DE1196229B - Sicherheitsschaltung mit magnetisierbaren Ringkernen fuer Eisenbahnsicherungszwecke - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 611

Deutsche Kl.: 2Oi-11/10

Nummer: 1196229

Aktenzeichen: J1949511/20 i

Anmeldetag: 25. Februar 1961

Auslegetag: 8. Juli 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Sicherheitsschaltung mit magnetisierbaren Ringkernen für Eisenbahnsicherungszwecke, in der mehrere mit pulsierenden Strömen gespeiste Steuerwicklungen über einen Kern mit annähernd rechteckiger Hysteresisschleife auf eine gemeinsame Ausgangswicklung induktiv einwirken.

Elektrische Einrichtungen sind häufig mit Warngeräten ausgerüstet, welche eine sichtbare oder hörbare Anzeige auslösen, wenn in irgendeinem Teil der Einrichtung eine Störung auftritt bzw. wenn die Anzeige betrieblich erforderlich ist. Besonders in Signalanlagen des Eisenbahnsicherangswesens ist es wünschenswert, auftretende Fehler in der Anlage möglichst rechtzeitig zu erkennen und durch zusatzliehe Sicherheitsmerkmale sicherzustellen, daß dem Lokomotivführer kein Signal gezeigt wird, das einen Unglücksfall verursachen könnte. Solche Eisenbahnsignaleinrichtungen sind so ausgeführt, daß im Normalzustand alle Signale für die betreffenden Züge ein unbedingtes Halt anzeigen. Wenn ein Zug in Bewegung ist, wird eine Reihe von elektrischen Impulsen erzeugt, die die erforderlichen Signale in der Regel auf Fahrt stellen und diese in diesem Zustand so lange halten, wie die Impulse erzeugt werden. Mit dem Ausbleiben der Impulse wird das Signal selbsttätig auf die Haltanzeige zurückgeschaltet.

In einer bekannten sicherungstechnischen Ruhestromschaltung für das Eisenbahnsicherungswesen werden Transfluxoren-Koinzidenzgatter verwendet, wobei von mehreren zu überwachenden Einrichtungen abhängige Steuerruheströme einer oder mehreren Steuerwicklungen der Transfluxoren zugeführt werden. In bezug auf ihre Größe und Richtung sind diese Ströme so bemessen, daß ein Transfluxor gesperrt ist, wenn mindestens einer der Steuerruheströme, sei es ein Einstell- oder Blockierungsstrom, nicht vorhanden ist. Eine Freigabe der Transfluxoren erfolgt nur dann, wenn alle Steuerströme im richtigen Verhältnis gleichzeitig anliegen. Die Verwendung von Transfluxoren in der bekannten Schaltung hat jedoch den Nachteil, daß ein Bruch des von den Steuerwicklungen umschlossenen Magnetkernes in bestimmten Fällen zur Abgabe eines sicherungstechnisch falschen Steuerkennzeichens an den Transfluxor führt. Dieses kann zur Folge haben, daß ein Fahrtbegriff eines Fahrstraßensignals auch dann aufrechterhalten wird, obwohl die diesem Signal zugeordnete Fahrstraße bereits besetzt wurde. Ein solches, die Sicherheit gefährdendes Steuerkennzeichnen darf jedoch niemals gegeben werden. Auch bei der Verwendung von üblichen Ringkernen an Stelle von Sicherheitsschaltung mit magnetisierbaren
Ringkernen für Eisenbahnsicherungszwecke

Anmelder:

International Standard Electric Corporation,

New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,

Stuttgart W, Rotebühlstr. 70

Als Erfinder benannt:

Maurice Charles Branch,

Peter John Langlois,

Connaught House, Aldwych, London

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 25. Februar 1960 (6589)

Transfluxoren in der bekannten Schaltung würden sich die vorgenannten Nachteile nicht beheben lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sicherungstechnische Schaltung mit Ringkernen zu erstellen, bei der Störungen bei Leitungsbruch ebensowenig zu betriebsgefährdenden Unsicherheiten führen können wie der Bruch eines Kernes. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwei je aus einem magnetischen Kreis bestehende Kerne vorgesehen sind, von denen der eine Kern mindestens eine Eingangswicklung, eine Umschaltwicklung, eine Abhängigkeitswicklung und eine Ausgangswicklung und der andere Kern eine Eingangswicklung, eine Umschaltwicklung und eine Ausgangswicklung besitzt, wobei die zwischen Basis- und Emitterelektrode eines Transistors liegende Ausgangswicklung des einen Kernes mit der Eingangswicklung des anderen Kernes über die Kollektorelektrode des Transistors und einen Widerstand verbunden ist, während die Abhängigkeitswicklung des einen Kernes mit der Umschaltwicklung des anderen Kernes in Reihe liegt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung liegen die Umschaltwicklung des ersten Kernes und die in Reihe geschalteten Abhängigkeitswicklungen an verschiedenen Quellen pulsierender Ströme, wobei

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sich die Rückflanken der die Umschaltwicklung durchfließenden Stromimpulse mit den Vorderflanken der die Abhängigkeitswicklungen durchfließenden Stromimpulse überlappen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an Hand von F i g. 1 und 2 der Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Sicherheitsschaltung und

F i g. 2 den zeitlichen Ablauf der Impulse, die an den entsprechenden Leitungen von F i g. 1 anliegen.

Die in F i g. 1 dargestellte Schaltung umfaßt zwei magnetisierbare Ringkerne A und B, von denen jeder eine im wesentlichen rechteckige Hysteresisschleife besitzt. Solche Kerne haben zwei Schaltzusiände, die mit »0« und »1« bezeichnet seien. Der Kernel hat z. B. sechs Wicklungen Wal bis Wa6. Der Wicklungssinn dieser Wicklungen ist jeweils durch einen Punkt angedeutet. Die Wicklungen Wal, Wal und Wa 3 sind die Überwachungskennzeichen führenden Eingangswicklungen und bilden zusammen eine UND-Schaltung. Die Wicklung Wa 4 stellt eine Umschaltwicklung für den Kern A dar, und Wa 6 ist eine Abhängigkeitswicklung. Die Ausgangswicklung Wa 5 liegt zwischen dem Emitter und der Basis eines Transistors Tl, dessen Kollektor über einen Widerstand R1 mit der einen Seite der Eingangswicklung WbI des KernesB verbunden ist. Die andere Seite der Wicklung Wb 1 liegt an dem negativen Potential einer Stromquelle. Der Kern B hat zwei weitere Wicklungen, eine Umschaltwicklung Wb2>, die in Reihe mit der Abhängigkeitswicklung Wa 6 des Kernes A liegt, und eine Ausgangswicklung Wb 2, die zwischen Emitter und Basis eines Transistors T 2 liegt. Der Kollektor des Transistors T 2 kann über einen Widerstand R 2 zu einer Eingangswicklung der folgenden Stufe der Überwachungsschaltung geführt werden. An die Umschaltleitung und die Abhängigkeitsleitungen werden zwei Impulszüge angelegt, deren Form und ihre zeitliche Folge zueinander in F i g. 2 dargestellt ist. Der Umschaltimpulszug wird der Wicklung Wa 4 des Kernes A und der Abhängigkeitsimpulszug den in Reihe geschalteten Wicklungen Wa6 und Wb3 des Kernest bzw. B zugeführt.

Es sei angenommen, daß die beiden Ringkerne A und B sich in dem Schaltzustand »0« befinden. Bei betriebsfähiger Anlage werden z. B. an die Eingangswicklungen Wal, Wa2 und Wa3 des Ringkernes A die in Fig. 1 links von diesen Wicklungen dargestellten Impulse angelegt. In Übereinstimmung mit diesen Impulsen wird ein entsprechender Abhängigkeitsimpuls der Wicklung Wa 6 zugeführt. Die Wirkung der Wicklungen auf die Schaltzustände des Kernes A ist derart, daß die Eingangsimpulse an den Wicklungen Wal bis Wa3 dazu neigen, den Kern A in den Zustand »1« zu schalten, während die Abhängigkeitsimpulse den Kern in dem Zustand »0« zu halten versuchen. Die Größenordnung der Eingangsimpulse und des Abhängigkeitsimpulses bzw. die Zahl der Windungen der Wicklungen Wal, Wa 2, Wa3 und Wa6 sind so festgelegt, daß der Kern A nur in den Zustand »1« schaltet, wenn an allen drei Eingangswicklungen gleichzeitig Impulse anliegen. Wenn weniger als drei Eingangsimpulse angelegt sind, hält der in der Wicklung Wa 6 wirkende Abhängigkeitsimpuls den Kern A im Zustand »0«.

Obwohl im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 der Kern A drei Eingangswicklungen aufweist, ist es ebensogut möglich, eine größere oder kleinere Zahl von Eingangswicklungen entsprechend den Erfordernissen zu verwenden. Wenn die Zahl der Eingangswicklungen größer ist, dann muß die Amplitude der Abhängigkeitsimpulse und/oder die Zahl der Windüngen der Wicklung Wa 6 vergrößert werden, um die beschriebene Wirkungsweise der Schaltung zu erhalten. Ist jedoch eine geringere Anzahl von Eingangswicklungen auf dem Kern A vorhanden, so sind die Abhängigkeitsimpulse und/oder die Wicklungen

ίο von Wa 6 entsprechend umgekehrt zu ändern.

Das Umschalten des Kernes A in den Schaltzustand »1« beim Anliegen der Eingangsimpulse erzeugt einen positiven Impuls in der Ausgangswicklung WaS. Dieser Impuls hält den Transistor Π weiterhin in der Sperrstellung, so daß kein Impuls zum Kern B hin übertragen wird. Der folgende an die Wicklung WaA angelegte Umschaltimpuls schaltet den Kern A in den Schaltzustand »0« zurück und erzeugt jetzt einen negativen Impuls in der Ausgangswicklung WaS. Dieser Impuls bewirkt, daß die Basis des Transistors Tl negativ gegenüber dem Emitter wird, wodurch der Transistor leitend wird. Infolgedessen fließt ein Strom von Erde über den Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors Tl, den Widerstand R1, die Eingangswicklung Wb 1 des Ringkernes B zum negativen Pol — Ve der Batterie. Dieser Stromfluß durch die Wicklung Wb 1 reicht aus, um den Kern B in den Schaltzustand »1« zu bringen. Der nächste Abhängigkeitsimpuls, der an die Wicklung Wb 3 gelegt wird, schaltet den Kern B in den Zustand »0« zurück. Hierdurch wird ein negativer Impuls in der Ausgangswicklung Wb 2 erzeugt. Dieser negative Impuls schaltet den Transistor T 2 leitend und wird als ein positiver Impuls über den Widerstand R 2 an die nächstfolgende Stufe des Speichers weitergeleitet.

Kommt durch irgendeine Ursache mindestens einer von den z. B. drei Eingangsimpulsen nicht an den Eingangswicklungen des Kernes A an, dann verbleibt durch das gleichzeitige Anlegen des Abhängigkeitsimpulses an die Wicklung if α 6 der Kern Λ im Zustand »0«. Der folgende Umschaltimpuls an der Wicklung Wa 4 treibt die Magnetisierung des Kernes ./4 weiter in Richtung des bereits bestehenden Sättigungszustandes; da kein Ringkern eine vollkommen rechteckige Hysteresisschleife besitzt, wird dann in der Ausgangswicklung WaS ein begrenzter Kriechimpuls erzeugt. Dieser Kriechimpuls kann ausreichen, um den Transistor Tl teilweise leitend zu machen, wobei ein geringer Stromfluß durch die Wicklung Wb 1 erzeugt wird. Hierdurch kann der Kern B in Richtung des Zustandes »1« magnetisiert werden. Der folgende Abhängigkeitsimpuls, anliegend an die Wicklung Wb 3, schaltet den Kern B in den Zustand »0« zurück, wodurch ein ähnlich begrenzter Kriechimpuls in der Ausgangswicklung Wb 2 erzeugt wird und über den leitend geschalteten Transistor Γ 2 an die nächste Einheit weitergegeben wird. Um die Wirkung solcher Kriechimpulse zu verhindern, liegen einerseits die UmschaltwicklungWa4 des Kernest und andererseits die in Reihe geschaltete Abhängigkeitswicklung Wa 6 des Kernes A und die Umschaltwicklung Wb 3 des Kernes B an verschiedenen pulsierenden Strömen, wobei die Rückflanken der an der Umschaltleitung anliegenden Impulse sich mit den Vorderflanken der an der Abhängigkeitsleitung anliegenden Impulse überlappen. Dies ist in Fig. 2 durch eine unterbrochene Linie angedeutet. Durch

diese Maßnahme wird der Ringkern^ durch den Abhängigkeitsimpuls in dem Schaltzustand »0« gehalten, während der Kriechimpuls auf den Ringkern einwirkt.

Wie die Ausführungen zeigen, treten an dem Ausgang jeder Stufe zwei mögliche Zustände auf: Einer, bei dem über den Ausgang ein Impuls abgegeben wird, und der andere, in welchem kein Ausgangsimpuls vorhanden ist. Der am Ausgang des Transistors Tl auftretende Ausgangsimpulse ist das Kennzeichen, daß die Anlage und die Sicherheitsschaltung sich in sicherungstechnisch einwandfreiem Zustand befinden.

In jedem anderen Fall, sei es durch einen Fehler in der Sicherheitsschaltung oder eine betriebstechnische Forderung, verbleibt der Transistor Γ 2 im Sperrzustand, und es wird kein Ausgangsimpuls über den Widerstand R 2 weitergegeben.

Die folgende Tabelle zeigt die möglichen Fehler in der Sicherheitsschaltung und deren Auswirkungen.

Art des Fehlers

Wirkung des Fehlers

Kurzschluß in einer der Kernwicklungen Wal bis Wa3 und WbI

Wicklung Wa 4 hat Unterbrechung

Stromkreis der Abhängigkeitswicklungen Wa 6 und Wb3 ist unterbrochen

Kurzschluß zwischen Emitter und Kollektor oder Kurzschluß zwischen Kollektor und Basis des Transistors Π oder Kurzschluß des Widerstandes R1

Stromkreis zwischen Emitter und Kollektor des Transistors Tl ist geöffnet oder Stromkreis des Widerstandes Rl ist unterbrochen

Gesprungener Kern

Versagen des Abhängigkeitsimpulsanschlusses

Versagen des Umschaltanschlusses für den Kern .4

In allen diesen Fällen tritt kein Ausgangsimpuls auf. Kern schaltet nicht in Zustand »1«

Kernet wird nicht von Zustand »1« in »0« gebracht Kern B wird nicht von Zustand »1« in »0« gebracht

Resultierender Strom im Kern B überdeckt den Umschaltimpuls für den Kern B

Kein Strom, um den Kernß in den »1 «-Zustand zu bringen

Kern schaltet nicht
Keine Umschaltleistung
Keine Umschaltleistung

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrische Sicherheitsschaltung mit magnetisierbaren Ringkernen für Eisenbahnsicherungszwecke, in der mehrere mit pulsierenden Strömen gespeiste Steuerwicklungen über einen Kern mit annähernd rechteckiger Hysteresisschleife auf eine gemeinsame Ausgangswicldung induktiv einwirken, gekennzeichnet durch zwei je aus einem magnetischen Kreis bestehende Kerne (A und B), von denen der eine Kern (A) mindestens eine Eingangswicklung (Wal, Wal und Wa3), eine Umschaltwicklung (Wa4), eine Abhängigkeitswicklung (Wa 6) und eine Ausgangswicklung (WaS) und der andere Kern (B) eine Eingangswicklung (Wb 1), eine Umschaltwicklung (Wb 3), und eine Ausgangswicklung (WbI) besitzt, wobei die zwischen Basis- und Emitterelektrode eines Transistors (Γ1) liegende Ausgangswicklung (WaS) des einen Kernes (A) mit der Eingangswicklung (WbI) des anderen Kernes (B) über die Kollektorelektrode des Transistors und einen Widerstand (Ri) verbunden ist, während die Abhängigkeitswicklung (Wa 6) des einen Kernes (A) mit der Umschaltwicklung (Wb 3) des anderen Kernes (B) in Reihe liegt.

2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltwicklung (Wa4) des ersten Kernes (A) und die in Reihe geschalteten Abhängigkeitswicklungen (Wa 6 und Wb 3) an verschiedenen Quellen pulsierender Ströme liegen und daß die Rückfianken der die Umschaltwicklung (Wa 4) durchfließenden Stromimpulse sich mit den Vorderflanken der die Abhängigkeitswicklungen(Wa6und Wb3) durchfließenden Stromimpulse überlappen (Fig. 2).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1071131.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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