DE1780040C2

DE1780040C2 - Zuganwesenheits-Signalsystem

Info

Publication number: DE1780040C2
Application number: DE1780040A
Authority: DE
Inventors: George M. Murrysville Pa. Thorne-Booth
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1967-08-23
Filing date: 1968-07-26
Publication date: 1983-07-07
Also published as: BE719024A; SE344714B; FR1577700A; DE1780040A1; CH507830A; US3526378A; JPS4819646B1; GB1199353A

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleisstromkreis mit Schienenkurzschlußverbindern zur Bestimmung der Anwesenheit eines Fahrzeuges oder Zuges auf einem aus zwei ununterbrochenen, elektrisch leitenden Schienen bestehenden Gleis, das durch Schienenkurzschlußverbinder in mehrere aufeinanderfolgende Gleisabschnitte aufgeteilt ist, mit jedem Gleisabschnitt zugeordneten örtlichen Abgabe- und Aufnahmeeinrichtungen für einen Signalwechselstrom, wobei durch den durch ein Fahrzeug innerhalb des Gleisabschnittes bewirkten Kurzschluß das von den Aufnahmeeinrichtungen aufgenommene Signal verändert und * dadurch die Anwesenheit des Fahrzeuges innerhalb des Gleisabschnittes festgestellt wird.

Ein derartiges Signalsystem ist bereits aus der DE-PS 91 89 991 bekannt

Zum störungsfreien Betrieb gleisgebundenen Verkehrs ist es im allgemeinen erforderlich, daß einzelne bzw. mehrere zusammentreffende Störungen bei einer Signalanordnung ein Signal hervorrufen, das den Belegtzustand des Gleises anzeigt damit für aufeinanderfolgende Züge stets ausreichend sichere Abstände voneinander eingehalten werden. Außerdem ist es notwendig, daß Standort und Fortbewegung des Zuges bzw. sonstigen Schienenfahrzeuges an bestimmten Stellen des Gleises genau überwacht werden, z. B. dort, wo der Zug in einen bestimmten Gleisabschnitt einläuft oder diesen verläßt, oder auch dort wo sich ein Zug nähert, oder auch innerhalb eines Bahnhofs bzw. im Bereich einer Haltestelle.

Beim Betrieb von Signalsystemen zur Zugsteuerung ist es bereits seit längerem üblich, das Gleis in mehrere Signalblöcke zu unterteilen, wobei in den meisten Fällen diese Signalblöcke elektrisch voneinander isoliert sind.

In neuerer Zeit ist man bei Gleisanlagen jedoch dazu übergegangen, geschweißte Gleise mit längeren Schienenabschnitten einzusetzen, was die Bestimmung der Anwesenheit eines Zuges naturgemäß erschwert

Die Lösung gemäß der DE-PS 91 89 991 zeigt dann auch Nachteile, so tritt beispielsweise der in den Schienen fließende Fahrstrom störend in Erscheinung.

Die DE-AS 11 28 885 beschreibt ein Gleisüberwachungssystem, bei dem benachbarte Gleisabschnitte unterschiedliche Signalfrequenzen verwenden. Durch diese unterschiedlichen Frequenzen wird eine Signalisolierung zwischen den beiden angrenzenden Gleisabschnitten erreicht.

Außerdem sei auf die CH-PS 4 12 968 verwiesen, die

eine ÜberwachungscHtrichtung beschreibt, die eine ähnliche Struktur aufweist, wie sie in der Fig, 2 der DE-PS 91 89 991 wiedergegeben wird, d. h„ daß ein Sender und zwei Empfänger innerhalb des Gleisabschnittes angeordnet sind, also außerhalb des Bereichs der Kurzschlußverbinder,

Schließlich sei noch die FR-PS 12 50 572 erwähnt, aus deren Rg. la eine Einkoppelschleife hervorgeht, deren Längsleiter parallel zu den Schienen eines Gleises verlegt sind.

Es wird allerdings nicht mit Schienenkurzschfußverbindern gearbeitet, vielmehr handelt es sich um eine Sicherungseinrichtung für einen niveaugleichen Schienenübergang. Die Druckschrift zeigt aber, daß die Verwendung von im wesentlichen rechteckförmigen Einkoppelschleifen, deren Längsleiter parallel zu den Schienen des Gbises liegen, an sich bereits bekannt ist

Aufgabe der Erfindung ist es, den Gleisstromkreis der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß Störungen des Signalsystems durch den Fahrstrom nicht mehr auftreten können.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß im Bereich jeder von dem Kurzschlußverbinder gebildeten Gleisabschnittgrenze eine eine Induktionsschleife umfassende Signaleinkoppeleinrichtung zum Einkoppeln eines Signalwechselstroms in die Schienen sowie eine eine Induktionsspule umfassende Signalauskoppeleinrichtung angeordnet ist, welche ein durch den Kurzschlußverbinder fließendes Signal erfaßt und einer zugehörigen Signalverarbeitungseinrichtung zuführt, wobei die Signaleinkoppeleinrichtung den Signalwechselstrom der zugeordneten Signalquelle in einen ersten und einen zweiten Abschnitt des Schienenpaares, die auf der einen bzw. anderen Seite des Kurzschlußverbinders liegen, derart eitikoppelt, daß der in dem Kurzschlußverbinder entstehende resultierende Gesamtstrom im wesentlichen Null ist, daß ferner ein Wechselstromsignal, das von der am Ende eines bestimmten Gleisabschnittes — in Fahrtrichtung gesehen — angeordneten Signalquelle erzeugt wird, eine vorbestimmte Frequenz besitzt, die unterschiedlich ist gegenüber den Frequenzen der Wechselstromsignale angrenzender Gleisabschnitte und daß die Signalverarbeitungseinrichtungen auf die Frequenz der Signalquelle des ihnen zugeordneten Gleisabschnittes selektiv abgestimmt sind.

Durch diese besondere Anordnung gelingt es, durch den Fahrstrom verursachte Störungen des Signalsystems zu beseitigen, da infolge der symmetrischen Anordnung der Schleife zu dem Kurzschlußverbinder die in den Schienenabschnitten induzierten und in dem Kurzschlußverbinder enigegengerichtet verlaufenden Ströme sich in ihm aufheben. An dem am Anfang des betreffenden Gleisabschnittes vorgesehenen Schienenkurzschlußverbinder kann jedoch der dort fließende Gleisstrom mit Hilfe einer induktiv angekoppelten Empfangseinrichtung gemessen und zur Anzeige des Frei- bzw. Besetzt-Zustandes verwendet werden.

Damit die Schaltungsanordnung auch bei mehreren aufeinanderfolgenden Gleisabschnitten betriebssicher ist, wird zudem die Frequenz von Gleisabschnitt zu Gleisabschnitt geändert

Die Sender können dabei nach dem Frequenzumtastverfahren arbeiten und fortlaufend mit der einen oder anderen von zwei Frequenzen Energie liefern. Insgesamt können beispielsweise sechs Frequenzen für den Betrieb des Signalsystems verwendet werden, wobei zwei solcher Frequenzen (Seitenbänder) durch einen Sender mittels Modulation seiner Grundfrequenz (Trägerfrequenz) erhalten werden können.

Weitere Einzelheiten und Vorzöge der Erfindung werden nachstehend anhand von Ausföbningsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung erläutert Darin zeigt F i g, I schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichstromkreises;

F i g, 2 schematisch im Verhältnis zueinander sowie zu dem Gleis die Zuordnung aufeinanderfolgender Sender und der damit zusammenwirkenden Empfänger;
ίο Fig.3 den von einem Signalsender induzierten Strom, der von einem an dem entfernten Ende des Gleisabschnittes sowie von einem innerhalb des Gleisabschnittes angeordneten Empfänger erfaßt wird;

Fig.4 eine typische Aufeinanderfolge mehrerer is Gleisabschnitte;

Fig,5 eine geeignete Ausführungsform für ^ie Kopplung eines Signalsenders mit einem KurzschluiS-verbinder;

Fig.6 eine geeignete Ausführutigsfcrm für die Erfassung des in einer Schiene fließenden Signalstroms;

Fig.7 eiae günstige Ausführungsform eines erfindungsgemäß verwendeten Empfänge'.,;,

Fig.8 das praktische Verhalten 'erschiedener

Gleisstromkreise, wobei Fig.8A und 8B sich auf Gleisstromkreise mit konstanten Spannungsquellen und Fig.8C und 8D sich auf Gleisstromkreise mit konstant Stromquellen beziehen;

Fig.9 eine zum Empfang der Signale dienende Antennenanordnung, bei der wenigstens eine Zwischen-/so empfangsantenne vorgesehen ist; und

Fig. 10 allgemein eine günstige Aüsführungsform eines Gleisstromkreises in Verbindung mit einem typischen 2gieisig geschalteten Weichenabschnitt

F i g. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gleisstromkreises, mit zwei Schienen 10 und 12, die im wesentlichen durchlaufend ausgebildet sein und aus mehreren, ohne isolierende Verbindung zusammengeschweißten Abschnitten bestehen können. Längs des von den beiden Schienen 10, 12 gebildeten Gleises kann sich ein Schienenfahrzeug 14 bewegen. An einer Sendeantenne (Induktionsschleife) 18 ist ein bei einer Frequenz Fl arbeitender Signalsender 16 so angeschlossen, daß in den Schienen 10 und 12 ein Signal der Frequenz Fi induziert wird. Befindet sich das Schienenfahrzeug 14 in der mit strichpunktierten Linien angedeuteten Stellung, links einer Empfangsantenne 20, die mit einem zum Empfangen des Signals mit der Frequenz Fl geeigneten Empfänger 22 zusammenwirkt, so wird das Signal mit -in der Frequenz Fl von dem Signalempfänger 22 mit großer Amplitude empfangen und damit angezeigt, daß das Fahrzeug 14 sich nicht zwischen der Sendeantenne 18 und der Empfangsantenne 20 befindet Die Empfangsantenne 20 ist mit einem als Stange oder Leitung ausgebildeten Kurzschlußverbinder 24 gekoppelt, der die Schienen 10 und 12 in Höhe der Empfangsantenne 25 elektrisch kurzschließt. Auch in Höhe der Sendeantenne 18 ist ein derartiger Kurzschlußverbinder 26 vorgesehen. Die Sendeantenne 18 ist jedoch so angeordnet, daß die Einkoppelung des von dem Signalsender Ib abgegebenen Signals der Frequenz Fl in die Schienen 10 und 12 nicht beeinträchtigt wird. Die Empfangsantenne (Induktionsschleife) 20 ist so ausgelegt, daß sie das Signal der Frequenz Fl erfaßt, das den Kurzschlußverbinder 24 durchläuft.

Wenn jedoch das sich von links nach rechts bewegende Fahrzeug <4, insoesondere dessen Vorderräder 27, die Stelle des Kurzschlußverbinders 24

passieren, stellen die Vorderräder 27 einen Kurzschluß zwischen den Schienen 10 und 12 her, so daß ein wesentlich kleinerer Anteil des Gleissignales der Frequenz Fl durch den Kurzschlußverbinder 24 fließt, und somit die Empfangsantenne 20 dann einen wesentlich geringeren Wert des Gleissignales der Frequenz Fl erfaßt.

Der Signalempfänger 22 erhält damit die Anzeige, daß sich das Fahrzeug 14 nun in dem Bereich zwischen Sendeantenne 18 und Empfangsantenne 20 befindet.

in Höhe des Kurzschlußverbinders 24 befindet sich außerdem eine weitere Sendeantenne (Induktionsschleife) 28, die ein Signal mit einer Frequenz F3 einkoppelt, was dazu dient, die Lage des Fahrzeuges 14, wie diese mit Fig. I angedeutet ist, in Verbindung mit einem auf der Frequenz F3 arbeitenden Signalempfänger zu bestimmen, der nicht dargestellt ist, aber am linken Ende des in Fig. 1 wiedergegebenen Teils des Gleissystems zu finden wäre. Dieser mit der Frequenz. F3 arbeitende Signalempfänger hätte auf die Änderung des empfangenen Gleissignals der Frequenz F3 angesprochen, sobald das Fahrzeug einen entsprechenden Kurzschlußverbinder passiert hätte, die einer Empfangsantenne für den auf die Frequenz F3 eingestellten Empfänger zugeordnet ist.

F i g. 2 zeigt schematisch die Anordnung der verschiedenen aufeinanderfolgenden Signalsender sowie der damit zusammenwirkenden Signalempfänger in ihrer Zuordnung zu der Gleisstrecke. Durch den Kurzschluß der Schienen 10 und 12 mittels des Kurzschlußverbinders 26 werden Unterschiede zwischen den verhältnismäßig großen Antriebströmen für den Motor des Zuges, die durch die Schienen 10 und 12 fließen, ausgeglichen, außerdem wird dadurch die Gleisstrecke in Gleisabschnitte unterteilt. Der nächste Kurzschlußverbinder 24 verbindet ebenfalls die Schienen 10 und 12 elektrisch miteinander und wirkt dabei mit der Empfangsantenne 20 zusammen. Wie in Fig. 1 ist die das gleiche Signal aussendende Antenne 18 durch ihre Anordnung an der Stelle des Kurzschiußverbinders 26 mit den Schienen 10 und 12 verkoppelt. In Höhe des Kurzschiußverbinders 24 befindet sich eine eine Frequenz F3 aussendende Sendeantenne 28, deren Signal von einer Empfangsantenne 30 aufgefangen wird, die mit einem Kurzschlußverbinder 32 zusammenwirkt In Höhe des Kurzschiußverbinders 32 befindet sich eine Sendeantenne 34, die in den Schienen 10 und 12 ein Gleissignal der Frequenz F2 erzeugt, das von einer Empfangsantenne 36 aufgefangen wird, die mit einem Kurzschlußverbinder 38 zusammenwirkt. In Höhe des Kurzschiußverbinders 38 ist eine Sendeantenne 40 angeordnet, die in den Schienen 10 und 12 dann wieder ein Gleissignal der Frequenz Fl erzeugt

Das von der Sendeantenne 18 abgegebene Gleissignal der Frequenz Fl ist somit von dem Gleissignal der Frequenz Fl, das von der Sendeantenne 40 hervorgerufen wird, durch die dazwischenliegenden Kurzschlußverbinder 24 und 32 isoliert

In F i g. 3 sind die Verhältnisse veranschaulicht die für den induzierten Strom maßgeblich sind, der von der Sendeantenne 18 hervorgerufen wird, die in Höhe des Kurzschiußverbinders 26 wirksam ist und in den Schienen 10 und 12 ein Gleissignal mit der Frequenz Fl erzeugt, das von der mit der Verbindung 24 zusammenwirkenden Antenne 20 aufgefangen wird. Dabei ist mit Fig.3 ferner ein zusätzlicher Signalempfänger 48 wiedergegeben, der zwischen den Kurzschlußverbindern 24 und 26 angeordnet ist und mit Empfangsantennen 44 und 46 zusammenwirkt, die zur Erfassung des Gleissignals mit der Frequenz Fl in den entsprechenden Schienen 10 und 12 mit diesen gekoppelt sind.

Bei Bewegung des Schienenfahrzeuges von links nach s rechts passieren zunächst die Vorderräder des Fahrzeuges 14 den Kurzschlußverbinder 24, so daß die Empfangsantenne 20 das von der Sendeantenne 18 ausgesandte Gleissignal der Frequenz Fl dann nicht mehr weiterhin mit großer Amplitude empfängt und ίο daher über den der Empfangsantenne 20 zugeordneten Signalempfänger eine Anzeige geliefert wird, daß das Fahrzeug sich zwiv-hen dem Kurzschlußverbinder 24 und der Antenne 18 befindet. Die zusätzlich angeordneten Empfangsantennen 44 und 46 empfangen das von π der Antenne 18 ausgesandte Gleissignal mit der Frequenz Fl jedoch weiterhin mit hoher Amplitude, bis die Vorderräder des Fahrzeuges 14 auch an den Empfangsantennen 44 und 46 vorbeigerollt sind. Wenn der zusätzliche Signslerripfänger 4β Ha« von der Antenne 18 ausgesandte Gleissignal der Frequenz Fl nicht mehr mit großer Amplitude empfängt, so wird damit angezeigt, daß sich das Schienenfahrzeug dann in dem Bereich zwischen den Empfangsantennen 44 und 46 sowie der Sendeantenne 18 befindet.

Als Anhaltspunkt für die praktischen Größenverhältnisse sei der Vollständigkeit halber erwähnt, daß der Abstand zwischen dem Kurzschlußverbinder 24 und dem Ki,?2schlußverbinder 26 bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung z. B. in der Größenordnung von 600 m liegt.

F i g. 4 zeigt eine Reihe aufeinanderfolgender Gleisabschnitte, um die Trennung der jeweiligen Gleissignale voneinander zu veranschaulichen. Die Schienen 10 und 12 sind in Höhe der Sendeantenne 18, die in den Schienen 10 und 12 ein Gleissignal der Frequenz F3 induziert, wiederum durch einen Kurzschlußverbinder 26 kurzgeschlossen. Die Empfangsantenne 20 wirkt mit dem Kurzschlußverbinder 24 zusammen, der von dem Kurzschlußverbinder 26 einen Abstand in der Größen-Ordnung von etwa 600 m haben kann. Die Empfangsantenne 20 liefert an einen zugeordneten Empfänger das Gleissignal der Frequenz F3. Die ein Signal aussendende Sendeantenne 28 ist in Höhe des Kurzschiußverbinders 24 angeordnet, um die Schienen 10 und 12 mit einem Gleissignal der Frequenz Fl zu versorgen, das von der mit dem Kurzschlußverbinder 32 zusammenwirkenden Empfangsantenne 30 aufgefangen wird. In Höhe des Kurzschiußverbinders 32 ist die Sendeantenne 34 angeordnet, die in den Schienen 10 und 12 ein Gleissignal der Frequenz F2 induziert, das von der mit dem Kurzschlußverbinder 38 zusammenwirkenden Empfangsantenne 36 aufgefangen wird. In Höhe des Kurzschiußverbinders 38 befindet sich die Sendeantenne 40, die in den Schienen 10 und 12 ein Gleissignal der Frequenz F3 induziert, das von einer Empfangsantenne 50 erfaßt wird, die mit einem Kurzschlußverbinder 52 zusammenwirkt. In Höhe des Kurzschiußverbinders 52 ist eine Sendeantenne 54 angeordnet die in den Schienen 10 und 12 ein Gleissignal der Frequenz Fl induziert das von einer Empfangsantenne 56 aufgenommen wird, die mit einem Kurzschlußverbinder 58 zusammenwirkt In Höhe der Kurzschlußverbindung 58 ist eine Sendeantenne 60 vorgesehen, die in den Schienen 10 und 12 ein Gleissignal der Frequenz F2 induziert, das von einer Empfangsantenne 62 erfaßt wird, die mit einem Kurzschlußverbinder 64 zusammenwirkt Man erkennt, daß somit aufeinanderfolgend Gleissignale mit drei unterschiedlichen Frequenzen in

den Schienen 10 und 12 induziert und dabei eine Mehrzahl bezüglich der Gleissignale im wesentlichen voneinander isolierter Gleisabschnitte gebildet werden, so daß die Bewegung und die jeweilige Lage eines in der einen oder der anderen Richtung längs des Gleises sich fortbewegten Fahrzeuges ermittelt werden können.

F i g. 5 zeigt eine vorteilhafte praktische Ausführungsform der Kopplung einer zum Empfang des Signals dienenden Antenne 70 mit einem Kurzjchlußverbinder 72, so daß im Kurzschlußverbinder 72 fließende Signalströme in der mit einem zugeordneten Signalempfänger zusammenwirkenden Antenne 70 ein Gleissignal induzieren.

Fig. 6 gibt eine vorteilhafte praktische Möglichkeit wieder, um den in einer Schiene 10 fließenden Gleissignalstrom an einer Zwischenstelle /.u erfassen, wie das an den Antennen 44 und 46 der F i g. 3 geschieht.

Fig. 7 zeigt eine günstige praktische Ausführungsform eines Empfangskreises für ein Gleissignal, der mit einer geeigneten Gleissignaiempfangsantenne, wie etwa der in F i g. 5 gezeigten Antenne 70, zusammenwirkt, um die Anwesenheit von niederfrequenten Gleissignalströmen festzustellen, die durch die Kurzschlußverbinder zwischen den Schienen fließen. Die Schienen sind am einen Ende eines Gleisabschnittes durch einen Kurzschlußverbinder überbrückt, der von einem verhältnismäßig starken Verbindungsmaterial wie etwa einer massiven Kupferstange mit einem Querschnitt von etwa 6,5 cm² gebildet wird. Wenn sich zwischen dem Sender des Gleissignals und dem zugeordneten Empfänger ein Fahrzeug befindet, so fällt, wie bereits erwähnt, die Amplitude des empfangenen Signals auf einen niedrigen Wert ab. Das von der Antenne 70 der F i g. 7 empfangene Signal gelangt durch eine Filterstuf.-: 80 mit zwei parallelgeschalteten Kristallfiltc^rii M und 84, die dabei so gewählf. sind, daß sie nur Signale des zugeordneten Gleissignalsenders durchlassen. Das Ausgangssignai der Filterstufe 80 beaufschlagt eine Schwellwertstufe 86, deren Ausgang an den Eingang einer Begrenzerstufe 88 angeschlossen ist, die bei Empfang eines schwachen Signales das Ausgangssignal Null abgibt, deren Ausgangssignal jedoch steil auf einen Maximalwert ansteigt, wenn das empfangene Gleissignal eine etwas größere Amplitude aufweist. Der Wert, bei dem dieser Wechsel des Ausgangssignals erfolgt, kann von Hand in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen dem Empfänger und seinem zugeordneten Sender einstellbar sein. Das von der Begrenzerstufe 88 gelieferte Ausgangssignal speist einen Diskriminator 90, dessen Ausgang dann entweder den Wert Eins oder den Wert Null hat Der Ausgang des Diskriminators 90 kann mit einem Austast-Gatter wechselstromgekoppelt sein, wobei das ausgestattete Signal der dem Empfänger zugeordneten Multiplex-Bit-Periode entspricht Das ausgetastete Signal hat entweder den Wert Eins oder den Wert Null und beaufschlagt eine Rückleitung für die Multiplex-Information, in der es an einer Station dekodiert wird. Die rekonstruierte Folge aus Eins- und Null-Signalen wird Bit für Bit mit der Folge verglichen, die an der Station für die Übertragung über die Multiplex-Leitung durch den diesem Empfänger zugeordneten Gleissignalsender kodiert wird. Der Vergleich erfolgt mit Hilfe wechselstromgekoppelter, störungsfreies· UND-Gatter, wobei die Schaltung so ausgelegt wird, daß ein Fehler bezüglich eines einzigen Bits in irgendeiner Folge vor sechs Bits das Ausgangssigna] verschwinden läßt Wenn das Ausgangssignal dabei für langer als eine Sekunde ausbleibt oder

verschwindet, so fällt ein Hauptrelais ab, das damit zuverlässig anzeigt, daß sich in dem zugeordneten Gleisabschnitt ein Fahrzeug befindet. Auf diese Weise läßt sich an beiden Enden des Gleisabschnittes bei allen Wetterverhältnissen eine Überwachung der Gleisstrekke mit einer Genauigkeit erzielen, die besser als ±8 bis 9 m ist.

Mit F i g. 8 ist die Dämpfung des durch die Schienen geleiteten Gleissignals in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem Sender für das Gleissignal und dem zugeordneten Empfänger wiedergegeben. Dabei zeigt F i g. 8A die Signaldämpfung, wenn von dem Empfänger die Spannung des Gleissignals erfaßt und zur Beaufschlagung der Schienen mit dem Signal ein Signalsender eingesetzt wird, der eine konstante Spannungsquelle darstellt. Dabei gibt die Kurve 100 die Verhältnisse bei trockenem Gleis, die Kurve 102 dagegen die Verhältnisse bei feuchtem bzw. nassem Gleis wieder.

Mit Fig.8B ist die Signaldämpfung wiedergegeben, wenn der Empfanger den Gieissignaisirom erfaßt und ein eine konstante Spannungsquelle darstellender Sender eingesetzt wird, um die Schienen mit dem Gleissignal zu beaufschlagen. Die Kurve 104 gilt für das trockene Gleis, die Kurve 106 dagegen für das feuchte bzw. nasse Gleis.

Fig. 8C zeigt die Signaldämpfung in Abhängigkeit vom Abstand, wenn von dem Empfänger die Gleissignalspannung erfaßt wird und ein eine Konstantstromquelle darstellender Sender für die Beaufschlagung des Gleises mit dem Gleissignal dient. Die Kurve 108 zeigt dabei die Signaldämpfung bei trockenem Gleis, während die Kurve 110 die Signaldämpfung bei feuchtem oder nassem Gleis zeigt.

Fig. 8D veranschaulicht die Signaldämpfung, wenn von dem Empfänger der Gleissignalstrom erfaßt und ein eine Konstantstromquelle darstellender Sender zur Speisung der Gleise mit dem Gleissignal eingesetzt wird. Die Kurve 112 gilt dann für die Signaldämpfung bei trockenem Gleis, die Kurve 114 dagegen bei feuchtem bzw. nassem Gleis. In Verbindung mit der vorliegenden Erfindung wird von den mit Fig.8B wiedergegebenen Verhältnissen Gebrauch gemacht.

Mit Fig.9 ist eine Empfangsantennenanordnung gezeigt, mit deren Hilfe die Lage des Fahrz ges 14 im Verhältnis zu dem Bereich ermittelt werden kann, der sich zwischen der Sendeantenne 120, die mit einem Kurzschlußverbinder 122 zusammenwirkt, und der Empfangsantenne 124, die mit einem Kurzschlußverbinder 126 zusammenwirkt, erstreckt Sobald das sich von rechts nach links bewegende Fahrzeug 14 den Kurzschliißverbinder 126 bei seiner Bewegung zu der Sendrantenne 120 hin passiert hat, fällt das von der Antenne 124 empfangene Gleissignal auf einen stark abgeschwächten Wert ab und zeigt damit einem der Antenne 124 zugeordneten Empfänger an, daß das Fahrzeug den Kurzschlußverbinder 126 passiert hat

Solange das Fahrzeug 14 sich innerhalb des in F i g. 9 mit A bezeichneten Bereichs befindet liefert die Empfangsantenne 128 an ihren zugeordneten Empfänger weiterhin ein verhältnismäßig großes Ausgangssignal. Sobald das Fahrzeug 14 jedoch die Antenne 128 passiert hat, empfängt der ihr zugeordnete Empfänger nur noch ein wesentlich kleineres Ausgangssignal, das dann anzeigt daß sich das Fahrzeug 14 an der Antenne 128 vorbei bewegt hat

Während des ZeitintervaHs, in dem sich das Fahrzeug innerhalb des in F i g. 9 mit B bezeichneten Bereiches befindet liefert die Antenne 130 an den ihr zugeordne-

ten Empfänger ein verhältnismäßig großes Ausgangssignal. Nachdem das Fahrzeug 14 die Antenne 130 passiert hat, erhält der ihr zugeordnete Empfänger jedoch nur noch ein verhältnismäßig kleines Ausgangssignal. Wenn das Fahrzeug 14 sich innerhalb des in F i g. 9 mit Cbezeichneten Bereiches befindet, liefert die Antenne 132 an den ihr zugeordneten Empfänger ein verhältnismäßig großes Ausgangssignal, das auf einen niedrigen Wert absinkt, sobald das Fahrzeug 14 die Antenne 132 passiert hat

Auf diese Weise kann die Bewegung des Fahrzeuges 14 längs der aufeinanderfolgenden Bereiche A₁ B, Cdes von den Kurzschlußverbindern 122 und 126 bestimmten Gleisabschnittes infolge der kurzschließenden Wirkung der Räder des Fahrzeuges erfaßt und mit Hilfe von Empfängern sowie diesen Empfängern zugeordneten und damit zusammenwirkenden Steuereinrichtungen überwacht werden.

Mit Fig. 10 ist allgemein eine Anordnung nach der Erfindung veranschaulicht die einer Weichenanlage zugeordnet ist Man erkennt eine geeignete Anordnung für die Einspeisung der gewünschten Gleissignale in die nebeneinander verlaufenden Gleise 200 und 202 sowie in den Weichen-Abschnitt 204. Dabei sind die an den jeweiligen Enden des Weichenabschnittes 204 befindlichen Teile der Schienen wegen der bekannten Ausbildung von Weichen als elektrisch kurzschließende Querverbindungen wirksam. Eine an einen Signalsender, der ein Gleissignal mit der Frequenz Fl liefert, angeschlossene Sendeantenne 206 ist so angeordnet, daß sie sowohl mit dem von der Schiene selbst gebildeten Kurzschlußverbinder zwischen den Schienen des Gleises 200 als auch mit dem von der Schiene selbst gebildeten Kurzschlußverbinder zwischen den Schienen des Gleises 202 zusammenwirkt Die Sendeantenne 208 ist bezüglich des anderen Endes des Weichenabschnittes 204 in ähnlicher Weise wirksam.

Wenn die Vorderräder des Fahrzeuges den Bereich E in Fig.9 erreichen, wird der der Sendeantenne 120 zugeordnete Sender durch die Kurzschlußwirkur.g der Räder über seinen dynamischen Bereich hinaus belastet in dem er eine kleine Ausgangsimpedanz aufweist. Hier wird für eine Begrenzung gesorgt um eine Zerstörung des Senders zu verhindern, und der Ausgang ist deshalb strombegrenzt wenn das Fahrzeug sich sehr nahe an dem Sender befindet Demgemäß befindet sich der Strom auf der rechten Seite dieser Sendeantenne 120 auf einem niedrigen Wert, und die den Strom erfassenden Antennen 132,130,128 und 124 zeigen noch die Anwesenheit eines Fahrzeuges oder Zuges in den Bereichen B, C und D an. Dies stellt natürlich eine einschränkende und besonders sichere Anzeige für die Zugsteuerung dar. Wenn der Zug sich dann mit Sicherheit auf der linken Seite der Antenne 120 befindet steigt der von den Antennen 132, 130, 128 und 124 erfaßte Strom mit der Frequenz Fl in ausreichendem Maße an, um anzuzeigen, daß sich in den Bereichen A, B, Cund D kein Fahrzeug mehr befindet

Wäre in F i g. 9 die Annäherung des Fahrzeuges von links nach rechts betrachtet worden, so würde der Zeitpunkt zu dem das Fahrzeug den Bereich D verläßt genau durch einen eindeutigen Anstieg des erfaßten, von den Antennen 132 und dem ihnen zugeordneten Signalempfänger empfangenen Gleissignals angezeigt Eine etwas weniger genaue Anzeige des Zeitpunktes, zu dem das Fahrzeug den Bereich C verläßt würde durch die Antennen 130 sowie dem diesen zugeordneten Empfänger angezeigt usw. Da die Größe des Stromes mit der Frequenz Fl für die einzelnen die Gleissignalströme erfassenden Antennen 132, 130, 128 und 124 bekannt sind, kann das Ein- bzw. Auslaufen eines Zuges in einen bestimmten Bereich mit Hilfe von Einrichtun- > gen, die entsprechende Entscheidungen treffen, mit großer Genauigkeit bestimmt werden.

Infolge des geringen Widerstandes der Kurzschlußverbinder 122 und 126 zwischen den Schienen werden in den einzelnen Schienen fließende Antriebsströme im

ίο wesentlichen gleich aufgeteilt, und wenn Paare von Empfangsantennen, wie sie mit den Antennen 128, 130, und 132 beispielsweise veranschaulicht sind, verwendet werden, so läßt sich weitgehend eine Aufhebung durch die Antriebsströme hervorgerufener elektrischer Stö-

Ii rungserscheinungen erzielen. Bei der vorstehenden Beschreibung wurde von verschiedenen Gleissignalfrequenzen ausgegangen, und es sei der Vollständigkeit halber darauf hingewiesen, daß diese Frequenzen an anderen, von den Signalsendern ähnlicher Frequenz

2n entfernt liegenden Sieiien des Gleises von neuem eingesetzt werden können.

Das hier beschriebene Signalsystem ermöglicht es, die Anwesenheit und die Lage eines mit elektrisch leitenden Stahlrädern versehenen Fahrzeuges auf Stahlschienen

2i mit großer Genauigkeit zu erfassen, wobei diese Stahlschienen durch Schienenkurzschlußverbinder in einzelne Abschnitte aufgeteilt sind. Die Erfindung ermöglicht dadurch, daß die Störeinflüsse des Fahrstroms in den Gleisen weitgehend unterdrückt werden,

3d daß die Länge des einzelnen Gleisabschnittes gegenüber dem Stand der Technik stark vergrößert werden können und sich gleichzeitig auch eine erhebliche Verringerung hinsichtlich der Anzahl der erforderlichen Gleissignalfrequenzen ergibt. Da die Gleissignalströme erfaßt werden und die die Spannungsquellen belastende Impedanz sinkt, wenn das Gleis bei Regenfall oder dergleichen naß wird, so daß der die Schienen durchfließende Strom ansteigt, ergibt sich ein gewisser Ausgleich für den Dämpfungszuwachs bei feuchten Wetterverhältnissen am entfernten Ende des Signalblocks. Durch geeignete Wahl der Eingangs- und Abschlußimpedanzen können Änderungen -ind Stärke des Signals an den einzelnen Stellen eines Gleisabschnitts im einzelnen jeweils in der gewünschten Größe 5 eingestellt werden. Dies ergibt einen weiteren Fortschritt insbesondere auch gegenüber solchen Anlagen, bei denen die Spannung erfassende Einrichtungen vorgesehen sind, bei denen die Spannung sich in der Nähe der Spannungsquelle in Abhängigkeit vom Gleiszustand nur wenig ändert an einer entfernten Stelle jedoch zu starken Spannungsänderungen führt je nachdem, ob die Gleise sich in feuchtem oder in trockenem Zustand befinden.

Die Signale zur Steuerung der Zugbewegung werden im allgemeinen von der vor dem Zug liegenden Sendeantenne geliefert Anwesenheit und Standort des Zuges werden durch jede der die Gleissignale empfangenen Antennen des gesamten Systems überwacht die ständig mit dem ihnen zugeordneten Gleisabschnitt zusammenwirken und längs der Gleisstrecke angeordneten logischen Schaltkreises unabhängig von der Bewegungsrichtung des Zuges eine Anzeige liefern, ob der zugeordnete Gleisabschnitt belegt oder frei ist

Die Überwachung der Züge erfordert nur die drei hier erläuterten und in der Zeichnung wiedergegebenen Trägerfrequenzen. Aus Gründen der Sicherheit und um ein störungsfreies Arbeiten gewährleisten zu können, ist

sine Moculation uieser drei Trägerfrequenzen erforderlich, wobei Amplituden-, Phasen- oder Frequenzmodulation in Frage kommen. Das Vorhandensein der Signalmodulction stellt zusätzlich zur Anwesenheit des >rägerfrequenzsignals einen weiteren Sicherheitsfaktor für die Einrichtung dar. Zur Zugsteuerung werden die Signale moduliert, so daß dem Zug die für die gewünschte Fahrgeschwindigkeiten erforderlichen

Steuerbefehle erteilt werden können. Zur Bestimmung des jeweiligen Standortes des Zuges werden Vorhandensein und Genauigkeit der Signalmodulation ebenfalls ausgewertet, so daß die Zuverlässigkeit der j gesamten Anlage weiter erhöht wird, weil dies einen Vergleich der empfangenen Signalmodulation mit der bekannten Modulation des gesendeten Signal ermöglicht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Gleisstromkreis mit Schienenkurzsehlußverbindern zur Bestimmung der Anwesenheit eines Fahrzeuges oder Zuges auf einem aus zwei ununterbrochenen, elektrisch leitenden Schienen bestehenden Gleis, das durch Schienenkurzschlußverbinder in mehrere aufeinanderfolgende Gleisabschnitte aufgeteilt ist, mit jedem Gleisabschnitt zugeordneten örtlichen Abgabe- und Aufnahmeeinrichtungen für einen Signalwechselstrom, wobei durch den von einem Fahrzeug innerhalb des Gleisabschnittes bewirkten Kurzschluß das von den Aufnahmeeinrichtungen aufgenommene Signal verändert und dadurch die Anwesenheit des Fahrzeuges innerhalb des Gleisabschnittes festgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich jeder von dem Kurzschlußverbinder (z.B. 26) gebildeten Gleisabschnittgrenze eine eine Induktionsschleife (z. B. 18) umfassende Signaleinkoppeleinrichtung zum Einkoppeln eines Signalwechselstroms (z. B. F₁) in die Schienen (ΙΟ, 12) sowie eine eine Induktionsspule umfassende Signalauskoppeleinrichtung (z.B. 20) angeordnet ist, welche ein durch den Kurzschlußverbinder (24) fließendes Signal umfaßt und einer zugehörigen Signalverarbeitungseinrichtung (22) zuführt, wobei die Signaleinkoppeleinrichtung (Induktionsschleife 28) den Signalwechselstrom (F₃) der zugeordneten Signalquelle in einen ersten und einen zweiten Abschnitt des Schienenpaares (10, 12), die auf der einen bzw. anderen SeiU; des Kurzschlußverbinders (24) liegen, derart einkoppelt, daß der in d-m Kurzschlußverbinder (24) entstehende resultierende Gesamtstrom im wesentlichen Null ist, daß ierne<· ein Wechselstromsignal (F₁), das von der am Ende (26) eines bestimmten Gleisabschnittes — in Fahrtrichtung gesehen — angeordneten Signalquelle (16) erzeugt wird, eine vorbestimmte Frequenz (F\) besitzt, die unterschiedlich ist gegenüber den Frequenzen (F₂, -to F₃) der Wechselstromsignale angrenzender Gleisabschnitte, und daß die Signalverarbeitungseinrichtungen (22) auf die Frequenz der Signalquelle des ihnen zugeordneten Gleisabschnittes selektiv abgestimmt sind.

2. Gleisstromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalauskoppeleinrichtungen (20) eine Induktionsspule (70) umfassen, deren magnetische Achse senkrecht zu dem vom Kurzschlußverbindet gebildeten leitenden Steg (72) liegt

3. Gleisstromkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Anfang — in Fahrtrichtung gesehen — eines Gleisabschnittes angeordnete Signalverarbeitungseinrichtung (22) eine ein elektrisches Ausgangssignal erzeugende κ Einrichtung (80) darstellt, deren Ausgangssignal bei Anwesenheit eines Schienenfahrzeuges (14) im Gleisabschnitt, das die Schienen (10, 12) an einer Stelle zwischen den beiden Enden (24, 26) des Gleisabschnittes kurzschließt, einen ersten Zustand ω und bei Abwesenheit einen zweiten Zustand annimmt.

4. Gleisstromkreis nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsschleife (18; 28) eine im wesentlichen rechteckige Form besitzt, und mit zwei Schenkeln parallel und angrenzend zu den Schienen (10, 12) liegt und mit den zwei anderen Schenkeln senkrecht zu den Schienen und im gleichen Abstand relativ zum Kurzschlußverbinder (26 j 24) angeordnet ist,

5_r Gleisstromkreis nach urem der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinrichtung (80) einen einstellbaren Schwellwertkreis (86) umfaßt.

6. Gleisstromkreis nach einem der Ansprüche 1 —5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Gleisabschnittes den innerhalb der Gleise fließenden Gleichstrom messende Einrichtungen (128,130,132) vorgesehen sind.

7. Gleisstromkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtungen Induktionsspulen (44) darstellen, deren magnetische Achse senkrecht zu der von der Schiene (10) gebildeten Signalleitung liegt.