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Die Erfindung bezieht sich auf eine Empfangseinrichtung für Gleisstromkreise
in Eisenbahnsicherungsanlagen, die Stromimpulse empfängt, welche sich in periodischer
Folge wiederholen und vorgegebene Impulsbreiten und Impulspausen aufweisen. Zur
Feststellung des freien bzw. besetzten Zustandes von Gleisabschnitten werden in
bekannter Weise isolierte Schienenstromkreise oder Gleisstromkreise benutzt. Bei
der einfachsten Form, beim sogenannten Gleichstrom-Schienenstromkreis, werden an
den isolierten Gleisabschnitt an dessen einem Ende eine Batterie und an dessen anderem
Ende ein Relais, das Gleisrelais, angeschlossen. Das Relais wird über das als Doppelleiter
benutzte .Gleis aus der Batterie gespeist. In diesem Übertragungssystem wirkt die
Batterie als Sender und das Relais als Empfänger. Ist der Gleisabschnitt frei, so
ist das Relais erregt, also angezogen; ist der Abschnitt besetzt, so ist das Gleis
durch die Zugachsen kurzgeschlossen, und das Relais fällt ab. Das als Empfänger
dienende Relais ist hier gleichzeitig auch die Belegtmeldeeinrichtung. Es ist auch
bekannt, als Sender eine Wechselspannungsquelle zu verwenden. In diesem Fall enthält
der Empfänger auch einen Gleichrichter und in manchen Fällen auch einen Filter.
Das Relais wirkt wiederum als Belegtmeldeeinrichtung, aber der Empfänger enthält
jetzt daneben auch noch weitere - die soeben erwähnten - Bestandteile. Bei starker
Dämpfung des vom Sender ausgesandten Signals durch das Gleis werden zusätzlich Verstärker,
beispielsweise Magnetverstärker, eingebaut. Die vom Gleis her kommenden Signale
werden der Steuerwicklung des Magnetverstärkers gewöhnlich über ein Filter zugeführt
und das Gleisbelegt-Melderelais wird mit dem zugehörigen Gleichrichter in den Lastkreis
des Magnetverstärkers geschaltet. Die Belegtmeldeeinrichtung ist wiederum das Relais,
aber der Empfänger enthält jetzt neben dem Relais noch ein Filter, einen Verstärker
und einen Gleichrichter. Um die nachteiligen Folgen eines Filterdefekts zu verhüten,
ist es bekannt, den Empfänger durch eine Überwachungseinrichtung zu ergänzen. Die
Überwachungseinrichtung zeigt die Erregung der Belegtmeldeeinrichtung durch Fremdströme
an. Der Empfänger besteht hierbei aus der Belegtmeldeeinrichtung, der überwachungseinrichtung
und, je nach Bedarf, aus Filtern, Verstärkern usw. Bei Verwendung einer überwachungseinrichtung
ist es oft notwendig, die vom Sender ausgesandten Signale durch ein besonderes Kennzeichen,
beispielsweise einen Code oder durch Modulation, zu kennzeichnen, auf das die Überwachungseinrichtung
anspricht.
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Bei diesen bekannten Gleisstromkreisen ist der freie Zustand des Gleisabschnittes
dadurch ermittelbar, daß die vom Sender ausgesandten Signale über das Gleis zum
Empfänger gelangen. Dies wird durch die Belegtmeldeeinrichtung angezeigt; das Gleisrelais
ist angezogen. Der besetzte Zustand wird dadurch ermittelt, daß das Gleis durch
die Zugachsen kurzgeschlossen wird und somit kein Signal vom Sender zum Empfänger
gelangt. Dies wird wiederum von der Belegtmeldeeinrichtung angezeigt; das Gleisrelais
ist abgefallen. Bei diesen Empfangseinrichtungen kamen Sender zur Anwendung, die
wahlweise eines von mehreren möglichen Signalen senden. Welches Signal gesendet
wird, ist vom Zustand des nächstfolgenden Gleisabschnittes abhängig. Auf diese Weise
kann der Empfänger zunächst aus der Tatsache, daß überhaupt ein Signal empfangen
wird, feststellen, daß der eigene Gleisabschnitt frei ist. Zusätzlich ist aus der
Art des empfangenen Signals auch der Zustand des folgenden Gleisabschnittes bestimmbar.
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Die Erfindung geht von einer Empfangseinrichtung der obengenannten
Gattung aus, bei der Stromimpulse des im Sender untergebrachten Impulsgenerators
zur Steuerung eines Transduktors in Nebenschlußschaltung verwendet werden. Die Empfangseinrichtung
weist eine Relaisanordnung auf, die die Gleisbelegt-Meldeeinrichtung und eine überwachungseinrichtung
enthält. Die Relaisanordnung spricht verzögert auf die Stromimpulse an, und zwar
derart, daß sie die Arbeitsstellung lediglich dann einnimmt, wenn deren Verzögerung
den Impulsbreiten und Impulspausen entspricht. Eine bekannte Empfangseinrichtung
dieser Art weist einen Transistor parallel zu einem Teil der Relaisanordnung auf.
Dieser Transistor wird von den eintreffenden Stromimpulsen gesteuert. Der Nachteil
dieser Einrichtung besteht darin, daß lediglich Kurzschlüsse und Unterbrechungen
im Transistor als Störungen angezeigt werden können. Nimmt der Transistor dagegen
infolge irgendeines Defekts einen Leitwert an, der zwischen dem Kurzschluß und Unterbruch
liegt, so wird der Empfänger zum Ansprechen angeregt, anstatt daß er eine Störung
anzeigt.
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Durch die Erfindung soll dieser Nachteil vermieden werden. Die Aufgabe
der Erfindung besteht darin, daß die Empfangseinrichtung sicher auf die vc m Sender
ausgehenden Signale anspricht, ohne auf irgendwelche Störeffekte zu reagieren.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Gleisbelegt-Meldeeinrichtung
mit dem Gleisrelais in den Steuerkreis und die mit einem Überwachungsrelais ausgerüstete
Überwachungseinrichtung in den Lastkreis des Transduktors eingeschaltet ist.
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Erfindungsgemäß wird also die Gleisbelegt-Meldeeinrichtung noch in
den Steuerkreis des Transduktors eingeschaltet. Der Transduktor dient daher nicht
zur Verstärkung der empfangenen Signale, sondern zur Herstellung einer ganz speziellen
Abhängigkeit zwischen Gleisrelais und Überwachungsrelais. Weil außerdem die Überwachungseinrichtung
nicht in den Steuerkreis, sondern in den Lastkreis des Transduktors geschaltet ist,
kann die obengenannte Aufgabe einfach gelöst werden. Infolge der Stromsteuerung
in einem Teil der Relaisanordnung durch den Strom des anderen Teiles der Relaisanordnung
ist das gleichzeitige Fließen der Erregerströme in den beiden Teilen der Relaisanordnung,
also sowohl im Gleisrelais als auch im Überwachungsrelais, zwangläufig ausgeschlossen,
so daß ein Ansprechen der Empfangseinrichtung nicht stattfinden kann, sofern das
nicht erwünscht ist.
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In den F i g. 1 bis 4 sind Beispiele für die Erfindung im folgenden
näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Empfangseinrichtung in ihrer
prinzipiellen Ausführung. Der Transduktor 2 ist ein gesteuerter Transformator 24.
Die Relaisanordnung besteht aus der überwachungseinrichtung 3 und der Gleisbelegt-Meldeeinrichtung
4. Ein Wechselstromgenerator 1 mit hohem Innenwiderstand ist an eine Wicklung 21
des Transformators angeschlossen. Eine weitere Wicklung 23, die Lastwicklung, speist
über den Gleichrichter 31 das überwachungsrelais 32. Ein zweites Relais, das Gleisrelais
41, ist mit der Steuerwicklung 22 in Serie geschaltet.
Die Steuerspannung,
z. B. von einem isolierten Gleisabschnitt kommend, wird an die Klemmen A und B gelegt.
Das Gleisrelais 41 und die Steuerwicklung 22 sind so dimensioniert, daß der Transformator
24 nahezu gesättigt ist, wenn in der Steuerwicklung 22 ein Strom fließt, der kleiner
ist als der Abfallstrom des Gleisrelais 41. Ist der Strom durch das Gleisrelais
41 so groß, daß dieses anziehen kann, so ist der Transformator so stark übersättigt,
daß er die Energie des Oszillators nicht mehr auf das überwachungsrelais 32 übertragen
kann und dadurch dieses Relais 32 abfällt. Wird nun die Steuerwicklung 22 mit Stromimpulsen
gespeist, so ist das Gleisrelais 41
während der Impulse und das Überwachungsrelais
32 während der Impulspausen angezogen. Es ist möglich, das Überwachungsrelais 32
mit dem Kondensator 33 und das Gleisrelais 41 mit dem Kondensator 42 so zu verzögern,
daß beide Relais gleichzeitig angezogen sind, wenn die Dauer der Impulse und die
Dauer der Lücken zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen, d. h. der Impulspausen,
den Verzögerungen entsprechen.
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Selbstverständlich können an Stelle von Kondensatoren andere Verzögerungsmittel
elektrischer oder mechanischer Art, wie Kurzschlußwicklungen auf den Relaiskernen,
oder pneumatische Dämpfer in Verbindung mit den Relaisankern usw. verwendet werden.
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Bei manchen Anwendungen ist es erwünscht, den Oszillator nicht mit
dem Steuerkreis zu belasten. In diesem Fall kann ein Transduktor 2 mit zwei gesteuerten
Transformatoren, wie das in F i g. 2 gezeigt ist, angewendet werden. Ein Wechselstromgenerator
mit hohem Innenwiderstand 1 ist an die Wicklung 2 des einen Transformators 24 und
an die Wicklung 25 des anderen Transformators 28 angeschlossen. Über die in Serie
geschalteten Lastwicklungen 23 und 26
der Transformatoren 24 und 28
und über den Gleichrichter 31 wird das mit dem Kondensator 23 verzögerte Überwachungsrelais
32 gespeist. Das mit dem Kondensator 42 verzögerte Gleisrelais 41 liegt in Serie
mit den Steuerwicklungen 22 und 27 der Transformatoren 24 bzw. 28. Die Steuerwicklungen
22 und 27 sind derart zusammengeschaltet, daß die Grundwelle und die ungeraden Harmonischen
der in diese Wicklungen 22 und 27 transformierten Oszillatorwechselspannung im Steuerkreis
keine Wirkung haben können.
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Transduktorschaltungen, welche die beiden Transformatoren 24 und 28
auf einem mehrschenkligen Kern vereinigen, sind ebenfalls bekannt.
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An Stelle der beiden in den F i g. 1 und 2 gezeigten Relais 32 und
41 kann die zur Schaltung gehörige Relaisanordnung 3, 4 auch aus anderen Elementen
aufgebaut sein. So kann z. B. ein Zweikernrelais mit zwei getrennten Spulen, jedoch
mit gemeinsamem Joch und Anker, verwendet werden. Ein solches Relais hat die Eigenschaft,
daß der Anker nur dann angezogen wird, wenn beide Spulen gleichzeitig und im selben
Sinne erregt sind. Bei der Ausführung der Schaltung mit einem Zweikernrelais liegt
die eine Relaisspule im Steuerkreis, die andere im Lastkreis des Transduktors. Ebenso
kann die Relaisanordnung aus mehr als zwei Relais bestehen; ein Teil der Relais
liegt dann im Steuerkreis, der andere im Lastkreis des Transduktors.
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Bei der Verwendung der Empfangseinrichtung im Eisenbahnsicherungswesen,
insbesondere für Gleisfreimeldung, muß die Schaltung in bezug auf die Sicherheit
sehr hohen Anforderungen genügen. Die Schaltungen gemäß F i g. 1 und 2 erfüllen
diese Bedingungen. Ein Unterbruch in irgendeinem Stromkreis hat in beiden Schaltungen
das sofortige Abfallen eines der beiden Relais zur Folge. Ein Kurzschluß an einer
beliebigen Wicklung des Transformators auf F i g. 1 wird transformatorisch auf die
Wicklung 21 übertragen, und die Wechselspannung am Transformator bricht infolge
des hohen Innenwiderstandes des Wechselstromgenerators 1 zusammen. Dadurch fällt
das Überwachungsrelais 32 ab. Ein Kurzschluß an einer Wicklung eines der beiden
Transformatoren in der Schaltung gemäß F i g. 2 erscheint transformatorisch wiederum
an allen Wicklungen des betreffenden Transformators.
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Ist der Steuerkreis für den Wechselstrom niederohmig, so wird auch
der andere Transformator kurzgeschlossen und das Überwachungsrelais 32 fällt ab.
Ist der Steuerkreis hochohmig, so wird die Spannung am Überwachungsrelais 32 durch
den Kurzschluß auf die Hälfte herabsinken. Diese Annahme der Spannung kann bei geeigneter
Dimensionierung des Oszillators und mit Relais mit günstigem Halteverhältnis entweder
das sofortige Abfallen des überwachungsrelais 32 bewirken, oder sie kann dazu führen,
daß das Überwachungsrelais 32, wenn es einmal abgefallen ist, z. B. infolge einer
Gleisbelegung, nachher nicht mehr anzieht.
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Außer Kurzschlüssen an einer Wicklung können auch Kurzschlüsse zwischen
zwei Wicklungen auftreten. Aus der beschriebenen Funktionsweise der Empfangseinrichtung
ist ersichtlich, daß unbedingt verhindert werden muß, daß das Überwachungsrelais
32 im Lastkreis infolge eines Kurzschlusses zwischen Lastwicklung und Steuerwicklung
vom Steuerstrom durchflossen und zum Anzug gebracht wird. Diese Gefahr kann vermieden
werden, indem die Steuerwicklungen und die Lastwicklung auf zwei verschiedenen Schenkeln
des Transformatorkerns untergebracht sind.
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Außer Unterbruch- und Kurzschlußsicherheit kann noch gefordert werden,
daß in einer Schaltung innerhalb eines Arbeitszyklus alle Relais einmal arbeiten
müssen. Wird die Empfangseinrichtung, z. B. gemäß F i g. 2, zur Belegtmeldung verwendet,
indem der Steuerkreis über das Gleis mit einer den Relaisverzögerungen entsprechenden
Impulsfolge gespeist wird, so werden bei Nichtbelegung beide Relais angezogen sein,
und bei Belegung, wenn im Steuerkreis kein Strom fließt, fällt das Gleisrelais 41
ab; das Überwachungsrelais 32 hingegen bleibt angezogen. Das Überwachungsrelais
32 fällt also im normalen Betrieb nicht ab, sondern nur dann, wenn der Steuerkreis
mit einem Störsignal, z. B. mit Dauerstrom, gespeist wird. Das Überwachungsrelais
32 arbeitet somit nur im Störungsfall.
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Damit auch das Überwachungsrelais 32 in seiner Arbeitstüchtigkeit
geprüft ist, soll es bei jeder Belegung abfallen. Dies wird nach F i g. 3 dadurch
erreicht, daß in den Lastkreis in Serie mit dem überwachungsrelais 32 ein
Arbeitskontakt 411 des Gleisrelais 41 geschaltet wird. Ebenso kann für andere
Anwendungen erreicht werden, daß das Gleisrelais 41 bei Dauerstrom im Steuerkreis
abfällt, indem parallel zu diesem Relais ein Ruhekontakt 321 des Überwachungsrelais
32 geschaltet wird (gestrichelter Stromkreis).
Bei der in F i g.
4. dargestellten Einrichtung ist der Sender mit einem Impulsgenerator versehen,
der eine vorgegebene Impulsfolge in Richtung zu den isolierten Gleisen und von dort
zur Meldeeinrichtung absendet. Die vom Gleiszustand beeinflußte Impulsfolge steuert
den Magnetverstärker bzw. Transduktor über dessen Steuerwicklung. Gleichzeitig gelangt
sie an das Gleisbelegt-Melderelais, da dieses bereits in den Steuerkreis des Magnetverstärkers
geschaltet ist. Infolge der Verzögerung des Gleisrelais findet eine entsprechende
Meldung statt. Im Lastkreis ist eine Überwachungseinrichtung mit einem Überwachungsrelais
angeordnet; das Überwachungsrelais ist ebenfalls entsprechend zeitverzögert eingestellt,
so daß durch eine entsprechende Zuordnung zwischen überwachungseinrichtung und Gleisbelegt-Meldeeinrichtung
jegliche unbeabsichtigten Störsignale ausgeschaltet werden können und die Signalanzeige
lediglich dann erfolgt, wenn tatsächlich ein Signal vom Gleismelder ausgesandt ist.
Aus dem an den Klemmen C-C angeschlossenen, nicht dargestellten Generator gelangt
der Erregerstrom für das Überwachungsrelais zum Magnetverstärker. Der Generator
wirkt daher ebenso als Stromquelle wie die Anodenbatterie eines Röhrenverstärkers.
Dieser Erregerstrom wird durch den Strom im Steuerkreis impulsförtnig gesteuert.
Der Steuerstrom sättigt den Tansformator zwischen den Klemmen B-B' und C-C, so daß
der überwachungsstrom nur während der Impulspausen des Steuerstromes fließen kann,
Damit das Gleisrelais anzieht, muß also im Steuerkreis des Magnetverstärkers Strom
fließen. Damit das Überwachungsrelais anzieht, muß der Steuerstrom Impulspausen
aufweisen. In diese Impulslücken des Steuerstromes fallen dann die Stromimpulse
des Überwachungsstromes.
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Durch die Verwendung von mehreren auf verschiedene Impulsfolgen abgestimmten
Empfängern ist es möglich, über den Gleisstromkreis verschiedene Begriffe au übertragen.
Zur Erhöhung der Ansprech~ empfindlichkeit können der Empfangseinrichtung Verstärkerstufen
vorgeschaltet werden. Auch diese sind, wie ein eventuell vorgeschaltetes Filter,
durch die Empfangseinrichtung überprüft,