DE1912414A1 - Gleisstromkreis grosser Laenge mit isolierten Schienenstoessen - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Egon Prinz Dr. Gertrud Hauser eooo Münch.n 60, 11. März 1969

·*· ■ · «■» «.# · J I I Ernsbergerstrasse 19

Dipl.-Ing. Gottfried Leiser

Patentanwälte 1 Q 1 O / 1 /

Telegramme: Labyrinth München

Telefon: 83 15 10 Postscheckkonto: München 117078

ATElIERS DE CONSiPRUCTIONS
ELECTRIQUES DE CHARLEROI (ACEC)

23, avenue de 1'Astronomie

Saint-Josse-ten-Noode

B r ü s s e 1 / Belgien

Unser Zeichen; A 1463

Gleisstromkreis grosser Länge mit isolierten Schienenstössen

Es sind Gleisstromkreise bekannt»

welche in der üblichen Weise einen Generator, welcher eine Spannung zwischen den beiden Schienen an einem Ende des Gleisabschnitts liefert, und einen Empfänger an dem anderen Ende enthalten, welcher ein Gleisrelais speiet, welches abfällt, sobald eine Wagenachse die beiden Schienen kurzschliesat. Wenn der Gleisstromkreis sehr lang ist, tritt eine gewisse Zahl von einander widersprechenden Bedingungen auf, deren wichtigste die Frequenz der in dem Gleisstromkreis benutzten Ströme betrifft. Wenn nämlich eine zu hohe Frequenz gewählt wird, führt dies zu hohen Spannungen des Generators infolge der grossen Impedanz des Gleises, was eine ebenfalls hohe Leistung des Generators bedingt. Wenn dagegen eine zu niedrige Frequenz gewählt wird, kommt man zu unmöglichen Abmessungen für die Gleisspulen zur Übertragung des Bahnstroas sowie für die für das Arbeiten

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des Generators und des Empfängers benötigten Drosselspulen und Kondensatoren· Die Frequenz muss ferner einen solchen Wert haben, dass sie nicht mit Störfrequenzen verwechselt werden kann, insbesondere mit der Frequenz des Bahnnetzos oder seiner Oberwellen.

Der erfindungsgemässe Gleisstromkreis

hilft allen diesen Schwierigkeiten ab. Er ist dadurch gekennzeichnet, dass der Generator eine Spannung liefert, deren Frequenz etwa den gleichen Abstand von der Grundfrequenz des Bahnstroms und seiner zweiten Oberwelle hat, wobei die ausgesandten Impulse in Zügen mit einer sehr niedrigen Wiederholungsfrequenz aufeinanderfolgen, und dass der Empfänger mit einem Amplitudendiskriminator und_ einem auf die Wiederholungsfrequenz abgestimmten Demodulator versehen ist, wobei der Amplitudendiskriminator zwei Magnetkreise mit rechteckiger Hystereseschleife aufweist, von denen der eine zv/ei Wicklungen trägt und al3 Transformator arbeitet, während der andere nur eine einzige Wicklung trägt, welche mehr Windungen als die Primärwicklung des ersten Magnetkreises hat und mit dieser in Reihe geschaltet ist, wobei die Eingangssparmung an diese Anordnung angelegt wird, während die Ausgangsspannung von der Sekundärwicklung des ersten Magnetkreises geliefert wird, wobei der Demodulator einen Transformator mit zwei Sekundärwicklungen und einer den Eingang der Schaltung bildenden Primärwicklung aufweist, wobei die erste Sekundärwicklung die Primärwicklung eines Magnetkreises mit rechteckiger Kennlinie speist, dessen Sekundärwicklung einen Ausgangstransformator über eine erste Wicklung eines zweiten Magnetkreises mit rechteckiger Kennlinie speist, wobei eine andere Wicklung dieses zweiten Magnetkreises in Reihe mit einer dritten Wicklung des ersten Magnetkreises mit dem Strom eines Transistors gespeist wird, dessen Basis über ein Potentiometer mit der Spannung der zweiten Sekundärwicklung des Eingangstransformators gespeist wird, wobei Einrichtungen zur Glättung des Stroms des Transistors in den beiden von ihm gespeisten Wicklungen vorgesehen sind.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig· 1 ist ein Blockschaltbild des Generators.

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Pig. 2 ist ein Blockschaltbild des Empfängers.

Pig. 3 ist ein Schaltbild des Amplitudendiskriminators des Empfangers der Pig. 2.

Pig. 4 ist ein Schaltbild des Demodulators.

Pig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines

Generators, welcher mit einer an die beiden Schienen angelegten Spannung das Ende eines isolierten Gleisabschnitts speist. Er enthält einen Steueroszillator 0, welcher eine Trennstufe S mit hoher Eingangsimpedanz beaufschlagt, so dass ihre Belastung die Stabilität des Oszillators 0 nicht beeinträchtigt. Diese Trennstufe synchronisiert einen Kippschwinger OE, welcher einen Leistungsverstärker A erregt, dessen Ausgang "V die beiden Schienen an dem Ende eines nicht dargestellten isolierten Gleisabschnitts speist. Der Ausgangsstrom des Verstärkers A beeinflusst die Amplitude des Ausgangsstroms des Kippschwingers OR über einen Regler Rg, auf welchen auch ein Modulator M wirkt, welcher die Aussendung von Impulszügen durch den Kippschwinger OR während einer gewissen Dauer und mit einer gewissen WMerholungsfrequenz erzeugen soll, wobei diese beiden Grossen getrennt regelbar sind und der Regler dazu dient, den Eingangsstrom des Verstärkers A in Grenzen zu halten, welche mit dem richtigen Arbeiten und einer Vermeidung der überlastung seiner Transistoren verträglich sindc In dem vorliegenden Beispiel beträgt die Frequenz der Fahrdrahtspannung 50 Hz und die Frequenz des Oszillators 0 und somit der Ströme des Ausgangs V 73 Hz, was einen Zwischenwert zwischen der Grundfrequenz und der zweiten Oberwelle des Bahnstroms darstellt.

-_t ... - Pig· 2 zeigt das Blockschaltbild des

Empfängers, v/olclier an das Ende des Gleisabschnitts angeschlossen ist, welches dem an den Generator angeschlossenen entgegengesetzt ist, Er wird., am· Eingang durch die Spannung E gespeist, welche zwischen den beiden Schienen abgenommen und durch ein Fpsügter- P-.gefiltert- ist, welches die ungewünsehten beiderseits der Nutzfrequenz von- 7.3; Hs. liegenden Frequenzen sperrt, insbe- . aondere' 50 und 1:0.0 Hz. Der Ausgang dee Filters F ist an einen Amplitudendiskrir^natör -I)A.ange schloß!* en, dessen Ausbildung \-eiter;^unt(U)i cji^^toj^eiiKt. Er scheidet die Signale aus, deren Amplitude unter ein^m gcv/issen Pegel !liegt. Ihm ist eine elekrv;,:■

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tronische Kippschaltung B nachgeschaltet, welche Rechtecksignale liefert, welche nach Verstärkung durch einen Verstärker A- in einer Schaltung D demoduliert werden, deren Ausbildung ebenfalls weiter unten erläutert ist. Die demodulierten Signale betätigen nach Verstärkung durch einen Verstärker A« das Gleisrelais R über einen Gleichrichter RD.

Der Amplitudendiskriininator DA der Fig. 2 ist in Fig. 3 dargestellt. Er besteht aus zwei magnetischen Ringkernen T01 und T02, deren Primärwicklungen die Windungszahlen n- bzw. n₂ haben. Der Ringkern T01 besitzt nur diese einzige Wicklung, während der Ringkern T02 mit einer Sekundärwicklung versehen ist, welche eine Wechselspannung Ug liefert. Die Primärwicklungen von T01 und T02 sind in Reihe geschaltet. Die Windungszahl η. ist grosser als die Windungszahl ϊι^ des Ringkerns T02, und da diese beiden Ringkerne rechteckige magnetische Kennlinien haben, wird, wenn der Strom in den beiden in Reihe geschalteten Primärwicklungen einen gewissen Wert erreicht, T01 plötzlich gesättigt, aber nicht T02. Dies hat zur Folge, dass die Impedanz der Wicklung von T01 praktisch null wird und die ganze an die beiden in Reihe geschalteten Wicklungen angelegte Spannung U1 dann an der Primärwicklung von T02 liegt, so dass dieser Ringkern an seiner Sekundärwicklung eine höchste Spannung U₂ liefert. Wenn die Amplitude der Spannung IL zu niedrig ist, ist praktisch keine Spannung U„ vorhanden· Diese Schaltung scheidet also die Wirkung der niedrigen Spannung/en aus, unter welchen sich insbesondere die von dem Bahnstrom herrührenden Störspannungen befinden, welche, wie oben ausgeführt, durch die Filter geschwächt werden· Fig. 4 zeigt die Schaltung des Demodulators D der Fig. 2. Er enthält zwei magnetische Ringkerne T03 und T04 aus einem Material mit einer rechteckigen magnetischen Kennlinie, von denen der erste drei Wicklungen ii-, n^, ng und der zweite zwei Wicklungen n- und n_g trägt· Der Demodulator empfängt seine Eingangsspannung von einem Transformator TR1 mit zwei Sekundärwicklungen, von denen die eine die Wicklung n. über einen Widerstand r speist, während die andere an ein Potentiometer P angeschlossen iet, dessen Aufgabe weiter unten erläutert ist· Die Wicklung ng von TO, speist die Primärwicklung eines AusGangstransformators TR₀ über die Wicklung n^ von TO.. Der Basis-Emitterkreis eines von einer Stromquelle

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AL gespeisten Transistors T wird durch das Potentiometer P gespeist, und sein Kollektorstrom fliesst über die ¥icklungen n^*und n₈, welche mit einer Glättungsdrossel L in Reihe geschaltet sind. Ein Kondensator C mit grosser Kapazität dient zur Glattung der Schwankungen des Kollektorstroms T infolge der Speisung seiner Basis mit ¥echselstronw Für eine gegebene Einstellung des Potentiometers P erhält man offenbar bei Anlegung einer unmodulierten Wechselspannung an die Primärwicklung des Transformators TIL einen grb'ssten Emitterstrom an dem Transistor T, und dieser Strom nimmt umso mehr ab, je kürzer die Dauer der modulierten Impulasüge der Sendung· und somit .je länger die Pausen zwischen diesen sind, da, wie oben erwähnt, die ¥iederholungsfrequenz konstant ist. ¥enn nun der Kollektorstrom klein ist, werden weder TO.» noch TO. gesättigt. TO, arbeitet alt) Transformator, da aber TO, nicht gesättigt ist, besitzt die entsprechend bemessene Wicklung n™ eine sehr starke Reaktanz, so daaa die von TR₃ gelieferte Ausgangsspannung klein ist. Bei Zunahme des Kollektorstroms des Transistors tritt ein Zustand ein, in welchem TO., immer noch nicht gesättigt ist, während TO, gesättigt ist. Die Reaktanz von n« fällt fast auf nuii, und lie Auagang33pannung von TRp ist gross. Bei weiterer Erhöhung des Kollektorstroms wird TO₅ seinerseits gesättigt, und die Kopplung zwischen der Primärwicklung n. und der Sekundärwicklung ng fällt ab, so daas die Ausgangsspannung von TRp ebenfalls abfällt ο Die Bauteile der Schaltung und die Einstellung von P sind 30 gewählt, dass die Schaltung eine Ausgangsspannung für die Modulation des Senders liefert. Für andere Wiederholungsfrequenzen der Impulszüge und für eine kontinuierliche Sendung ist diese Ausgangsgrosse vernachlässigbar. Es ist zu bemerken, daas die in Pig·A dargestellte Schaltung eine Eigensicherheit hat. Jeder zufallige Fehler eines beliebigen Bauteils derselben hat ein Fehlen der Ausgangaapannung zur Folge.

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Claims (1)

1. .6- 1912 41A

   Patentanspruch

   Langer Gleisstromkreis mit isolierten

   Schienenstössen, welcher an einem Ende einen Wechselstromgenerator und an dem anderen Ende einen Empfänger aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (Fig. 1) eine Spannung liefert, deren Frequenz etwa gleichweit von der Grundfrequenz des Bahnstroms und seiner zweiten Oberwelle entfernt ist, wobei die ausgesandten Impulse in Zügen mit einer sehr niedrigen Wiederholungsfrequenz aufeinanderfolgen, und dass der Empfänger (Fig. 2) ■*** einen Amplitudendiskriminator (DA) und einen auf die Wiederholungsfrequenz ansprechenden Demodulator (D) aufweist, wobei der Amplitudendiskriminator swei Magnetkreise mit rechteckiger Kennlinie (TQ., TO₂) enthält, von denen der eine (TO₀) zwei Wicklungen trägt und als Transformator arbeitet, während der andere (TO^) nur eine einzige Wicklung trägt, welche eine grössere Windungszahl (n-) als die Primärwicklung (n_o) des ersten hat.und mit dieser in Reihe geschaltet ist, wobei disEse Anordnung die Eingangsspannung empfängt, während die Auegangsspannung (Up) von der Sekimdärwickiung des ersten Hagnetkreises geliefert wird, wobei der Demodulator noch einen Transformator (TR.) mit zwei Sekundärwicklungen, aufweist, dessen Primärwicklung den Eingang der Schaltung bildet, wobei die erste dieser Sekundärwicklungen die Primärwicklung (n,) eines Magnetkreises (TO^) mit rechteckiger Kennlinie speist, dessen Sekundärwicklung (n^) einen Ausgangstransformator (TR₂) über eine Wicklung (n~) eines zweiten Magnetkreises (TO.) speiSt₁ wobei eine andere Wicklung (n₈) des zweiten Magnetkreises in Ueihe mit einer dritten Wicklung (nj das ersten Magnetkreiaes mit dem Stro.u eines sistors (T) genpeist wird, dessen Basis über ein Po ten (P) mit der Spannung der zv/ei ten Sekundärwicklung des Eingangstransform tors (TR.) gespeist wird, wobei Einrichtungen' (G) zur Glättung des Stroms des Transistors in den bellen τοπ Ihm gespeisten Wicklungen vorgesehen sind,

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