DE1530407C - Überwachungseinrichtung fur Wechsel Stromkreise der Lichtsignale in Eisenbahn anlagen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrich- Signallampe liegt nur die halbe erforderliche tung für Wechselstromkreise der Lichtsignale in Spannung an). Eisenbahnanlagen mit veränderlichen Betriebsspannungen., bei denen in Abhängigkeit vom Betriebs- Diese an eine Überwachungseinrichtung für Lichtstrom über Stromwandler Störungen in den Licht- 5 signale gestellten Forderungen lassen sich nicht mehr signal-Stromkreisen angezeigt werden. " mit einfachen Relaisschaltungen erfüllen, da die zu

An die Überwachung der Lichtsignale in der überwachenden Ströme vielfach nur wenig verschie-Eisenbahnsignaltechnik werden hohe Sicherheits- den sind und Relais mit einem sehr hohen Abfallforderungen gestellt, um durch Störungen verur- faktor von nahezu Eins verwendet werden müßten, sachte, gefährdende Signalbilder rechtzeitig zu er- io Derartige Relais sind sehr schwierig herzustellen kennen und zu vermeiden. So werden beispielsweise und können auch dann nicht allen Sicherheitsfordeveränderliche Betriebsspannungen für die Lampen rungen gerecht werden.

von Eisenbahnlichtsignalen verwendet, an die nachts Um die Bemessungsschwierigkeiten zu vermeiden, eine niedrigere Spannung als bei Tag angelegt wird, wird in einer bekannten, über einen Stromwandler um ein Blenden des Fahrpersonals bei Dunkelheit zu 15 gespeisten Überwachungseinrichtung für Wechselvermeiden. Stromkreise (deutsche Patentschrift 1117151) ein

Die sogenannten Tag-bzw. Nachtbetriebsspannun- Stromwandlerkern aus einem Material verwendet,

gen schwanken zusätzlich in einem zulässigen Toleranz- dessen Permeabilität bis zu einem Grenzwert der

bereich, der beispielsweise + 10% betragen kann. Feldstärke möglichst klein ist und bei Überschreiten

Weiterhin müssen unterschiedliche Stellentfernun- 20 dieses Grenzwertes innerhalb eines engen Feldgen, d. h. Entfernungen zwischen Einspeisepunkt, der Stärkebereiches steil auf ihren maximalen Wert ansich in den meisten Fällen in dem Relaisraum des steigt. Die Bemessung des Stromwandlers und der Stellwerkes befindet und von dem aus mittels der Überwachungseinrichtung wird dann so vorgenom-Überwachungseinrichtung die Abhängigkeiten der men, daß bei der niedrigsten Betriebsspannung der Signalzustände in die übrige Stellwerksanlage über- 25 primäre Betriebsstrom den Kern bis in den Bereich tragen werden, und dem Signalort berücksichtigt des .Steilanstieges der Permeabilität magnetisiert und werden. Diese Stellentfernung kann beispielsweise die an die Sekundärseite des Wandlers angeschlossene praktisch zwischen dem Wert Null und 6,5 km Überwachungseinrichtung gerade anspricht. Weiterschwanken. Aus diesen Gründen werden die Licht- hin wird in den Stromkreis des Überwachungsrelais signale mit Wechselstrom betrieben, der es in tech- 30 ein als elektronischer Schalter arbeitender Verstärker nisch und wirtschaftlich einfacher Weise erlaubt, mit geschaltet, dessen Steuereingang an die Sekundärden zulässigen höchsten Betriebsspannungen die er- seite des Stromwandlers angeschlossen ist. .·■ forderliche Leistung von dem Speisepunkt zu dem Diese Überwachungseinrichtung hat den Nachteil, Signalort zu übertragen und am Signalort' die Be- daß eine Überwachung der Wechselstromkreise auf triebsspannung>auf die entsprechende Lampenspan- 35 Kurzschluß infolge Aderberührung nicht möglich ist. nung mittels Transformatoren herabzusetzen. Dieser· Nachteil wird durch eine andere bekannte

Durch die veränderliche Betriebsspannung und Überwachungseinrichtung (deutsche Patentschrift die Eigenart der Signalschaltung besteht die Möglich- 1131 256), die auf demselben Prinzip beruht, verkeit, daß der betriebsmäßige Signallampenstrom am mieden, indem ein zweiter Stromwandler mit dem Speisepunkt nahezu die gleiche Größe erreichen 40 gleichen vorbeschriebenen Kernmaterial verwendet kann, wie der im Störungsfalle verbleibende Rest- wird. Dieser zweite Stromwandler ist mit seiner PrI-strom. So kann beispielsweise der durch eine Störung märwicklung in Reihe mit der Primärwicklung des verursachte Reststrom dann die Größe des nor- ersten Wandlers und die Sekundärwicklungen beider malen Signallampenstromes bei Nachtspannung er- Wandler sind gegeneinander geschaltet. Das Verhältreichen, wenn eine Unterbrechung auf der Primär- 45 nis der Windungszahlen und/oder der Kernquerseite des Lampentransformators am Signalort erfolgt schnitte der beiden Wandler ist so bemessen, daß und eine große Stellentfernung mit entsprechend das Permeabilitätsmaximum im Kern des ersten großer Kabelkapazität vorhanden ist. - Wandlers etwa dann erreicht wird, wenn im Kern des

Das vorgenannte Beispiel zeigt, daß an eine Über- zweiten Wandlers der Permeabilitätsanstieg einsetzt, wachungseinrichtung für Wechselstromkreise der 5° Diese bekannte Einrichtung hat nicht nur den Lichtsignale hohe Anforderungen gestellt werden, die Nachteil, daß die Herstellung so engtolerierter Wandsich durch die Sicherheitsforderungen bei den folgen- ler und das Einstellen der Einrichtung auf die erden Störungen noch erhöhen: " ■ : " . forderlichen Überwachungsströme schwierig und un-Lampenfaden ist durchgebrannt; wirtschaftlich ist, sondern kann darüber hinaus auch ',,,,„, , ,. . _, 55 nicht allen geforderten Sicherheitsbedingungen ge-Kurzschluß des Lampentransformators auf der _{recht werden}* _{So kann z fl da beide} ^J^ _v ⁶ _on

Pnmarseite, da bei Nachtspannung und großer _{em und demselben Strom durch}flossen werden, eine

Stellentfernung die Leitungss.chcrung nicht störung durch Fremdspannungseinfall, die lediglich

mehr ansprechen kann; _eine unterschiedliche Phasenlage gegenüber dem Fremdspannungseinfall gleicher und unterschied- _6o normalen Betriebsstrom hervorruft, nicht erfaßt wer-

■licher Phase zur Betriebsspannung, beispiels- J_0n

weise auch nachts bei Leitungsberührung durch rj_er Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

eine Spannung in der Größe der Tagspannung; gewünschten Sicherheitsforderungen für mit Wechsel-

Störspannungseinfall von Gleichstrom; strom gespeiste Lichtsignale mit einer einfachen und unterschiedliche Leistungsaufnainme, die größer 65 wirtschaftlichen Überwachungseinrichtung zu er-

oder kleiner ist als die zulässige Toleranz, be- füllen.

zogen auf die Nennleistung der Signallampe des Diese Aufgabe wird crfimlungsgemäß dadurch

entsprechenden Betriebs/ustandes (z. IJ. an der gelöst, daß die an der Sekundärwicklung des Strom-

wandlers bei normalem Betriebsstrom auftretende sprechend der größten Stellentfernung ändert sich

Spannung in Abhängigkeit von einer aus der Be- die Phasenlage des Stromes. Durch die nichtlinearen

triebsspannung abgeleiteten gegenphasigen Teilspan- Bauelemente ist der Betriebsstrom nicht mehr sinus-

nung nahezu kompensiert wird und daß die Spannung förmig, und die sekundäre Spannung des Strom-

der einen Halbwellen dieser Differenzspannung über 5 wandlers ist verzerrt.

eine mit dem einen Anschluß der Sekundärwicklung Die Überwachungseinrichtung kann in eine bereits

des Stromwandlers verbundenen Diode mit einem vorhandene Schaltmittelgruppe, in der die für das

nachgeschalteten Kondensator, der mit seinem ande- entsprechende Lichtsignal erforderlichen Schaltmittel

ren Anschluß an den zweiten Anschluß der Sekun- sowie die Schaltmittel für die Abhängigkeiten in der

därwicklung geschaltet ist, der Basis eines auf einen io Stellwerksanlage angeordnet sind, eingebaut sein,

vorbestimmten Ansprechwert eingestellten Transi- Diese Gruppe ist austauschbar und muß für jede

stors, in dessen Kollektorstromkreis das Anzeige- Stellentfernung ohne nochmalige Einstellung geeignet

schaltmittel angeordnet ist, zugeführt wird, während sein.

die Spannung der anderen Halbwellen über eine Durch diese Bedingung können die Überwachungs-

zweite, unmittelbar parallel zu der Sekundärwicklung 15 einrichtungen nicht von Fall zu Fall optimal auf den

des Stromwandlers geschalteten Diode kurzgeschlos- örtlichen Betriebsstrom eingestellt werden, so daß

sen wird. durch die unterschiedliche Stellentfernung und die

Da die Kurvenform des Betriebsstromes durch die zulässigen Toleranzen in den Bauteilen der Außen-

Bauteile, wie Lampenfaden, Lampentransformator, anlage, bedingt durch die an der Sekundärwicklung

von der idealen Sinusform abweicht und bei größeren 20 des Stromwandlers in Abhängigkeit vom normalen

Stellentfernungen die Phasenlage zwischen Betriebs- Betriebsstrom auftretende Spannung, nicht vollständig

spannung und Betriebssstrom wesentlich abweichen kompensiert werden kann.

kann und somit eine vollständige Kompensation der Damit diese bei normalem Betriebsstrom auf-Steuerspannung schwierig und nur mit großem Auf- tretende Restspannung zu keiner Störmeldung führt, wand an zusätzlichen Schaltungsmitteln erreicht a₅ ist das Emitter-Potential des nachgeschalteten Tranwerden kann, wird nach einer weiteren Ausgestaltung sistors T, z. B. npn-Silizium-Transistor, mit der Zenerder Erfindung zum Festlegen des vorbestimmten diode Z angehoben. Die Zenerdiode ist über den Ansprechwertes des Transistors in dem Emitter- Widerstand R 4 vorgespannt, damit eine definierte Stromkreis eine Zenerdiode und parallel zu dem Spannungsgröße zum Durchschalten des Transistors Emitteranschluß und dem Kollektor mit in Reihe _3o gegeben ist. Die Diode D1 wirkt als Belastungsgeschaltetem Anzeigeschaltmittel ein Widerstand an- widerstand und schneidet die negativen Halbwellen geordnet. der kompensierten Spannung ab. Sie verhindert, daß

Um Toleranzen der einzelnen Bauteile in der Über- der Kondensator Cl über die Diode D 2 auf einen

wachungseinrichtung ausgleichen zu können, wird in Spitzenwert, bedingt durch Störspitzen, welche auch

vorteilhafter. Weise parallel zum Steuerstromkreis des 35 i_m Betriebsfall auf der Leitung vorhanden sind und

Transistors ein veränderlicher Widerstand geschaltet, über den Stromwandler übertragen werden, fälschlich

der mit seinem einen Anschluß zwischen der Basis . aufgeladen wird. Die Gleichspannung an der Basis

des Transistors und der vorgeschalteten Diode ange- des Transistors T kann mit dem Potentiometer R 2

ordnet ist. so eingestellt werden, daß sie im ungünstigsten Be-

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 40 triebsfall kleiner ist als die am Emitter anliegende

Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher Spannung. Der Transistor T ist hierbei gesperrt und

beschrieben. das Relais .4 im Kollektorkreis abgefallen.

In dem oberen Teil der Zeichnung ist die im Die Diode D 3 und der Kondensator C 2 schützen

Speisepunkt des Lichtsignals angeordnete Über- den Transistor vor Induktionsspitzen des Anzeige-

wachungseinrichtung dargestellt. Über die Leitun- 45 relais A. Auch über die Gleichstromspeisung +■· -

gen L wird die Signallampe SL über den Transfer- und — können ebenfalls Induktionsspitzen auftreten,

mator Tr am Signalort mit dem erforderlichen Be- welche den Transistor zerstören könnten. Um dieses

triebsstrom aus der Spannungsquelle JV und P ge- _zu vermeiden, ist ein Löschglied, bestehend aus dem

speist. Widerstands3 und dem KondensatorC3, vo'rge-

Durch die Primärwicklung des Stromwandlers W 50 sehen.

fließt der Betriebswechselstrom, welcher ungefähr Weiterhin sind an der Primärwicklung des Stromproportional der angelegten Tag- und Nachtspannung wandlers W Anschlüsse 1 und 2 vorgesehen, mit ist. In der sekundären Wicklung wird eine Spannung denen die Überwachungseinrichtung an die verschieinduziert, welche zu der Versorgungsspannung um denen Betriebsströme der den Lichtsignalen zuge-180° gedreht ist. Diese Spannung wird durch eine 55 ordneten Lampenleistung und Signalbegriffen ange-Teilspannung über den Widerstand R1 (dieser kann paßt werden kann. Hierdurch wird erreicht, daß die aus einem oder einer Kombination von veränder- in der Fabrik eingestellte Gegenspannung über den liehen Widerständen oder einem Übertrager be- Widerstand R1 und die durch den Widerstand R 2 stehen), welcher an der Betriebsspannung angeschlos- festgelegte Größe der Steuerspannung an der Basis B sen ist, kompensiert. Der Stromwandler hat auf der 60 des Transistors T unverändert für die verschiedenen Primärseite einen sehr kleinen Spannungsabfall. Der Betriebsfälle verwendet werden kann und die An-Widerstand R1 ist hochohmig ausgelegt, damit der Sprechempfindlichkeit der Überwachungseinrichtung Leistungsverbrauch gering ist. erhalten bleibt.

Durch diese Anordnung können Fremdspannungen In dem dargestellten Beispiel besteht das Anzeigemit einer anderen Phasenlage oder anderer Frequenz 65 schaltmittel aus einem Relais A, das bei Störungen

erfaßt werden. in dem zu überwachenden Lichtsignalstromkreis an-

Durch die veränderliche Kabelkapazität von prak- zieht und bei dem dem Normalwert entsprechenden tisch dem Wert Null bis zu einem Maximalwert ent- Betriebsstrom im abgefallenen Zustand verbleibt.

Die Überwachungseinrichtung kann jedoch auch so snsgsführt werden, daß der Transistor Γ auf eine Lmkehrstufe einwirkt. Hierdurch zieht das Anzeigerelsis mit dem Einschalten des zugehörigen Signal-Isnpenstromkreises an und fällt im Störungsfalle ab. I>:s in der Zeichnung dargestellte Schaltung kann Hnch so abgewandelt werden, daß an Stelle der sstrennten Gleichstromquelle +, — zum Speisen des -Anze:gestromkreises der erforderliche Gleichstrom 2H5 der Wechselstromquelle für die Signallampen erzeugt wird. Die Primärwicklung des Stromwandlers ϊξπτι auch unterteilt in den beiden Adern des SignallH-npanstromkreises angeordnet werden.

An den folgenden Beispielen wird die Funktion der in der Zeichnung dargestellten Überwachungserarichtung näher erläutert:

_ Ln Normalbetrieb ist die an der Basis B des Transsiors T anliegende Steuerspannung kleiner als die inrch die ZenerdiodeZ an dem Emitter £ bestehende Sparking, da die durch den Betriebsstrom in der iesimdärsvicklung des Stromwandlers erzeugte Span- -rr-g durch die über den Widerstand R1 eingestellte ipgsnphasige Teilspannung abhängig von der Größe ce- Betriebsspannung nahezu kompensiert wird. Das -Azssigerelais am Kollektor K ist abgefallen.

Brennt der Faden einer überwachten Signallampe 3nrca. so wird der durch die Primärwicklung des ^rrcrxnrandlers W fließende Strom kleiner und die |£2£nphasige Teilspannung über dem Widerstand R1 lösrtviegt. Hierdurch überschreitet die SteuerspanrHisg an der Basis des Transistors T die Größe der -=^;trsrspannung, der Transistor wird durchgestalte^ das Relais A zieht an, und die Überwachungsvorrichtung gibt Störmeldung.

mn ein. Kurzschluß zwischen den Leitungen L Ξτ^"-⁵? ^steigt der den Stromwandler durchfließende 3sanebsstrom an, und die in die Sekundärwicklung-■fies "Wandlers induzierte Spannung ist größer als die sis der Betriebsspannung abgeleitete Gegenspan-3E22gj. Der Transistor T wird durchgeschaltet, und die ichtung gibt Störmeldung.

Htercn eine Unterbrechung einer der Leitungen L 32 csr Nahe des Signallampentransformators Tr fließt p den Stromwandler W ein Strom, dessen Größe 2-?gng von der Leitungskapazität phasenverschozs der in ihrer Phase konstant bleibenden Gegeng beeinflußt wird. Je größer der Reststrom so größer wird auch die Phasendifferenz den auf der Sekundärseite des Wandlers ^ ^sehenden Spannungen, so daß diese Spannunsri besprechend ihrer Phasendifferenz an der Basis B Jtors T eine Steuerspannung erzeugen, die int^^r als die am Emitter E anliegende Spannung ist. 15er Transistor wird durchgeschaltet, und die Über

wachungseinrichtung gibt Störmeldung. In derselben Weise wird Störmeldung gegeben, wenn an der Leitung L zwischen dem Wandler W und dem Signaltransformator Tr eine Fremdspannung mit gleicher Frequenz, jedoch unterschiedlicher Phasenlage zu der Betriebsspannung anliegt.

Durch die Überwachungseinrichtung werden die eingangs aufgeführten Sicherheitsforderungen für alle Störungsfälle an Wechselstromkreisen der Lichtsignale in der vorbeschriebenen Weise erfüllt.

Claims (3)

Patentansprüche: ■

1. Überwachungseinrichtung für Wechselstromkreise der Lichtsignale in Eisenbahnanlagen mit veränderlichen Betriebsspannungen, bei denen in Abhängigkeit vom Betriebsstrom über Stromwandler Störungen in den Lichtsignal-Stromkreisen angezeigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Sekundärwicklung des Stromwandlers (W) bei normalem Betriebsstrom auftretende Spannung in Abhängigkeit von einer aus der Betriebsspannung abgeleiteten gegenphasigen Teilspannung (z. B. über den Widerstand R1) nahezu kompensiert wird und daß die Spannung der einen Halbwellen dieser Differenzspannung über eine mit dem einen Anschluß der Sekundärwicklung des Stromwandlers (W) verbundenen Diode (D 2) mit einem nachgeschalteten Kondensator (Cl), der mit seinem anderen Anschluß an den zweiten Anschluß der Sekundärwicklung geschaltet ist, der Basis (2?) eines auf einen vorbestimmten Ansprechwert eingestellten Transistors (Γ), in dessen Kollektorstromkreis das Anzeigeschaltmittel (z.B.

ein Relais A) angeordnet ist, zugeführt wird, , während die Spannung der anderen Halbwellen über eine zweite, unmittelbar parallel zu der Sekundärwicklung des Stromwandlers (W) geschalteten Diode (D 1) kurzgeschlossen ist.

2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Festlegen des vorbestimmten Ansprechwertes des Transistors (T) in dem Emitterstromkreis eine Zenerdiode (Z) und parallel zu dem Emitteranschluß (E) und dem Kollektor (K) mit in Reihe geschaltetem Anzeige— schaltmittel (A) ein Widerstand (RA) angeordnet ist. .

3. Überwachungseinrichtung nach Ansprych 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Steuerstromkreis des Transistors (T) ein veränderlicher Widerstand (R 2) geschaltet ist, der mit seinem einen Anschluß zwischen der Basis (B) des Transistors und der vorgeschalteten Diode (D 2) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen