
der Weiche W1, warten. Die Zeit für das Befahren der gemeinsamen Teilfahrstraßen
durch den Vorzug, für das anschließende Umlaufen der Weiche W 2 und die Schaltzeit
zur Freigabe der Einfahrt für den folgenden Zug bestimmen von .einer gewissen Länge
der gemeinsamen Teilfahrstraßen ab die Einfahrfolgezeiten.
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In Fällen, bei denen die Länge der gemeinsamen Teilfahrstraßen einen
bestimmten Wert übersteigt, läßt sich die Leistungsfähigkeit der Gleisanlagen erhöhen,
indem wie -auf der freien Strecke auch an den Einfahrstraßen und an den Gleisen,
durch welche keine Durchfahrten zugelassen sind, zusätzliche Signale ,aufgestellt
werden. Da im Bereich der Weichenstraßen eine ermäßigte Geschwindigkeit vorgeschrieben
ist, verkleinern ;sich entsprechend .den zulässigen Geschwindigkeiten die Entfernungen
der einzelnen Signale. Bei sehr langen Fahrstraßen müßten daher sehr viele Signale
,aufgestellt werden. Um Signalverwechslungen auszuschließen, wird der Führer des
Triebfahrzeuges trotzdem nur zögernd in den Bahnhof einfahren. Das Aufstellen von
Signalen an den Weichenstraßen von Bahnhöfen bringt daher trotz des erheblichen
Aufwandes keinen wesentlichen Gewinn.
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Nähere Untersuchungen zeigen außerdem, d:aß bei Einfahrten in Bahnhöfe
eine merkliche Leistungssteigerung mit Hilfe von ortsfesten Signalen nur dann erzielt
werden kann, wenn die Gleisentwicklungen der Einfahrten, d. h. die Weichen und eventuelle
Gleiskreuzungen, .so weit in Richtung auf die Zulaufstrekken auseinandergezogen
sind, daß zwischen den an diesen Weichen erforderlichen Signalen der -absolute Bremswegabstand
zur Verfügung steht, d. h. der volle Bremsweg unter Berücksichtigung einer normalen
Betriebsbremsung. Eine Umgestaltung der Bahnhofsanlagen .in dieser Form dürfte jedoch
undurchführbar sein.
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Wird dagegen innerhalb der Bahnhofsgleisanlage auch auf soggenannte
»elektrische Sicht« gefahren, so können wegen der dabei verwendeten Führerstandssignale
keine Signalverwechslungen wie bei einem Signalsystem mit ortsfesten Signalen auftreten.
Außerdem braucht beim Fahren auf sogenannte »elektrische Sicht« der vorhandene bauliche
Zustand der Gleisanlagen nicht verändert zu werden. Die von zwei einander folgenden
Zügen ;gemeinsam :benutzten Teilfahrstraßen können ohne weiteres in das oben geschilderte
Streckensicherungssystem für Fahren auf so.genannte »elektrische Sieht« ,mit Bremswegabstand
einbezogen werden. Zu diesem Zweck wind nach Fig. 12 im ;absoluten Bremswegabstand
Sb vor der Spitze P 1 bzw. P 2 jeder Weiche neben den Gleisen ein Elektromagnet
EM 1 bzw. EM 2 angeordnet. Bei nicht gesicherter, d. h. unverschlossener
Weiche wird dessen Wicklung von Strom durchflossen. Das entstehende Magnetfeld wirkt
auf das Gerät im Fahrzeug und löst dort die Haltsignalanzeige :aus. Die Fahrtsignalanzeige
wird vom Stellwerk aus über die in Fig. 12 nicht dargestellten Leitungen, die zur
Laufzeibrnessung und zur Nachrichtenübertragung zwischen Zug und Strecke vorgesehen
sind, erst freigegeben, wenn die betreffende Weiche und alle im Fahrweg liegenden
folgenden Weichen gesichert sind. Beim Weiterfahren wird im Zug dann in bereits
geschilderter Weise die Entfernung von dem Zug gemessen, der :etwa in dem vor ihm
liegenden Gleis hält oder aus :diesem ausfährt.