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Anordnung zum Steuern und Überwachen von Weichenantrieben Zusatz zum
Patent . ... ... (Akt.Z. P 20 05 249.7) Gegenstand des Hauptpatentes . ... ... (Akt.Z.
P 20 05 249.7) ist eine Anordnung zum Steuern und überwachen von Streckeneinrichtungen,
insbesondere Weichen, über größere Entfernungen von einem zentralen Stellwerk aus
bei elektrifizierten Eisenbahnen, bei denen die zwischen dem Stellwerk und den Streckeneinrichtungen
verlaufenden Leitungen zur Begrenzung der durch die Fahrströme von die Anlage befahrenden
Triebfahrzeugen in ihnen induzierten Störspannungen bedarfsweise in eine ven Entfernung
Stellwerk - Streckeneinrichtungen abhängige Anzahl in sich geschlossener kurzer
teiterschleifen aufgetrennt sind, über die im Stellwerk ausgelöste Steuersignale
von Leiterschleife zu Leiterschleife in Richtung auf die Streckeneinrichtungen weitergegeben
bzw. an den Streckeneinrichtungen ausgelöste Überwachungssignale in umgekehrter
Richtung an das Stellwerk weitergegeben werden.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich speziell auf eine Anordnung
zum Steuern und Überwachen von über vier Steuer- und Überwachungsleitungen betriebenen
Weichenantrieben. Anordnungen zum Steuern und Überwachen von Weichenantrieben über.vier
Steuer- und Überwachungsleitungen sind an sich bekannt (DBP 977 164) und haben sich
in der Praxis auch gut bewährt.
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Sie können jedoch nur bis zu einer maximalen Stellentfernung Stellwerk
- Weiche eingesetzt werden, die abhängig ist von der Größe und der Frequenz der
verwendeten Trieb spannung und den zulässigen Spannungen an den stellwerks- und
weichenseitigen Bauteilen. Bei einer größeren Stellentfernung würde - insbesondere
wegen
der hohen Triebstrombeeinflussung - die Gefahr einer ungewollten Fehlbetätigung
stellwerks- oder weichenseitiger Einrichtungen durch auf den Leitungen zwischen
Stellwerk und Weiche induzierte Störspannungen und die Gefahr von Überschlägen zu
groß werden.
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Die Erfindung zeigt einen Weg, Weichenantriebe auch über größere Entfernungen
sicher zu steuern und zu überwachen, ohne dabei einen übermäßig hohen Schaltungsaufwand
zu betreiben.
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Die Erfindung schlägt vor, in der Nähe jedes Weichenantriebes zwei
den beiden unterschiedlichen Umlaufrichtungen des Antriebes zugeordnete Stell-Schütze
anzuordnen, von denen je nach Umlaufrichtung das eine oder andere über zwei der
Steuer-und Überwachungsleitungen und Kontakte von in der Zentrale angeordneten Weichenlage-
und Weichenstellrelais bedarfsweise an Spannung anschaltbar ist und mit seinen Kontakten
den Stromkreis für den aus einem gesonderten Stromnetz gespeisten Weichenantrieb
schließt und so lange geschlossen hält, bis der Antrieb die jeweils andere Endlage
erreicht hat und beim Betätigen mechanisch gesteuerter Antriebskontakte das zuvor
angesteuerte Stell-Schütz stromlos geschaltet hat. Die zu den Stell-Schützen führenden
Adern können durch eine beliebige Anzahl von Trennübertragern aufgetrennt sein.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung zum Steuern und Überwachen
eines Drehstrom-Weichenantriebes, der in einer noch unkritischen Entfernung vom
Stellwerk angeordnet ist und Fig. 2 die Anordnung zum Steuern und Überwachen eines
Weichenantriebes, der sehr viel weiter als der in Fig. 1 dargestellte Weichenantrieb
vom Stellwerk entfernt ist.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwischen
Stellwerk und Weichenantrieb vier Steuer- und Überwachungsleitungen 1 bis 4 vorgesehen;
diese Leitungen sind jedoch nicht - wie bisher üblich - mit dem Antriebsmotor 5
verbunden, sondern dienen zur Stromversorgung bedarfsweise anschaltbarer Stell-Schütze
WS+ und WS- und zur Überwachung der Weichenlage. Die beiden Stell-Schütze sind den
beiden möglichen Umlaufrichtungen des Antriebes zugeordnet; sie dienen unter gegenseitigem
Ausschluß zum An- bzw. Abschalten der Motorwicklungen 7 bis 9 des Antriebsmotors
5 an bzw. von einem gesonderten Drehstromnetz R,S,T.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen,
daß die dem Weichenantriebsmotor 5 zugeordnete, nicht dargestellte Weiche die Plus-Lage
einnimmt. Folgender Stromkreis ist dabei geschlossen: U1, WS2/1, WS1/1, WAM, WL/1,
Leitung 3, Antriebskontakt AK2, Antriebskontakt AK3, Leitung 1, WL/2, WS2/2, WS1/2,
wU, 0. Der über die Leitungen 1 und 3 fließende Überwachungsstrom ist so bemessen,
daß das Überwachungsrelais WU erregt ist und mit seinen Kontakten in einem nicht
dargestellten Meldestromkreis den ordnungsgerechten Betriebszustand der zu überwachenden
Weiche anzeigt. Für das im Überwachungsstromkreis liegende Weichenauffahrmelderelais
WAM gelten Fehlstrombedingungen; es kann noch nicht ansprechen.
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Wird die Weiche jedoch zu einem beliebigen Zeitpunkt aufgefahren,
so zieht das Weichenauffahrmelderelais WAM an und löst gemeinsam mit dem dann abgefallenen
Weichenüberwachungsrelais WU im nicht dargestellten Xeldestromkreis eine Störungsmeldung
aus. Sobald der Weichenantrieb seine dargestellte Grund stellung "Plus" verläßt,
wechseln die vom Antrieb nechanisch gesteuerten Antriebskontakte AK1 und AK3 ihre
Lage. Die Antriebskontakte AK2 und AK4 dagegen behalten ihre Lage bei; sie wechseln
nur dann, wenn der Antrieb auch die jeweils andere Endlage erreicht. Bei aufgefahrener
Weiche bildet sich folgender Stromkreis: Von U1 über S{o2/1, Wo1/1, -WAM, ;JLJi,
Leitung 3, Antriebskontakt AK2, Verbindungsleitung 6, Ant-riebskontakt AK1, Leitung
2 und WL/3 nach 0. Das Überwachungsrelais wU
fällt ab, weil der
nach dem Öffnen des Antriebskontaktes AK3 über die Wicklung des Stell-Schützes WS+
fließende Strom unterhalb des Halte stromes für das Weichenüberwachungsrelais liegt.
Auch für das Stell-Schütz WS+ gelten Fehlstrombedingungen. Das Weichenauffahrmelderelais
WAM ist über den Antriebskontakt AK1 direkt an Spannung gelegt und zieht an; eine
Störungsmeldung wird ausgelöst.
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Entsprechendes ergibt sich, wenn die Weiche aus der Minus-Lage aufgefahren
wird. Es wechseln dann die Antriebskontakte AK2 und AK4 ihre Lage und das Auffahrmelderelais
WAM spricht über die Leitungen 2 und 3 an.
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Im folgenden sei angenommen, daß der Antrieb aus seiner Plus-Lage
in die Minus-Lage umgestellt werden soll. Die Kontakte der dabei angesteuerten Relais
tragen in der Zeichnung die Bezeichnung des zugehörigen Relais und eine dem betreffenden
Kontakt zugeordnete laufende Nummer.
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Beim Auslösen des Stellauftrages wechseln in bekannter Weise nacheinander
folgende, aus Gründen der besseren tbersichtlichkeit teilweise nicht dargestellte
Relais: Zunächst spricht ein sogenannter Weichenstellmelder an, der seinerseits
ein erstes bistabiles Weichenstellrelais WS1 aus der einen in die andere stabile
Lage schaltet. In Fig. 1 ist lediglich die Rückstellwicklung R dieses Relais dargestellt.
Das Weichenstellrelais WS1 unterbricht mit seinen Kontakten WS1/1 und WS1/2 den
Überwachungsstromkreis für das Weichenüberwachungsrelais WU, das daraufhin abfällt.
Gleichzeitig wird ein ebenfalls nicht dargestelltes bistabiles Weichenlagerelais
WL aus der einen in die andere stabile Lage geschaltet, wobei die Weichenlagerelaiskontakte
WL/1 bis WL/6 in die jeweils andere Lage gelangen. Es bildet sich ein Stromkreis
von U2 über WAM/1, WS2/3, WL/6, Leitung 4, Stell-Schütz WS-, Verbindungsleitung
6, Antriebskontakt AK2, Leitung 3 und WL/5 nach 0.
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Das Stell-Schütz WS- zieht an und schließt seine Kontakte WS-/1 bis
WS-/3 im Stromkreis der Motorwicklungen 7, 8 und 9. Beim
Schließen
der Kontakte WS-/1 bis WS-/3 wird der Antrieb erregt, und zwar in den Stromkreisen
R, WS-/1, 7, 8, WS-/2, S; R, WS-/1, 7, 9, WS-/3, T und S, WS-/2, 8, 9, WS-/3, T
jeweils mit der Phasenspannung zwischen R und S bzw. R und T und S und T. Der Antrieb
läuft an und legt dabei zunächst die Antriebskontakte AK1 und AK3 um. Hierbei schließt
sich folgender Stromkreis: U2, WAM/1, WS2/3, WL/6, Leitung 4, WS-, Verbindungsleitung
6, Antriebskontakt AK2, Leitung 3, WL/5, 0.
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Das Weichenauffahrmelderelais WAM ist bis zum Wechsel der Antriebskontakte
AK2 und AK4 durch WL/5 kurzgeschlossen und kann noch nicht anziehen.
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Würde die Weiche aus irgendeinem Grund die jeweils andere Endlage
nicht erreichen, so würde nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne in einem nicht
dargestellten Stromkreis das Weichenstellrelais WS2 stromlos geschaltet werden,
das dann mit seinen Kontakten das jeweils angeschaltete Stell-Schütz abschaltet
und damit auch die Stromversorgung für den tX , elsenantrieb unterbricht.
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Hat der Antrieb die neue Endlage erreicht, so wechseln auch die Antriebskontakte
AK2 und AK4. Über den Antriebskontakt AK4 wird das Stell-Schütz WS- stromlos geschaltet;
die Kontakte WS-/1 bis WS-/3 des Stell-Schützes WS- im Stromkreis der Motorwicklungen
7 bis 9 wechseln wieder in die dargestellte Lage und schalten den Antriebsmotor
5 stromlos. Es bildet sich folgender Stromkreis aus: Von U2 über WAM/1, WS2/3, WL/6,
Leitung 4, Antriebskontakt AK4, Antriebskontakt AK1, Leitung 2, WL/4, WAM, WS1/3
nach 0.
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Das Weichenauffahrmelderelais zieht an und öffnet seinen Kontakt WAM/1
im Kurzschlußkreis der Rückstellwicklung R des Weichenstellrelais WS1. Das Weichenstellrelais
WS1 wird daraufhin in die andere stabile Lage gesteuert; seine Kontakte wechseln
wieder in die dargestellte Lage. Außerdem wird in einem nicht dargestellten Stromkreis
das Weichenstellrelais WS2 abgeschaltet, so daß auch dessen Kontakte wieder die
dargestellte Lage einnehmen. Es kommt dabei folgender Stromkreis
zustande;
Von Ul über WS2/1, WS1/1, WAM, WL/4, Leitung 2, Antriebskontakt AK1, Antriebskontakt
AK4, Leitung 4, WL/6, WS2/2, WS1/2 und WU nach 0. Das Weichenüberwachungsrelais
WU zieht wieder an, das Weichenauffahrmelderelais WAM fällt wieder ab. Kontakte
beider Relais melden im nicht dargestellten Meldestromkreis den ordnungsgerechten
Betriebszustand der zu überwachenden Weiche.
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Entsprechende Schaltabläufe ergeben sich beim Umstellen der Weiche
von "Minus" nach "Plus". In diesem Fall wird vom Stellwerk her das Stell-Schütz
WS+ angesteuert, das mit seinen Kontakten WS+/1 bis WS+/3 den Antriebsmotor 5 bis
zum Erreichen der neuen Endlage an Spannung legt.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich
die zu steuernde und zu überwachende Weiche in einer Entfernung vom Stellwerk, die
so groß ist, daß die auf den zum Weichenantrieb führenden Leitungen induzierten
Störspanungen ein Ansprechen einzelner Relais zum Steuern und Überwachen des Weichenantriebes
bewirken können bzw. Spannungsüberschläge an stellwerks- und weichenseitigen Einrichtungen
nicht mehr mit Sicherheit ausgeschlossen werden können. Um ein ungewolltes Betätigen
der Relais zur Unzeit zu vermeiden, sind die zum Weichenantrieb führenden Leitungen
durch Trennübertrager 10, 11 bzw. 12, 13 und 14, 15 in kürzere in sich geschlossene
Leiterschleifen aufgetrennt, in denen die induzierten Störspannungen unterhalb einer
vorgegebenen zulässigen Größe liegen.
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Es ist wiederum angenommen, daß der Weichenantrieb die Plus-Lage einnimmt,
aus der er in die Minus-Lage umgesteuert werden soll. Bei in Plus-Lage befindlichem
Weichenantrieb ist folgender Stromkreis geschlossen: Von U1 über WS2/1, WS1/1, WAM,
WL/1, Primärwicklung des Trennübertragers 12, WL/3 nach 0. Ze an der Primärwicklung
des Trennübertragers 12 anliegende Spannung gelangt über die in sich geschlossene
Leiterschleife aus Sekundärwicklung des Trennübertragers 12, Leitungen 17 und 18
und
Primärwicklung des Trennübertragers 13 auf die Sekundärwicklung des Trennübertragers
13. Die dort anliegende Spannung liegt über die Antrieb skont akte AK2 und AK3 auch
an der Sekundärwicklung des Trennübertragers 11 an. Von dort aus gelangt sie über
die in sich geschlossene Leiterschleife aus Primärwicklung des Trennübertragers
11, Leitungen 16 und 17 und Sekundärwicklung des Trennübertragers 10 auf die Primärwicklung
des Trennübertragers 10 und von dort über WL/3 und WL/2, WS2/2, WS1/2 zum Weichenüberwachungsrelais
WU. Das Weichenüberwachungsrelais WU ist somit erregt und zeigt in einem nicht dargestellten
Melde stromkreis den ordnungsgerechten Betriebszustand der zu überwachenden Weiche
an.
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Sobald nach dem Auslösen eines Umstellbefehles für die Weiche die
Weichenstellrelais WS1 und WS2 umgesteuert worden sind, schließt sich folgender
Stromkreis: Von U2 über WAM/1, WS2/3, WL/6, Primärwicklung des Trennübertragers
14 und WL/5 nach 0.
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Die an der Primärwicklung des Trennobertragers 14 liegende Spannung
gelangt über die Leiter schleife aus Sekundärwicklung des Trennübertragers 14, Leitungen
18 und 19 und Primärwicklung des Trennübertragers 15 auf die Sekundärwicklung dieses
Trennübertragers. Die dort abgreifbare Spannung reicht aus, um über den Antriebskontakt
AK2 und die Verbindungsleitung 6 das Stell-Schütz WS- zum Anzug zu bringen. Die
Kontakte dieses Stell-Schützes im Stromkreis der Motorwicklungen 7 bis 9 wechseln
daraufhin ihre Lage und der Weichenantrieb wird aus der Plus- in die Minus-Lage
umgestellt. Hierbei wechseln zunächst die Antriebskontakte AK1 und AK3 ihre Lage,
was jedoch vorerst ohne Bedeutung bleibt.
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Hat der Antrieb seine neue Endlage erreicht, wechseln auch die Antriebskontakte
AK2 und AK4 ihre Lage. Der Antriebskontakt AK4 schließt das Stell-Schütz WS- kurz,
das daraufhin mit seinen Kontakten WS-/1 bis WS-/3 den Stromkreis für die Motorwicklungen
7 bis 9 des Weichenantriebes 5 auftrennt. Die an der Sekundärwicklung des Trennübertragers
15 anliegende Spannung liegt nach dem Schließen der Antriebskontakte AK4
und
AK1 auch an der Sekundärwicklung des Trennübertragers 13.
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Sie gelangt von dort über die in sich geschlossene Leiterschleife
aus Primärwicklung des Trennübertragers 13, Leitungen 17 und 18 und Sekundärwicklung
des Trennübertragers 12 auch auf die Primärwicklung dieses Trennübertragers. Die
dort abgreifbare Spannung bewirkt über WL/4 und WL/5 sowie WS1/3 ein Anziehen des
Weichenauffahrmelderelais WAM. Über WAM/1 wird der Kurz schluß stromkreis für die
Rückstellwicklung des Weichenstellrelais WS1 aufgetrennt, so daß dieses Relais wieder
in die dargestellte Lage umgesteuert wird. In einem nicht dargestellten Stromkreis
wird auch das Weichenstellrelais WS2 wieder in die dargestellte Lage zurückgestellt.
Die Kontakte beider Relais wechseln dabei wieder in die dargestellte Lage zurück.
Nach dem Wechsel der Kontakte bildet sich folgender Stromkreis aus: Von U1 über
WS2/1, WS1/1, WAM, WL/4, Primärwicklung des Trennübertragers 12 und WL/5 nach 0.
Die an der Primärwicklung des Trennübertragers 12 anliegende Spannung gelangt über
die Sekundärwicklung des Trennübertragers 12, die Leitungen 17 und 18 und die Primärwicklung
des Trennübertragers 13 auf die Sekundärwicklung dieses Trennübertragers.
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Von dort gelangt sie über die Antriebskontakte AK1 und AK4 auch auf
die Sekundärwicklung des Trennübertragers 15. Die an der Sekundärwicklung des Trennübertragers
15 anliegende Spannung gelangt über die Primärwicklung des Trennübertragers 15 und
die Leitungen 18 und 19 auf die Sekundärwicklung des Trennübertragers 14 und von
dort auf die Primärwicklung des Trennübertragers 14. Die an der Primärwicklung des
Trennübertragers 14 abgreifbare Spannung gelangt über die Kontakte WL/5 und WL/6,
WS2/2 und WS1/2 auf das Weichenüberwachungsrelais WU. Das Weichenüberwachungsrelais
WU zieht an und meldet gemeinsam mit dem abgefallenen Weichenauffahrmelderelais
WAM den ordnungsgerechten Betriebszustand der zu überwachenden Weiche an.
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Im folgenden sei angenommen, daß die Weiche aus der Plus-Lage aufgefahren
wird. Hierbei wechseln die Antriebskontakte AK1 und AK3 ihre Lage. Es bildet sich
folgender Stromkreis:
Von U1 über WS2/1, WS1/1, WAM, WL/1, Primärwicklung
des Trennübertragers 12 und WL/3 nach 0. Über die Sekundärwicklung des Trennübertragers
12 und die Leitungen 17 und 18 gelangt die an der Primärwicklung des Trennübertragers
12 liegende Spannung auf die Primärwicklung des Trennübertragers 13. Die Sekundärwicklung
des Trennübertragers 13 ist durch die Antriebskontakte 1 und 2 und die Verbindungsleitung
6 kurzgeschlossen. Der dabei fließende Kurzschlußstrom bewirkt ein Ansteigen des
über die Wicklung des Weichenauffahrmelderelais WAM fließenden Stromes, so daß das
Weichenauffahrmelderelais anzieht und im nicht dargestellten Meldestromkreis eine
Störungsmeldung auslösen kann.
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Die vorstehend näher erläuterte Anordnung zum Steuern und Überwachen
von Weichenantrieben zeigt einen Weg, Weichen über beleibig weite Entfernungen von
einem zentralen Stellwerk aus zu steuern und zu überwachen. Die Anzahl der Trennübertrager,
die in die zum Antrieb führenden Leitungtjl einzusetzen ist, richtet sich nach der
Entfernung zwischen Stellwerk und Weiche und nach der Größe der Triebstrombeeinflussung.
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Der besondere Vorteil der offenbarten Anordnung liegt darin, daß mit
Ausnahme der Stell-Schütze gegenüber den bekannten Weichensteuerschaltungen keine
zusätzlichen Relais benötigt werden. Die Trennübertrager können klein gehalten werden,
da sie nicht die hohe Stelleistung für die Antriebsmotore übertragen brauchen. Außerdem
kann für die Speisung der Motore selbst statt Drehstrom auch jede andere örtlich
zur Verfügung stehende Spannungsart verwendet werden. Zur Stromversorgung kann beispielsweise
eine an sämtlichen Weichenantrieben vorbeiführende Ringleitung dienen. Für die Überwachung
der Weiche wird gegenüber den bekannten Weichensteuerschaltungen eine geringere
Leistung benötigt, da durch die kleinen Übertrager und die nicht im Überwachungskreis
liegenden Motorwicklungen die Verluste klein gehalten werden können.
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,chließlich wirkt sich die Tatsache, daß die Relaiskontakte
und
Anschlußvorrichtungen im Stellwerk keine größeren Ströme führen, günstig auf deren
Bauweise aus.
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6 Patentansprüche 2 Figuren