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Uberwachungseinrichtung für ohmsche Verbraucher, vorzugsweise Signallampen
für den Straßenverkehr Die Erfindung bezieht sich aul eine Überwachungseinrichtung
für ohmsche Verbraucher, vorzugsweise Signallampen für den Strabenverkehr, deren
über Richtleiter in die Stromkreise der einzelnen Verbraucher eingeschleifte zu
"undn- bzw.
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"Oder"-Gattern entsprechend den Uberwachungsregeln miteinander logisch
verknüpfte und nur für Spannung einer Richtung verwendbare Prüfschalter durch einen
Prüffrequenzgenerator und einen Auswerteschalter ruhestromüberwachbar sind.
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Jeder Ausfall oder jede falsche Steuerung einer Haltlampe kann bei
Verkehrssignalanlagen schwere Unfälle zur Folge haben. Dabei genügt es aber nicht,
nur die Haltlampen auf ordnungsgemäßes Funktionieren zu überwachen, sondern auch
die Überwachungseinrichtung selbst muß vollkommen sicher arbeiten und entsprechend
rasch ansprechen. Denn selbst ein kurzes, falsches Aufleuchten einer Freifahrtlampe
würde vom Verkehrsteilnehmer wahrgenommen werden und könnte diesen zu einem falschen
Verhalten veranlassen. Bun sind bereits Einrichtungen bekannt, bei denen nur für
Spannung einer Richtung verwendbare Prüfachalter in die Stromkreise der einzelnen
Haltlampen über Richtleiter und entsprechende Glättungsmittel eingeschleift sind.
Diese Glättungsmittel haben aber ein verzögertes Ansprechen der berwachungseinrichtung
zur
Folge und deshalb können zwischen dem Ausfall einer Haltlampe und dem Ansprechen
der Einrichtung bis zu 100 msec. verstreichen. Eine Freifahrtlampe wird jedoch bereits
nach 30 msec vom Verkehrsteilnehmer erkannt und kann damit die obengenannten Fehler
verursachen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Uberwachungseinrichtung
mit in die Stromkreise der einzelnen Haltlampen über Richtleiter eingeschleiften
und nur für Spannung einer Richtung verwendbaren Prüfschaltern zu schaffen, die
bei Ausfall einer Haltlampe praktisch sofort anspricht und somit die obengenannten
Fehler vermeidet.
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Erfindungsgemäß wird dies bei einer Uberwachungseinrichtung für ohmsche
Verbraucher, deren über Richtleiter in die Stromkreise der einzelnen Verbraucher
eingeschleifte und nun für Spannung einer Richtung verwendbare PEfschaiter durch
einen Prüffrequenzgenerator und einen Auswerteschalter ruhestromüberwachbar sind,
dadurch erreicht, daß den Richtleitern der einzelnen Verbraucher keine Glättungsmittel
zugeschaltet sind, und daß dem Auswerteschalter ein ebenfalls durch die Betriebsspannung
der ohmschen Verbraucher steuerbarer Ausblendschalter vorgeschaltet ist, der die
im Bereich der einzelnen Speisestrom-Nulldurchgänge an den Prüfschaltern möglicherweise
entstehenden Störimpulse unterdrückt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können
als Prüfschalter vom Frequenzgenerator durchsteuerbare Verstärker, vorzugsweise
Transistoren, vorgesehen sein, deren Verstärker- bzw. Kollektorspannungen über Richtleiterbrücken
an in die Verbraucherstromkreise eingeschleiften Ubertragern abgreifbar sind. Durch
Verzicht auf Glättungsmittel für die einzelnen Richtleiter sinkt der Speisestrom
der ohmschen Verbraucher und damit auch die Betriebsspannung an den einzelnen Prüfschaltern
mit der doppelten Frequenz
der Betriebsspannung jeweils auf Null
ab und diese Nulldurchgänge können zu Störimpulsen Anlaß geben.
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Bei der doch ziemlich hohen Frequenz dieser Störimpulse können diese
aber vom Auswerteschalter als vom Prüffrequenzgenerator herrührend verarbeitet werden
und somit einen erforderlichen Alarm verhindern. Zur Vermeidung dieser Gefahr läßt
der Ausblendschalter im Bereich der Nulldurchgänge der Speiseströme weder Störnoch
Nutzimpulse durch, so dab der Auswerteschalter eindeutig jede Störung als solche
zu erkennen vermag.
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Es ist auch vorteilhaft, daß die Jeweils als Und-Gatter I,ire;nauder
geschalteten Prüfschalter nur geradzahlig vorgesehen sind, und daß bei einer an
sich erforderlichen ungeraden Zahl Prüfschalter diesen ein an Gleichspannung angeschalteter
Leerschalter zugeschaltet ist. Weiterhin können den einzelnen Gleichrichterbrücken
zur Spannungsbegrenzung Zenerdioden parallel geschaltet sein und jeweils zwei Und-Gatter
können durch ein Oder-Gatter und mehrere solcher Oder-Gatter können zu einem Und-Gatter
logisch miteinander verknüpft sein.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus einem in seiner
Schaltung dargestellten Ausführungsbeispiel.
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Es zeigen Fig. 1 eine einfache Kreuzung mit mehreren teilweise feindlichen,
teilweise freundlichen Verkehrsflüssen, Fig. 2 ein Schema der einander feindlichen
und freundlichen Verkehrsflüsse, Fig. 3 die Schaltung eines Ausführungsbeispiels,
Fig. 4 ein Spannungs- und Impulsdiagramm der Schaltung gemäß Fig.3,
Fig.
5 ein Ladediagramm des Kondensators C21, Fig. 6 ein anderer Schaltungsvorschlag
für den Ausblendschalter und Fig. 7 ein Diagramm der Betriebsspannung und der Nutzimpulse
am Auswerteschalter.
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Die gemäß Fig. 1 dargestellte Kreuzung zeigt vier Haltlampen I bis
IV, die entsprechend bezeichnete Verkehrsflüsse I' bis IV' steuern.
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In Fig. 2 sind dabei die einander feindlichen Verkehrsflüsse durch
ein "X' und die einander freundlichen Verkehrsflüsse durch eine "O" gekennzeichnet.
Bei Vergleich der beiden Figuren ist ohne weiteres zu erkennen, daß nur die Verkehrsflüsse
III' und IV' einander nicht behindern, während alle übrigen Verkehrsflüsse zueinander
feindlich sind. Demnach müssen also bei Freigabe, z.B. des Verkehrsflusses II',
alle ihm feindlichen Verkehrsflüsse I', III', IV', durch Aufleuchten ihrer zugehörigen
Haltlampen I, III und IV gesperrt werden, da sonst verkehrsgefährdende Situationen
eintreten könnten. Deshalb muß auch bei Ausfall einer dieser erforderlichen Haltlampen
I, III und IV sofort die gesamte Verkehrssignalanlage ab- und stattdessen auf Gelbblinken
geschaltet werden.
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Dies erfolgt durch eine entsprechende Und- bzw. Oder-Verknüpfung der
einzelnen Haltlampen I bis IV, wie dies anhand der Fig.3 nunmehr näher erläutert
werden soll. In die Stromkreise der Haltlampen I bis IV sind die Übertrager Ü1 bis
Ü4 eingeschleift und an deren Sekundärseite die Richtleiterbrücken Grl bis Gr4 mit
daran parallel liegenden Zenerdioden D1 bis D4 angeschaltet. Diese Richtleiterbrücken
Grl, D1 bis Gr4, D4 liefern die Kollektorspannungen für die
als
Prüfschalter dienenden Transistoren T1 bis T7, während die noch vorhandenen Transistoren
T8 bis T10 als Leerschalter an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind.
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Dabei sind die Transistoren T1, T3, T4 und die Transistoren T5, T7
jeweils zu Und-Gattern Ul bzw. U2 und diese über die Richtleiterbrücken Gr5 bzw.
Gr6 mit den Prfschaltern T2 bzw. T6 zu Oder-Gattern Ol bzw. 02 verknüpft. Solange
also entweder die vom Und-Gatter U1 überwachten Haltlampen II, III, IV oder die
vom Prüfschalter T2 überwachte Haltlampe I und die entweder vom Und-Gatter U2 überwachten
Haltlampen III, IV oder die durch den Prüfschalter T6 überwachte Haltlampe II aufleuchten,
ist alles in Ordnung. Die Rechteckspannung von 9 kHz des Prüfgenerators TG kann
demnach über einige der Transistoren T1 bis T10, über die zugehörigen Oder-Gatter
01, 02 und über den Transistor T21 den Auswerteschalter S angezogen halten. Dieser
hält damit seinen Kontakt s geschlossen -der zunächst von Hand zu betätigen war
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diese Lampen über ihre Steuerschalter 1 bis 4 von der durch den Synchronmotor Sy
antreibbaren Schaltwalze W als Programmgeber.
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In der Schaltung noch dargestellte Widerstände R1 bis R16 und Kondensatoren
C1 bis C4 sollen nur die richtigen Spannungsverhältnisse für die Transistoren T1
bis T10 liefern; sie brauchen deshalb nicht weiter beschrieben zu werden.
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Fällt nun die Haltlampe I aus, so brennen nurmehr die Haltlampen III
und IV, da die Haltlampe II ihren zugehörigen Verkehrsfluß II' freigeben sollte
(vergl.oben).
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Damit sperren die Transistoren T1, T2 und vom Prüfgenerator TG fließt
kein Ruhestrom mehr an den Auswerteschalter S. Nun erzeugt aber gem. Fig.4 jeder
Nulldurchgang des Speisestroms der Haltlampe III am Transistor T4 einen Störimpuls,
den der Kondensator C1 verlängert und in seiner Phase verschiebt. Folgen nun bei
einer größeren Verkehrssignalanlage dem Kondensator C1 weitere Transistoren und
Kondensatoren und wechselt jeweils eine ungerade Anzahl Transistoren mit einem Kondensator
ab, so wird der Störimpuls dadurch noch weiter in seiner Phase verschoben. Dies
zeigt der gestrichelt und strichpunktiert dargestellte Störimpuls.
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Mehrere solcher Störender in einer Kette von Transistoren und Kondensatoren
können demnach durch solche zeitlich zueinander versetzte Störimpulse den Auswerteschalter
angezogen halten und somit unwirksam machen.
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Diese Phasenverschiebung des Störimpulses wird jedoch durch eine gerade
Anzahl Transistoren z.B. T6, T10 vor jedem Kondensator, z.B. C4, vermieden. Erforderlichenfails
sind bei einer ungeraden Anzahl von als Prüfschalter verwendeten Transistoren T6
ein weiterer an eine Gleichspannung angeschalteter Transistor T10 als Leerschaiter
zuzuschalten.
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Damit können Störimpulse nur in einem engen, auf etwa 3 msec. um den
Nulldurchgang der Speisespannung begrenzten Bereich auftreten. In diesem Bereich
unterdrückt aber der als Ausblendschaiter wirkende Transistor T21 alle Nutz-und
Störimpulse, so daß letztere keinen Schaden anrichten können.
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Der Ubertrager Ü21 gem. Fig.3 liefert nämlich in Verbindung mit der
Richtleiterbrücke Gr21 nur positive Halbwellen U21 an den Kondensator C21. Er wird
also gemäß Fig. 5 während
des Spannungsanstiegs der positiven Halb-wellen
U21 geladen und bei ihrem Spannungsabstieg wieder teilweise entladen. Über den Richtleiter
D22 und die Widerstände R22, R23 fließt also ein entsprechender Dade- und über den
Richtleiter D21 und den Widerstand R21 ein entsprechender Entladestrom. Der Kodensator
C21 wird also im Rhythmus der positiven Halbwellen U21 ge-und entladen (Spannungaverlauf
Uc), wobei dieser Ladevorgang die Kollektorspannung für den Ausblendschalter T21
liefert. Dagegen fehlt die Kollektorspannung am Ausblendschalter T21, während sich
der Kondensator C21 entlädt. Damit läßt also der Ausblendschalter T21 im Bereich
der Nulldurchgänge der Speisespannung weder Nutznoch Störimpulse durch. Der Auswerteschalter
S fällt also ab, wenn die Haltlampe I ausfällt oder im Übertragungsweg des Überwachungsruhestroms
ein Fehler vorkommt.
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Der Auswerteschalter S muß also eine kleine Abfallverzögerung von
etwa 3 msec aufweisen, damit er die ruhestromfreie Pause um den Nulldurchgang der
Speisespannung zu überbrücken vermag. Solange also alle erforderlichen Haltlampen,
nämlich die Lampen I, III und IV brennen, fließt der Ruhe strom vom Prüffrequenzgenerator
TG über entsprechende Prüf- und Leerschalter T1 bis T10, über den Ausblendschalter
T21 und den Übertrager Ü22 an den Auswerteschalter S. Damit bleibt dieser trotz
der Ausblendpausen von etwa 3 msec wegen seiner entsprechenden Abfallverzögerung
angezogen und die Verkehrssignalanlage ist betriebsbereit. Fällt dagegen - wie oben
beschrieben -die Haltlampe I aus, so unterbricht sie den erforderlichen Ruhestromkreis
und bringt damit den Auswerteschalter S zum AbEllen. Zwischenzeitlich auftretende
Störimpulse werden durch den Ausblendschalter T21 unterdrückt und können damit keinen
Schaden anrichten. Der dem Ausblendschalter T21 nachgeschaltete Übertrager U22 hat
dabei nur die Aufgabe, den Auswerteschalter S gleichstrommäßig gegenüber dem
Ausblendschalter
T21 zu entkoppeln. Bei einem Defekt des AuSblendschalters T21 - wenn dieser also
ständig sperrt - wird nämlich so der Auswerteschalter S nicht von der Kollektorspannung
des Ausblendschalters T2 fälschlicherweise ständig angezogen gehalten.
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Der Ausblendschalter T21 gem. Fig.6 ist mit seiner Basis ebenfalls
an den Widerstand R16 angeschlossen.
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Die übrige Schaitung vor diesem Widerstand R16 gleicht der linken
Hälfte der Schaltung gem.Fig.3 und konnte deshalb hier weggelassen werden. Der Ausblendschalter
T21 erhält hier seine Kollektorspannung vom Widerstand R24 und dieser ist über eine
Richtleiterbrücke Gr21 unmittelbar an die Betriebsspannung U angeschaltet.
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Wie Fig.7 zeigt, ist auch hier der Ausblendschalter T21 im Bereich
der Nulldurchgänge der gleichgerichteten Betriebsspannung U21 für Nutz- und Störimpulse
undurchlässig (B ), da er dann keine Kollektorspannung erhält.
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sp Die Störimpulse können also ebenfalls keinen Schaden anrichten.
Dagegen läßt der Ausblendschalter T21 auch hier im übrigen Bereich die Nutzfrequenz
fn vom PEffrequenzgenerator S passieren.
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7 Figuren 9 Patentansprüche