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Elektrische Sicherungseinrichtung
Die Erfindung betrifft eine
elektrische Sicherungseinrichtung für im Abständ voneinander auf ein- oder mehrschienigen
Bahnen unabhängig voneinander sich bewegenden Transportmittel, mit einer aus elektrischem
Strom leitenden Material bestehenden Fahrbahn und einem zur Fahrbahn parallelen,
von elektrischem Strom durchflossenen und gegen die Fahrbahn isolierten Leiter,
wobei die Transportmittel mit einem in Berührung mit dem Leiter stehenden Kontaktteil
versehen sind.
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Zweck der Erfindung ist die Sicherung von auf der gleichen Bahn in
der selben Richtung und entgegenkommend unabhängig voneinander .:enden, schienengebundenen
Fahrzeugen
für Güter- oder Personentransport gegen Auffahren sowie
die Einhaltung eines vorgebbaren Minimal- und/oder Maximalabstandes derartiger Fahrzeuge.
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Das Problem der Auffahrsicherung und der Einhaltung eines bestimmten
Abstarides.von schienengebundenen Transportmitteln ist vom Gebiet des Eisenbahnsicherungswesens
her bekannt. Um einen sicheren Fahrbetrieb zu gewährleisten, wird eine Strecke zwischen
zwei Bahnhöfen in Blockstrecken eingeteilt. An jedem Trennungspunkt befindet sich
eine Blockstelle, deren Blocksignal den dahinterliegenden Strekkenabschnitt deckt.
Der an einer Blockstelle vorüberfahrende Zug schliesst einen Schienenkontakt und
ermöglicht dadurch die Freigabe des hinter ihm liegenden Streckenabschnittes, sodass
in diesen der nachfolgende Zug einfahren kann. Der räumliche Abstand der hintereinander
fahrenden Züge entspricht der Länge einer Blockstrecke.
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Auf dicht belegten Strecken findet eine selbsttätige Strekkenblockung
Anwendung; dabei sichert sich jeder Zug selbst, indem er nach Einfahrt in
jede Blockstrecke das Eingangssignal schliesst, sodass kein zweiter Zug in die bereits
belegte Blockstrecke einfahren kann. Die Steuerung der Sig-
nale
geschieht hierbei durch Gleichstrom, der am einen En-
de
der Blockstrecke eingespeist wird und am anderen Ende auf ein Schaltrelais einwirken
kann. Die beiden nebeneinanderliegenden Fahrschienen jeder Blockstrecke sind gegeneinander
sowie gegen die Fahrschienen der benachbarten Blockstrecken isoliert, sodass jedes
Fahrzeug über seine Räder und Achsen den Gleichstromkreis kurzschliesst solange
es die Blockstrecke passiert.
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Blockanlagen bedürfen aufwendiger Signaleinrichtungen. Um den Betrieb
auch bei schlechten Sichtverhältnissen aufrechterhalten zu können, sind zusätzlich
mechanische oder induktive Zugbeeinflussungseinrichtungen vonnöten, die die Stellung
der Signale dem Zugführer melden. Besteht das BedUrfnis, die durch die Länge der
Blockstrecken zwangsläufig vorgegebenen_Zugabstände zu ändern, sind umfangreiche
und kostspielige Änderungen an der Strecke unumgänglich.
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Eine andere bekannte Art der Sicherung des Zugverkehrs ist die des
Signalfunkes, bei welcher die Streckensignale durch Führerstandssignale auf dem
Zugfahrzeug ersetzt werden.
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.Die Funkeinrichtungen verfügen über mehrere Kanäle, auf welchen voneinander
getrennt die Signalbefehle und die Fahror#;meldungen übermittelt werden und -sich
der Sprechverkehr zwischen dem Stellwerk und dem Zug abwickelt. Eine
direkte
Verständigung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zügen findet nicht statt, und um
den Verkehr auf stark befahrenen Strecken zu bewältigen, sind umfangreiche Funkzentralen
unentbehrlich, die zahlreiches Bedienungspersonal erfordern.
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Um diese Nachteile zu beseitigen, wird mit der Erfindung eine elektrische
Sicherungseinrichtung für an elektrischen Strom leitende Fahrbahnen beliebiger Gestalt
gebundene Transportmittel vorgeschlagen, bei welcher der Abstand aufeinanderfolgender,entgegenkommender
und stehender Transportmittel laufend gemessen wird. Hierzu bedarf es lediglich
eines zur Fahrbahn parallelen isolierten Leiters sowie der Ausstattung der Transportmittel
mit einem mit diesem Leiter in Berührung stehenden Kontaktteiles, und die Aufgabe
wird dadurch gelöst, dass der als elektrischer Widerstand ausgebildete Leiter an
seinen Enden mit einer einen konstanten Strom abgebenden elektrischen Stromquelle
verbunden ist und die Transportmittel mit zwischen ihrem Kontaktteil und der Fahrbahn
eingeschalteten, auf Spannung ansprechenden Gerten
ausgestattet
sind, wobei der Spannungsabfall über dem zwi-
schen benachbarten Transportmitteln
liegenden Teil des Leiters als Kriterium für den Abstand verwendet wird.
Der Span-nungsabfall über dem Teil des Leiters zwischen zwei Transportmitteln
ist bei konstantem, den Leiter durchfliessenden
Strom paportional
dem Abstand zwischen den Transportmitteln. Die vorgeschlagene Sicherungseinrichtung
gestattet somit genauso die laufende Messung des Abstandes zweier hintereinander
bzw. auf sich zu bewegender Transportmittel wie die Ermittlung des Abstandes eines
fahrenden Transportmittels zu einem auf der Fahrbahn haltenden; und der Führer eines
jeden Transportmittels ist in der Lage, den Abstand zum anderen ununterbrochen zu
überwachen. Dies gewährleistet eine hohe Sicherheit des Betriebes und der einzuhaltende
Abstandkann der Fahrgeschwindigkeit angepasst werden. Die neue-Sicherungseinrichtung
ist von den Sichtverhältnissen auf der Strecke unabhängig und bedarf keines zusätzlichen
Bedienungspersonales.
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Die gestellte Aufgabe wird ebensogut dadurch gelöst, dass: der Leiter
als elektrischer Widerstand ausgebildet ist und die Transportmittel mit zwischen
ihrem Kontaktteil und der Fahrbahn hintereinandergeschalteten, einen Strom konstanter
Stärke abgebenden elektrischen Stromquellen und auf Strom ansprechenden Geräten
ausgestattet sind, wobei der die Fahrbahn, den Leiter und die Geräte durchfliessende
Strom als Kriterium für den Abstand verwendet wird. Diese Methode hat den Vorteil,
dass nicht nur Unterbrechungen des Leiters, son. dern auch solche der Fahrbahn
angezeigt werden. Sind die an
die Messgenauigkeit gestallten Anforderungen
nichtsehr gross,
so kann auch der bei elektrisch betriebenen Transportmitteln
ohnehin vorhandener der Stromzuführung dienende Fahrleitungsdraht als Leiter Verwendung
finden, sofern entsprechende Einrichtungen vorgesehen sind, den Fahrtrom vom MEiSs-Strom
zu trennen.
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Der Leiter kann aus in Abständen hintereinander angeordneten Abschnitten
von gut leitfähigem Material bestehen, zwischen welche Bauteile mit höherem elektrischen
Widerstand eingeschaltet sind. Dies hat den Vorteil, dass anstelle eines besonderen
Widerstandsmateriales für den Leiter geAhnlicher Leiterwerkstoff benützt werden
kann.
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In vorteilhafter Weise dienen als Gerte im Längenmass geeichte Zeigerinstrumente,
und zwar werden bei der Ausführung der elektrischen Sicherungseinrichtung, bei welcher
der Spannungsabfall als Abstandskriterium dient, Spännungsmesser be-
nützt;
und bei der anderen, den Strom als Kriterium ftlr den Abstand zwischen den Transportmitteln
verwendenden-.4u:-:führung werden Strommesser eingesetzt, In bevorzugter Ausgestaltung
der Erfindung geben die Stromquellen Wechselstrom ab und als Geräte werden an sich
be-kannte, bei einer einstellbaren elektrischen Eingangsgrösse
ein.Relais
betätigende Schaltverstärker verwendet*, die auf Warn- und/oder Bremseinrichtungen
der Transportmittel einwirken. Dadurch kann ein automatischer, führerloser Betrieb
bewerkstelligt werden.
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Hei einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Verstärkung der Schaltverstärker
durch an sich bekannte Steuerorgane von der Fahrgeschwindigkeit der Transportmittel
gesteuert. Hierzu wird beispielsweise von einem mit steigender Drehzahl eine grössere
Spannung abgebenden von einer Achse des Transportmittels angetriebenen Generator
erzeugte Steuerspannung dem jeweiligen Schaltverstärker so zugeleitet, dass dessen
Verstärkung mit zunehmender Drehzahl der Achse ansteigt. Dadurch wird erreicht,
dass bei hoher Fahrgeschwindigkeit die warn- und Bremseinrichtungen bereits bei
niedrigeren Eingangsgrössen ansprechen als bei langsamer Fahrt. In bevorzugter#Ausgestaltung
der vom Strom als Abstandskriterium Gebrauch machenden Ausführung der Erfindung
dienen als Stromquellen an sich bekannte, gleiche Spitzenspannungen -abgebende Multivibratoren
unterschiedlicher Impulsfdge&eqenz und'unterschiedlichen Tastverhältnisses.
Dies verhindert, dass eine Phasenlage des Stromes an den Geräten auftritt, die bei
tatsächlichem geringen Abstand zwischen den Transportmitteln
infolge
Stromlosigkeit bzw. zu geringem Strom einen sehr grossen Abstand vortäuscht.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist an Stellen der Bahnen
zwischen Fahrbahn und-Leiter mittels eines Schalters ein elektrischer Widerstand
einschaltbar. Ist der Widerstand eingeschaltet, so wird bei geeigneter Dimensionierung
des Widerstandes durch ihn die Anwesenheit eines an seiner Stelle stehenden Transportmittels
simuliert. Dadurch lassen sich Gefahrenpunkte der Bahnen, z.B. -falsche Weichenstellung,
auf einfache Weise wirksam sichern. Ist die Ursache für die Gefahr beseitigt, so
wird der Widerstand mittels des Schalters abgeschaltet. Auch lässt sich eine Sicherung
schnell und einfach nur behelfsmässig - etwa mittels eines die Fahrbahn und den
Leiter verbindenden leitfähigen Gegenstandes (Drahtstück) - bewerkstelligen. Dies
kommt. zur Sicherung von Strekkenarbeiten in Betracht.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
| Figur 1 eine elektrische Sicherungseinrichtung mit zwei |
| Transportmitteln auf einer Fahrbahn, bei welcher |
| der Spannungsabfall-als Abstandskriterium dient, |
| in einer schematischen Darstellung; |
| Figur 2 eine elektrische Sicherungseinrichtung mit zwei |
| Transportmitteln auf einer Fahrbahn, bei welcher |
| der Strom als Abstandskriterium dient, in zchema- |
| tischer Darstellung;- |
| Figur 3 eine elektrische Sicherungseinrichtung entspre- |
| chend Figur 2, jedoch mit einem abweichend aus- |
| gebildeten Leiter,- bei welcher an einem Gefah- |
| renpunkt ein einschaltbarer Widerstand vorgese- |
| hen ist, in schematischer Darstellung. |
Auf einer Fahrbahn 1 aus sehr gut leitfähigem Material, beigpielsweise auf einer
Schiene, befinden sich zwei Transportmittel 2 in Gestalt von mit einem Eigenantrieb
versehenen Fahrzeugen (Figur 1). Parallel zur Fahrbahn 1 erstreckt sich ein isolierter
Leiter 3, welcher.als Widerstand ausgebildet ist, indem er aus einem besonderen,
schlecht leitfähigen Material besteht. Die Enden 4 des Leiters 3
sind mit-einer
Stromquelle 5 verbunden, welche einen konstanten Gleich-oder Wechselstrom durch
den Leiter.3 schickte Jades Trans` portmittel 2 ist mit einem Kontaktteil 6 ausgestattet,
wel-
ches ständig mit dem Leiter 3 in elektrisch wirksamer Bertlhrung steht..
Zwischen KontAktteil 6 und Fahrbahn 1 ist in
jedem Transportmittel
2 ein auf elektrische Spannungen.ansprechendes Gerät 7, in einfachster Form ein
anzeigender Spannungsmesser eingeschaltet. Die elektrische Verbindung zwischen Gerät
7 und Fahrbahn 1 geschieht durch einen Schleifer 8, oder sie wird einfach über die
Räder und Achsen des Transportmittels bewerkstelligt. Das Gerät 7 zeigt den Span-
. nungsabfall. über dem zwischen den beiden Transportmitteln 2 liegenden Teil 9
des Leiters 3
an und ist im Längenmass geeicht. Hierzu sind die Innenwiderstände
der Geräte 7 Bleichgross. Ist der elektrische Widerstand der Fahrbahn 1 sehr klein
gegenüber demjenigen des Leiters 3, so ist er vernachlässigbar, andernfalls wird
er bei der Eichung der Geräte 7 entsprechend berücksichtigt. Hei grossem räumlichen
Abstand zwischen den beiden Transportmitteln
ist der angezeigte
Span-
nungsabfall auf dem Teil 9 entsprechend gross, bei Verringe-
rung
des Abstandes nimmt er ab und er geht gegen Null, so-
bald die beiden Transportmittel
2 ohne Abstand hintereinander fahren bzw. stehen.
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In Figur 2 befinden sich auf einer leitfähigen Fahrbahn 10 zwei
Transportmittel 11 und parallel zur Fahrbahn verläuft
wiederum ein isolierter
Leiter 12« In jedem Transportmittel 11 befindet sich eine einen
konstanten Gleich- oder Wechsel-
strom abgebende Stromquelle
13 sowie ein auf Strom anaprechende$ Gerät 14, beispielsweise
ein im Längerusase geeichter'
anzeigender Strommesser. Die
Stromquellen 13 sowie die Ge-" räte 14 der beiden Transportmittel 11 weisen-Jeweils
den
gleichen Innenwiderstand auf und sind zwischen einem Kontakt-
teil
15 und der Fahrbahn 10 unter Verwendung eines Schlei-
fers 16 hintereinander
eingeschaltet. Ist der Abstand zwi-schen den beiden Transportmitteln
11 gross, so fliesst in dem
durch die zwischen den Transportmitteln
11 liegenden Teile des Leiters 12 und der Fahrbahn 10 sowie die in den Trans-
portmitteln
11 angeordneten Stromquellen 13 und Geräte 14
gebildeten Stromkreis ein dem
aus der Hintereinanderschaltung der Leiter- und Fahrbahnwiderstände sowie
der Innen-
widerstände resultierenden Gesamtwiderstand entsprechender
Strom, welcher von den Geräten 14 zur Anzeige des Abstandes
benützt wird.
Bei Verkleinerung des Abstandes zwischen den
Transportmitteln 11 erhöht sich
dieser Strom und er erreicht
einen Maximalwert, sobald der Abstand Null geworden
ist.
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Der Leiter 17 kann - wie in Figur 3 dargestellt -anstelle
eines
homogenen Widerstandsmateriales auch aus Abschnitten 18
gewöhnlichen,
gut leitfähigen Materiales, beispielsweise
aus einer Kupferlegierung' bestehen,
zwischen welche Bauteik .1e 19 mit höherem ohmschen Widerstand eingefügt
sind. Diese
Ausbildung des Leiters 17 kann sowohl bei
der Einrichtung
nach Figur 1 wie derjenigen nach Figur 2 Verwendung finden.
Eine
Verringerung des Abstandes der beiden Transportmittel
wird
bei einem solchermassen inhomogen aufgebauten Leiter 17 von-dem Gerät 20 nicht wie
beim homogenen Leiter 3 bzw. 12 kontinuierlich, sondern in Stufen angezeigt. In
Figur 3 ist ausserdem ein elektrischer Widerstand 21 dargestellt, welcher mittels
eines Schalters 22 zwischen Leiter 17 .und Fahrbahn eingeschaltet werden kann. Ist
der Widerstand 21 eingeschaltet, so lässt sich seine Anwesenheit an einem Punkt
der Fahrbahn von einem sich annähernden Transportmittel aus mittels des=Gerätes
20 feststellen und der Abstand kann gemessen werden; dabei kann das Mass der Annäherung
beobachtet werden. Der Schalter 22 wird etwa durch eine Schranke, eine Weiche oder
ein anderes, die Bahn kreuzendes Transportmittel betätigt und seine Öffnung kann
gegebenenfalls durch ein zusätzliches Zeitrelais verzögert werden.
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Der wesentliche Fortschritt der vorgeschlagenen elektrischen Sicherungseinrichtung
wird darin gesehen, dass der Abstand zweier auf derselben Fahrbahn sich bewegender
Transportmittel laufend gemessen und das Messergebnis in beiden Transportmitteln
angezeigt wird. Die Sicherungseinrichtung gewährleistet bei niederen Anlagekosten
eine hohe Betriebssicherheit und gestattet die Anpassung des einzuhaltenden
Abstandes der Transportmittel an ihre jeweilige Fahrgeschwindigkeit.