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Schaltungsanordnung zum kontaktlosen Schalten und Uberwachen von durch
Blinkgeber getasteten Stromkreisen in Eisenbahnsicherungsanlagen.
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Die Erfindung betrifft Schaltungsanordnungen zum kontaktlosen Schalten
und Uberwachen von durch Blinkgeber getasteten, Wechselstrom gespeisten Stromkreisen
in Eisenbahnsicherungsanlagen, bei denen zum k3ntaktlosen Schalten durch abstabile
Multivibratoren gesteuerte Gleichriohter verwendet werden.
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In Eisenbahnsicherungsanlagen werden periodische Lichtsignale zum
Anzeigen von Störungen und zum Anzeigen betriebsbedingter, die Sicherheit des Verkehrs
gefährdender Schaltungsabläufe verwendet. So werden beispielsweise Störungen in
den Lichtsignalstromkreisen durch Fadenbruch in der Signallampe bzw. das Umlaufen
der Weichen beim Einstellen von Fahrstrassen durch in den Gleisbildtisohen angeordnete,
den betreffenden Einrichtungen zugeordnete Meldelampen angezeigt, indem.diesen Lampen
durch Blinkgeber getastete Wechselströme zugeführt werden.
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Da die Meldeeinrichtungen zur Anzeige von besonders zu beachtenden
Betriebzuständen verwendet werden müssen die Blinkgeber weitgehend betriebssicher
sein. Sie dürfen bei eigener Störung den Elinkstrom in den Meldelampen nicht unterdrUcken,
d.h. den Meldelampen darf anstelle des Blinkstromes kein Dauerstrom zugefiShrt bzw.
der Speisestrom der Lampen abgeschaltet werden, ohne dass die Störung des E1inkgebers
nicht sofort angezeigt wird.
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Um diese Sicherheiten zu erfüllen, werden in den Stellwerksanlagen
mechanische bzw. thermische Blinkgebar mit Quecksilberkontakten verwendet.
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silberkontaktö sollten Jedoch in Schaltmittelräumen nicht angeordnet
sein, da bei einem Bruch solcher Kontakte durch das ausfliessende Quecksilbar Gefahren
hervorgerufen werden.
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Die gleichen Vorteile der Quecksilberkontakte, wie Steuern von entsprechend
grossen Strömen bei grosser Schalthäufigkeit + sicherer. Kontaktgabe, gegnüber von
mechanischen Kontakten können durch elektronische Schaltungen mit gesteuerten Gleichrichterelementen
erreicht werden.
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Eine solohe elektronische Schaltung wird beispielswbise bei der bekannten
Helligkeitsregelung von Glühlampen verwendet. Hierbei ist ein Gleichrichter in Einphasenbrückenschaltung
mit seinen Wechsalstromanschlus'sen in den mit Wechselstrom gespeisten Stromkreis
der Glühlampen angeordnet. Die Gleichstromanschlüsse des Gleichrichters sind mit
einem steuerbaren Siliziumgleichrichter verbunden, der über eine elektronische,
parallel zu dem steuerbaren Gleichrichter an den GleichriohtelS 'angeschlossene
Schaltungsanordnung gesteuert wird. Die periodische Tastung des Wechsel stromes
erfolgt hierbei durch den steuerbaren Gleichrichter mit der zweifachen Frequenz
der Wechselspannung. Die Funktion der Schaltungsanordnung wird nicht überwacht.
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Die Erfindung löst die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zum kontaktiosen
Schalten von durch Blinkgeber getasteten Weohselstromkreisen zu erstellen, die die
signaltechnische Sicherheit in Stellwerksanlagen für Eisenbahnen erfüllt. Erfindungsgemäss
wird dies dadurch erreicht, dass in den durch die Elinkgeber getuteten Stromkreisen
Schaltmittel in Reihe mit den durch Multivibratoren gesteuerten Gleichrichtern angeordnet
sind und dass die Steuerstromkreise dieser Schaltmittel von dem periodischen Durch
schalten und Sperren der steuerbaren Gleichrichter abhSngige Überwachungsschaltmittel
geschaltet sind.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden zum Erzeugen der
Steuerkennzeichen für das in Reihe angeordnete Schaltmittel Stromkreise der von
den steuerbaren Gleichrichtern abhängigen Überwachungsschaltmittel parallel zu den
Anschlüssen der steuerbaren Gleichrichter angeordnet.
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Zum Anzeigen der verschiedenen Störungen und Schaltzustände auf ihren
den Betriebsablauf behindernden Einfluss können unterschiedliche periodische
Lichtsignale
verwendet werden. Um Verfälschungen diese Lichtsignale durch Störungen des Bllnkgebers
anzuzeigen, wird erfndungsgemäss aus den SiuerkennzeiQhen zum Überwachen über einen
Gleichrichter und ein Widerstand-Kondensator-Glied eine mittlere Gleichspannung
erzeugt, die einen als Multivibrator ausgebildeten rückgekoppeltes Differenzverst'rker
zugeführt wird. Weiterhin wird dann die. abhängig von-den beiden Schaltzuständen
des Multivibrators über einen Trenntransformator erzeugte Wechselspannung durch
einen Gleichrichter gleichgerichtet dem Steuerstromkreis des mit dem steuerbaren
Gleichrichter in Reihe geschalteten Schaltmittels zugeführt.
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Hierbei ist es vorteilhaft, dass die abhängig von den beiden Schaltzuständen
des Multivibrators erzeugten Spannungsimpulse eine bistabile, als Frequenzteiler
2:1 arbeitende Kippstufe steuern, deren rechteckförmige Ausgangsspannungen wechselweise
der mit Mittelanschluss versehenen Eingangswicklung des Trenntransformators zugeführt
werden.
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Soll die Blinkgebersohaltungsanordnung nur dann angeschaltet werden,
wenn eine periodische Lichtanzeige beim Auftreten einer Störung bzw. eines betreffenden
Schaltzustandes erforderlich ist, so wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
für das in den durch den Blinkgeber getasteten Stromkreisen angeordnete Schaltmittel
eine steuerbare Drossel verwendet.
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Die Erfindung sei beispielsweise anhand der Figuren näher erläutert.
In dem Schaltungsbeispiel sind nur die Teile dargestellt, die zum VerstS6dnis der
Erfindung unbedingt erforderlich sind.
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Fig. 1 stellt die Schaltstufe mit dem Taktgeber für die Steuerung
des steuerbaren Gleichrichters dar.
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Fig 2 zeigt die Uberwachungsanordnung des Blinkgebers.
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Im rechten Teil der Fig. 1 ist ein zur periodischen Signalgabe und
Speisung der Meldelampen L 1 bzw. L 2 verwendbarer Wechselstromkreis dargestellt.
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In diesem Kreis ist ein Gleichrichter G 1 in Einphasenbruckenschaltung
in Reihe mit einem Schaltmittel Tra 1, z.B. einer steuerbaren Drossel, gesohaltet.
Bei entsprechenden Störungen bzw. Schaltzuständen werden die
Meldelampen
über die Kontakte K 1 bzw. K 2 an den Stromkreis angeschaltet.
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Ein über die Gleichstromanschlüsse des Gleichrichters G 1 geschalteter
steuerbarer Gleichrichter G 3, z.B. ein hyristor, schiiesst, abhängig von dem an
der Steuerelektrode S anliegenden Potential, die Verbindung zwischen den Gleichstromanschlüssen
des Gleichrichters G 1 oder trennt sie auf. Dieser Tastrhythmus wird über die im
linken Teil der Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung mit den Transistoren T l
bis T 4 erzeugt.
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Arbeitet der Taktgeber nach Fig, 1 im vorbestimmten Blinkrhythmus,
so wird über die Verbindung c und d der Fig. 1 ein derartiges Steuerkennzeichen
an die Anschlüsse c und d der Überwachungsanordnung in Fig. 2 gegeben, dass an der
Sekundärwicklung des Transformators Tr 2 eine Wechselspannung erzeugt wird. Abhängig
von dieser Weehselspannung wird der Stromkreis zum Speisen der Meldelampen L 1 bzw.
L 2 durch das weitere Schaltmittel Tra durchgeschaltet.
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Der Funktionsablauf der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung sei
anhand der Schaltungsbeispiele näher beschrieben. MIt dem Einschalten der Wechselspannung
- Fig. 1 - wird über den Transformator Tr 1, den Gleichrichter G 2 und der nachgeschalteten
Einrichtung mit der Zenerdiode Z 1 eine von Netztspannungsschwankungen weitestgehend
unabhangige Gleichapannung an die Taktgeberanordnung und über die Verbindungen e
und d an die Überwachungseinrichtung Fig. 2 angelegt. Die Taktgeberanordnung besteht
aus einem astabilen @Multivibrator mit den Transistoren T 1 und T 2a der eine symmetrische
Rechteckspannung, beispielsweise mit einer Impulsdauer und einer Impuispause von
Je 0,5 5, erzeugt. bie Rechteckspannung wird -über eine Schaltstufe mit dem Transistor
T 3 einer Trennstufe mit dem Transistor T 4 zugetUhrt. Der über den Gleichrichter
G 1 gespeiste Transistor T 4 ist beispielsweise mit seinem Emitter an die Steuerelektrode
9 des steuerbaren Gleichrichters G 3 angeschlossen. Um den Speisestromkreis des
Transistors T 4 zu schliessen, ist der Wechselstromkreis des Gleichrichters G 1
über einen entsprechenden Widerstand Rp geschlossen. Anstelle dieses Widerstandes
kann auch eine Anzeigenlampe angeordnet werden.
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Der Transistor T 4 steuert in der vorbestimmten Taktfrequenz des astabilen
Multivibrators den steuerbaren Gleichrichter in den; leitenden und nichtleitenden
Zustand. Hierdurch wird die Verbindung zwischen den Gleichstromanschlüssen des Gleichrichtern
G 1 in dem gleichen Taktnhythmus geschlossen und geöffnet. Durch diese Anordnung
der Schaltstufe mit dem steuerbaren Gleichrichter und dem Gleichrichter O 1 in Einpha9enbrUckenschaltung
arbeitet die Stufe in dem Wechselstromkreis für die Meldelampen L 1 und L 2 als
bipolarer Schalter.
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An den Wechselstromkreis angeschaltete Meldelampen können Jedoch noch
nicht im Blinkrhythmus leuchten, da das in Reihe geschaltete Schaltmittel Tra 1
beispielsweise als Kontakt den Speisestromkreis unterbricht bzw. der Innenwiderstand
der steuerbaren Drossel so hochohmig ist, dass der fliessende Strom nicht ausreicht,
die Meldelampen im Blinkrhythmus zum Aufleuchten zu bringen.
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Durch das Öffnen und Schliessen der Verbindung zwischen den Gleichstromanschlüssen
des Gleiohrichters G 1 gelangt über die Verbindungen c und d eine dem Taktverhältnis
entsprechende pulsierende Gleichspannung an den Eingang o und d der Uberwachungsanordnung
Fig. 2. Diese Auswertespannung wird über die Diode D 1 und die Zenerdiode Z 9 auf
einen beßtlmmten Wert begrenzt, um Spannungsschwankungen des Wechselstromes auszugleichen.
Durch die Widerstands(R 1 und R 2)- Kondensator C 1)- Kombination wird aus der pulsierenden
Auswertegleichspannung eine gesiebte, mittlere Gleiohspannung gewonnen, die über
eine Emitterstufe mit dem Transistor T 5 an die Basis des Transistors T 6 angelegt
wird.
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Die Transistoren T 6 und T 7 sind in einer aus einem rückgekoppelten
Differenzverstärker bestehenden Multivibratorschaltung angeordnet. An der Basis
des Transistors T 6 muss hierbei ein Gleichspannungspotential von einer bestimmten
anliegen, damit der Multivibrator schwingen kann.
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Wenn sich das Potential an der Basis des Transistors T 6 um einen
bestinnten Betrag, z.B. 0,5 Vj nach oben oder nach unten verschiebt, wird der Transistor
T 7 bzw T 6 dauernd gesperrt und die Schwingungserzeugung
wird unterbrochen.
Durch diese Schal,tungsfunktion werden die Störungen des Elinkgebers, die die Blinkanzeige
der Meldelampee in "Dauerlicht" bzw. "Dunkel" verwandeln, überwacht und werden optisch
und akustisch über die Anzeigeeinrichtung AZ, Fig.2, weitergegeben. In diesen beiden
Fällen weicht die mittlere Gleichspannung an der Basis des Transistors T 6 vom Sollwert
ab und der Multivibrator bleibt in einem der beiden Schaltzustände bestehen.
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Arbeitet der Impulsgeber einwandfrei, wo wird die vom Multivibrator
erzeugte Rechteckspannung über den Kondensator C 2 und den Widerstand R 3 differenziert.
Nach der Erfindung ist es vorteilhaft, die differenzierte Rechteckspannung über
die Dioden D 2 und D 3 einer bistabilen, als Frequenzteiler 2:1 arbeitenden Impulsformerstufe
mit den Transistoren T 8 und T 9 zuzuführen, deren rechteckförmige Ausgangsspannung
besonders.ein-' fach und ohne zusätzliche Siebmittel mittels Gleichrichter G 4 zur
Erzeugung einer Gleichapannung verwendet werden kann. Im Ausführungsbeispiel nach
Fig. 2 steuert der Impulsformer einen Verstärker mit den Transistoren T 10 und T
11. Die Rechteckspannung am Ausgang dieses Verstärkeres kann nun beispielsweise
einem Transformator Tr 2 zugeführt werden, wobei einerseits über die Sekundärwicklung
des Transformators eine vorbestimmte Grdsse der Wechselspannung erzeugt werden kann
und andererseits der nachfolgende Steuerstromkreis galvanische von der Speisespannung
getrennt ist.
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Der im Steuerstromkreis fliessende Wechselstrom wird nun beispielsweise
durch die Gleichrichter G 4 gleichherichtet und zur Steuerung eines Schaltmitteis,
z.B. über die Verbindungen a und b der steuerbaren Drossel Tra 1, Fig. 1, verwendet,
das in Reihe mit dem Blinkgeber, z.B. 0'1, die Meldelampen L' 1 bzw. L 2 steuert.
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Anstelle der steuerbaren Drossel kann auch ein Schaltrelais verwendet
werden, dessen Kontakt in dem Bliknstromkreis der Meldelampen angeordnet ist.
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Bei der Verwendung einer steuerbaren Drossel kann. es vorteilhaft
sein, den Widerstand Rp, Fig. 1, aus der Schaltung zu nehmen und die An,steue
des
steuerbaren Qleichrichters G 3 und das Anlaufen der Überwachungsschaltung erst dapn
vorzunehmen, wenn einer der Kontakte, z.B. K 1 bzw.
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K 2, zum Anschaltqn der Meldelampen geschlossen wird; Durch die erfindungsgemässe
Schaltungsanordnung werden fehlerhafte Blinktakte sowie Störungen in der Schaltstufe
und Störungen in der Überwachungsschaltung erkannt und in diesen Fauen der Speisestrom
für die Meldelampen durch das von der Überwachungsanordnung gesteuerte Schaltmittel,
z.B.
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durch die steuerbare Drossel, abgeschaltet bzw. unter den Betriebsstrom
der Meldelampen vermindert.
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5 Patentansprüche, 2 Blatt Zeichnungen, 2 Pig.
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Titel: Schaltungsanordnung zum kontaktlosen Schalten und Ubqrwachungen
von durch Blinkgeber getasteten Stromkreisen in Eisenbahnsicherungse Verzeichnis
der verwendeten Bezeichnungen
| Bezugs- Ursprungssprache D/E Übersetzung E/D |
| zeichen |
| T 1 - T 11 Transistoren |
| R 1 - R 3, Rp Widerstände |
| G 1, G 2 u G 4 Brückengleichrichter |
| G 3 steuerbare Gleichrichter |
| D 1 - D 3 Dioden |
| C 1 - C 2 |Kondensatoren |
| Z 1 - Z 2 Zenerdioden |
| ; - TR 2 Transformatoren |
| Tra 1 steuerbare Drossel |
| - L 2 |Meldelampen |
| K 1 - K 2 Kontakte |
| a, b, c, d, e Anschlusspunkte |
| AZ Anzeigevorrichtung |