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Einrichtung für das Eisenbahnsicherungswesen zur Geschwindigkeitsüberwachung
von Fahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für das Eisenbahnsicherungswesen
zur Geschwindigkeitsüberwachung von Fahrzeugen durch Vergleich zweier Zeitintervalle,
von denen das Ist-Zeitintervall durch je einen Impuls bei Beeinflussung zweier an
der Strecke hintereinander angeordneter, von den Fahrzeugen beeinflußbarer Impulsgeber
und das Soll-Zeitintervall durch den ersten Impuls und einen bei diesem verzögert
ausgelösten Zeitimpuls vorgegeben sind.
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Derartige Einrichtungen dienen zum Überwachen des Zugverkehrs und
zum Erhöhen der Sicherheit vor Bahnhöfen, an Langsamfahrstellen oder in Gefällestrecken.
Wenn ein Zug eine vorgegebene Geschwindigkeit überschreitet, so wird mit Hilfe einer
an der Strecke vorgesehenen Fahrsperre die Bremsung des Zuges einleitet. Die Fahrsperre
ist stets wirksam, wenn sie nicht von der obengenannten Einrichtung bei vorschriftsmäßiger
Geschwindigkeit kurzzeitig abgeschaltet wird.
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Zur Geschwindigkeitsbestimmung kann das bekannte Prinzip der Zeitmessung
verwendet werden. Hierbei wird die Zeit gemessen, die vergeht, bis der betreffende
Zug ein vorgegebenes Stück der Strecke durchfahren hat. Wird die zulässige Soll-Geschwindigkeit
ebenfalls durch eine Zeitspanne ausgedrückt, die auf dasselbe Streckenstück bezogen
ist, so braucht in einer Auswerteschaltung nur geprüft zu werden, welche der beiden
Zeitspannen bzw. Zeitintervalle länger angedauert hat, um ein Kennzeichen für den
Betriebsfall "Geschwindigkeit ist kleiner" bzw. für den Betriebsfall "Geschwindigkeit
ist größer als die Soll-Geschwindigkeit" auszulösen.
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Ein derartiges Uberwachungsverfahren hat den Vorteil, daß auf den
Zügen keine gesonderten Geräte für die Geschwindigkeitsmessung und Auswertung vorgesehen
werden müssen, weil an der Strecke für jede Fahrrichtung zwei Impulegeber und eine
zugeordnete Auswerteschaltung ausreichen.
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Um die im Eisenbahnsicherungswesen geforderte Zuverlässigkeit der
Auswerteschaltung zu gewährleisten, muß sichergestellt sein, daß bei einer höheren
als der zulässigen Geschwindigkeit die Bremsung des Zuges eingeleitet wird. Dies
wird auch für die Fälle gefordert, bei denen durch beliebige Einflüsse eine Störung
der Einrichtung eintritt. Diese Forderungen sind bereits schon dadurch gewährleistet,
daß die zum Auslösen des Bremsvorganges vorgesehene Pahrsperre ohne jegliche Beeinflussung-stets
den Bremsvorgang veranlaßt. Wenn jedoch der Zug eine vorschriftsmäßige Geschwindigkeit
fährt, wird die Fahrsperre unwirksam geschaltet. Dieses Unwirksamschalten darf jedoch
auf keinen Fall infolge einer Störung der Auswerteschaltung bzw. beim Defekt eines
Impulsgebers eintreten. Eine Erhöhung der Sicherheit könnte durch eine aufwendige
Verdopplung der Auswerteschaltung erzielt werden.
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Dieser Aufwand ist jedoch unerwünscht.
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Von der Einrichtung zur Geschwindigkeitsüberwachung wird weiterhin
gefordert, daß nicht nur dann ein Kennzeichen von der Auswerteschaltung ausgegeben
wird, wenn die Geschwindigkeit kleiner als die zulässige Soll-Geschwindigkeit ist,
sondern auch dann, wenn die zulässige Soll-Geschwindigkeit überschritten ist sowie
in dem Fall, daß die Einrichtung gestört ist. Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben
durch die gemeinsame Anwendung fqlgender Merkmale gelöst: a) Die Impulsgeber sind
in einem Abstand voneinander angeordnet, der kleiner als der kleinste Achsabstand
der Fahrzeuge ist, b) drei Auswerteschaltungen für die die Zeitintervalle begrenzend-en
Impulse zum Aüsgeben je eines Kennzeichens für die beiden Betriebsfälle "Geschwindigkeit
ist größer-bzw. kleiner als die Soll-Geschwindigkeit" bzw. den Störungsfall beim
Beginn des folgenden Ist-Zeitintervalles, c) jede der Auswerteschaltungen besteht
aus Ringkern-Transistorstufen, bei denen der Transistor von mindestens einer Stufe
erst durch denjenigen der Impulse wirksam schaltbar ist, der den zugeordneten Ringkern
zwecks Informationsausgabe ausliest.
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Durch diese Maßnahmen wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß bei
einer gestörten Reihenfolge der die Zeitintervalle begrenzenden Impulse eine Störungsmeldung
ausgelöst werden kann. Besonders durch die erste Maßnahme wird der Aufwand der Auswerteschaltungen
gering, da bei ordnungsgemäßem Arbeiten der Anlage eine eindeutige Impulsreihenfolge
gegeben ist. Außerdem wird durch die besondere Art der Tastung der Transistoren
nicht nur der Aufwand in den Auswerteschaltungen an Ringkerntransistorstufen klein
gehalten, sondern außerdem vermieden, daß an die Rechteckigkeit der Hystereseschleife
der Ringkerne besondere Anforderungen gestellt werden müssen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine in einer Richtung befahrene
Strecke wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Die Figuren zeigen im einzelnen: Fig. 1 das Blockschaltbild einer
Einrichtung zur Geschwindigkeitsüberwachung und Fig. 2 mehrere Stufen einer Ringkern-Transistorschaltung
zum Ausgeben eines Kennzeichens, wenn die gefahrene Geschwindigkeit kleiner als
die Soll-Geschwindigkeit ist.
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Das Blockschaltbild nach Fig. 1 zeigt im oberen Teil eine eingleisige
Strecke 10, die in Fahrrichtung F befahren wird. An der Strecke sind zwei Impulsgeber
1 und 2 mit nachgeschalteten Impulsformernil und 21 angeordnet, deren Abstand 20
kleiner als der kleinste Achsabstand von Eisenbahnfahrzeugen ist.
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Die Impulsgeber 1 und 2 können von beliebiger Bauart sein, wesentlich
ist jedoch, daß sie nach dem Ruhestromprinzip arbeiten, daß sie also ständig ein
Signal abgeben, welches sich bei Beeinflussung durch ein Fahrzeugrad ändert. Die
Anwendung des Ruhestromprinzips hat den Vorteil, daß ein etwaiger Defekt in einem
der Impulsgeber bzw. das Abreißen einer Leitung rechtzeitig festgestellt werden
kann.
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Weiterhin ist an der Strecke 10 eine Fahrsperre 3 vorgesehen, die
die Aufgabe hat, sofern sie nicht unwirksam geschaltet
wurde, bei
jedem vorbeifahrenden Zug die Bremsung auszulösen. Zum Überwachen der jeweils gefahrenen
Geschwindigkeit sind drei Auswerteschaltungen 5, 6 und 7 vorgesehen, die durch Impulse
T1 und T2 der beiden Impulsformer 11 und 21 sowie durch Zeitimpulse TT eines Zeitgliedes
4 gesteuert werden. Weiterhin sind drei Baugruppen TS1, TST und TS2 vorgesehen,
die jeweils beim Vorhandensein eines Impulses T1 bzw. TT oder T2 einen bzw. mehrere
Transistoren in den Auswerteschaltungen 5, 6 und 7 kurzzeitig wirksam schalten.
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Da die Geschwindigkeitsüberwachung bei dieser Einrichtung auf einen
Zeitvergleich zurückgeführt ist, werden den drei Auswerteschaltungen ein Ist-Zeitintervall
und ein Soll-Zeitintervall vorgegeben, deren zeitliche Lage zueinander das Vergleichsergebnis
bestimmen. Das Ist-Zeitintervall beginnt nach der Betätigung des Impulsgebers 1
beim. Auslösen des Impulses T1 und endet beim Betätigen des zweiten Impulse ers
2 beim Auslösen des Impulses T2. Der Impuls T1 startet das Zeitglied 4, das nach
einer vorgegebenen Zeit den Zeit impuls TT ausgibt. Der Zeitraum zwischen dem Impuls
T1 und dem Zeitimpuls TT ist als Soll-Zeitintervall definiert.
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Wenn nun ein Zug die beiden Impulsgeber 1 und 2 mit kleinerer Geschwindigkeit
als die Soll-Geschwindigkeit passiert, wird vom Impulsgeber 2 der Impuls T2 nach
dem Zeitimpuls TT des Zeitgliedes 4 ausgelöst. In dem Fall gibt die Auswerteschaltung
6 ein entsprechendes Kennzeichen über die Leitung L1, das zum Unwirksamschalten
der Fahrsperre 3 dient.
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Fährt der Zug dagegen mit überhöhter Geschwindigkeit, also mit einer
Geschwindigkeit, die über der vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit liegt, so wird der
Impuls T2 des Impulagebere 2 vor dem Zeitimpule TT ausgelöst. In dem Fall gibt die
Auswerteschaltung 6 kein Kennzeichen aus. Dadurch bleibt die Fahrsperre 3 wirksam
und löst auf dem passierenden Zuge den BremBvorgang aus.
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Bei einer. derartigen "Schnellfahrt" gibt die auf die Impuls reihenfolge
T1, T2, TT ansprechende Auswerteschaltung 5 ein Kennzeichenaus, das eine Anzeige
V> Veoll auslöst.
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Wenn der Zug die Fahrsperre 3 passiert hat, wird über die Leitung
L2 in den Auswerteschaltungen 5, 6 und 7 sowie in dem Zeitglied 4 wieder die Grundstellung
eingestellt.
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Nun kann es evtl. einmal vorkommen, daß beide Auswerteschaltungen
5 und 6 je ein Kennzeichen ausgeben, weil die gefahrene Geschwindigkeit einen Grenzwert
einnimmt, der im Anfang des Bereiches von zu hoher Geschwindigkeit, aber auch noch
am Ende des Bereiches derjenigen Geschwindigkeit liegt, die noch nicht zu hoch ist.
In diesem Fall wird ebenfalls die Fahrsperre 3 unwirksam geschaltet und außerdem
das Kennzeichen der Auswerteschaltung 5 ausgegeben. Um das letztere zu vermeiden,
ist in die Ausgangsleitung der Auswerteschaltung 5 eine Baugruppe 8 eingefügt, die
beim Vorhandensein des Kennzeichens der Auswerteschaltung 6 die Weitergabe des Kennzeichens
der Auswerteschaltung 5 verhindert.
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Durch irgendeine Störung kann jedoch keine der im Regelfall vorliegenden
Impulsfolgen T1, TT, T2 bzw. T1, T2,TT jeweils nach dem Passieren der ersten Achse
eines Zuges an den beiden Impulsgebern 1 und 2 vorliegen, sondern eine beliebige
andere Folge. Da durch den gewählten Abstand der beiden Impulsgeber 1 und 2 gewährleistet
ist, daß sich jeweils nur eine Fahrzeugachse zwischen den beiden Impulsgebernl und
2 befinden kann, ist es möglich, mit Hilfe der Auswerteschaltung 7 alle außergewöhnlichen
Impulskombinatioen auszuwerten und bei deren Vorhandensein ein besonderes Kennzeichen
als Störungsmeldung auszulösen. Diese ist für das Bähnpersonal von besonderem Interesse,
weil der Zug auch im Störungsfall durch die Fahrsperre selbsttätig gebremst wird,
obwohl die gefahrene Geschwindigkeit durchaus unterhalb der vorgeschriebenen Soll-Geschwindigkeit
liegen kann. In dem Fall trifft den Zugführer keine Schuld an dem Bremsvorgang,
weil dieser nachweislich auf Grund der gemeldeten Störung und nicht wegen überhöhter
Geschwindigkeit ausgelöst wurde.
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Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Auswerteschaltung 6 in Ringkern-Transistortechnik.
Die Auswerteschaltung besteht aus vier Ringkernen K1, K2, K3 und K4 mit jeweils
einem
zugeordneten Transistor TR1, TR2, TR3 und TR4. Im Basisstromkreis
jedes dieser Transistoren ist eine bereits im Blockschaltbild von Fig. 1 angedeutete
Baugruppe zum W-irksamschalten des betreffenden Transistors vorgesehen. Diese Baugruppe,
beispielsweise US1tschaltet den Transistor TR1 bzw. TR4 dann wirksam, wenn der Impuls
T1 vorhanden ist.
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Entsprechendes gilt für die Transistoren TR2 und TR3 mit der Baugruppe
TST für den Zeitimpuls TT und der Baugruppe TS2 für den Impuls T2. Für die weitere
Betrachtungsweise wird angenommen, daß ein Zug di-e beiden Impulsgeber 1 und 2 (Fig.
1) mit einer Geschwindigkeit passiert, die unterhalb einer vorgegebenen Geschwindigkeit
liegt. Dann steht für die Auswerteschaltungen 5, 6 und 7 (Pig. 1) folgende Impulsfolge
zur Auswertung zur Verfügung:- T1, TT, T2. Wenn die zweite Achse des Zuges den Impulsgeber
1 passiert hat, folgt wieder ein Impuls T1. Bei einer derartigen Impulsfolge schaltet
die Auswerteschaltung 6 durch ihr Kennzeichen die Fahrsperre 3 unwirksam.
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Im einzelnen laufen in der Auswerteschaltung 6 dabei folgende Vorgänge
ab. Zunächst wurde über die Leitung L2 durch Betätigung des Tastenkontaktes TA die
Grund stellung der Auswerteschaltung eingestellt. Dies kann unter gewissen Voraussetzungen
auch selbsttätig erfolgen. Dabei wird der Ringkern K1 mit.
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Hilfe der Wicklung W11 in eine Remanenzlage "1", die Ringkerne K2,
K3 und K4 mit Hilfe ihrer Wicklungen W21, W31 bzw.
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W41 in eine Remanenzlage "0" eingestellt. Der beim Betätigen des Impulsgebers
1 ausgelöste Impuls T1 schaltet die beiden Transistoren TR1 und TR4 mit Hilfe der
Baugruppe TS1 wirksam und magnetisiert den Ringkern K1 mit Hilfe der Wicklung W12
aus der bestehenden Remanenzlage "1" in Richtung der Remanenzlage "0". Da der Ringkern
K4 bereits in der Remanenzlage "0" liegt, kann dieser Ringkern durch den Impuls
T1 zunächst nicht ummagnetisiert werden. Beim Ummagnetisieren des Ringkernes K1
entsteht in der Wicklung W14 eine Spannung, die den Transistor TR1 durchsteuert,
so daß über dessen Schaltstrecke.und die Wicklung W13 ein kurzer Stromimpuls fließt,
der den eingeleiteten Ummagnetisierungsvorgang vollendet und
den
Ringkern K2 mit Hilfe der Wicklung W24 aus der bestehenden Remanenzlage "0" in die
Remanenzlage "1" magnetisiert. Würde nun anschließend entgegen der oben getroffenen
Annahme nicht der Zeitimpuls TT, sondern der Impuls T2 anstehen, so würde der Ringkern
K2 mit Hilfe der Wicklung W22 aus der bestehenden Remanenzlage 1 in die Remanenzlage
"0" magnetisiert, ohne daß jedoch der Transistor TR2 angesteuert werden könnte,
weil dieser durch die Baugruppe TST nur beim Zeitimpuls TT und nicht beim Impuls
T2 wirksamgeschaltet ist. Dies hätte schließlich zur Folge, daß über die Leitung
L1 kein Kennzeichen ausgegeben wird.
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Der Zeitimpuls TT magnetisiert den Ringkern K2 mit Hilfe der Wicklung
W23 aus der bestehenden Remanenzlage "1" in Richtung der Remanenzlage "0". Gleichzeitig
schaltet die durch den Zeitimpuls TT angesteuerte Baugruppe TST den Transistor TR2
wirksam. Mit Hilfe der Spannung der Wicklung W26 wird der Transistor TR2 durchgesteuert
und gibt einen Impuls über die Wicklung W25 zum vollständigen Ummagnetisieren des
Ringkernes K2 sowie über die Wicklung W33 des Ringkernes K3, wodurch dieser aus
der bestehenden -Remanenzlage "0" in die Hemanenzlage "1" gesteuert wird.
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Der zeitlich folgende Impuls T2 des Impulsgebers 2 magnetisiert die
Ringkerne K2 und K3 mit Hilfe der Wicklungen W22 bzw. W32 in Richtung der Remanenzlage
"0". Da der Ringkern K2 bereits in dieser Remanenzlage liegt, erfolgt hierbei kein
Ummagnetisierungsvorgang. Dagegen wird der Ringkern K3 aus der bestehenden Remanenzlage
"1" in die Remanenzlage "0" ummagnetisiert. Da bei dem Impuls T2 die Baugruppe TS2
den zugeordneten Transistor TR3 wirksamschaltet, wird dieser durch die Spannung
der Wicklung W35 durchgesteuert. Der dabei ausgegebene Impuls magnetisiert den Ringkern
K3 mit Hilfe der Wicklung W34 vollständig um. Der Ringkern K4 wird gleichzeitig
mit Hilfe der Wicklung W43 aus der bestehenden Remanenzlage "0" in die Remanenzlage
"1" ummagnetisiert.
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Beim nachfolgenden Impuls T1 wird der Ringkern K4 aus der Remanenzlage
"1" mit Hilfe der Wicklung W42 in die Remanenzlage "(D" magnetisiert.
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Dabei ist der Transistor TR4 wieder durch die Baugruppe TS1 wirksam
geschaltet und wird mit Hilfe der Spannung der Wicklung W45 durchgesteuert, so daß
über die Wicklung W44 und die Leitung L1 ein Impuls als Kennzeichen dafür ausgegeben
wird, daß die gefahrene Geschwindigkeit kleiner als die durch das Zeitglied 4 (Fig.
1) vorgegebene Soll-Geschwindigkeit ist.