DE2427864A1 - Weichenheizung - Google Patents

Description

Dipl.-lng. G. Schliebs 61 Darnutadt Claudiusweg 17A

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Deutsche Patentamt

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Betrifft: Patent- ciianmeldung Anmelder: Eltra KG. Leicht & Trambauer, Pfungstadt/Hessen

Weichenheizung;

Die Erfindung betrifft eine Weichenheizung mit an den Schienen angeordneten, elektrischen Heizkörpern, mit einem Schneemelder und diesem zugeordnetem Regler mit Stellglied zur Regelung des Heizstromes der Heizkörper.

Weichenheizungen, die in Abhängigkeit von den herrschenden Witterungsverhältnissen durch Temperaturfühler oder Schneemelder gesteuert werden, sind an sich bekannt. Soweit die Temperaturfühler oder Schneemelder unabhängig von den Schienenstrecken bzw. Weichen angeordnet sind, haben diese Einrichtungen den Nachteil, daß die sich durch die Beheizung einstellende Schienentemperatur das Beheizungsmaß nicht beeinflußt. Umgekehrt ist es auch möglich, daß die Wetterverhältnisse im V/eichenfeld eine Weichenbeheizung noch nicht auslösen, aus Schneegebieten kommende Züge aber durch die beim Befahren der Weichen entstehenden Stöße Schnee und Eis abwerfen, wodurch ein späteres Umlegen der Weichen verhindert wird.

Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, bei einer Weichenheizung mit Regelung des Heizstromes der Heizkörper durch

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Für das Auftragsverhältnis gilt die Gebührenordnung der Deutschen Patentanwaitskammer · Gerichtsstand für Leistung und Zahlung: Darmstadt

Gespräche am Fernsprecher haben keine rechtsverbindliche Wirkung I

Brief vom Blaff 2 Dipl.-Ing. 6. Schliebs

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einen Temperaturfühler - einen Halbleiter, ein Thermoelement o.dgl., diesen im Weichenzungenbereich anzuordnen und mit einer Schiene in Kontakt zu bringen, außerdem den Temperaturfühler mit einem eigenen Regelkreis und Stellglied für den iieizstrom in einem gemeinsamen Gehäuse anzuordnen (!U-T-Oo 2 215 554).

Die Erfindung stellt sich die üufgabe, in ähnlicher Weise eine „eichenheizung der eingangs genannten Art - mit einem Ddmeemelder anstelle eines oder zusätzlich zu einem Temperaturfühler - auszubilden. Elektronische Schneemelder haben gegenüber Temperaturfühlern den Vorteil, daß sie schneller und direkt auf Schnee ansprechen. Die Schwierigkeit besteht im Bahnbetrieb jedoch darin, daß bekannte S dme em eld er, deren Punktion auf einer Widerstandsänderung (zwischen zwei Elektroden) oder auf einer Indukfcionsänderung (Spule) beruht, auch auf einfallende Verunreinigungen ansprechen und deshalb außerhalb des Schienenbereichs und in einiger Höhe über dem Erdboden angebracht werden müssen, so daß die !Regelung, wie eingangs erwähnt, nur unvollständig ist.

Die Erfindung löst die Aufgabe unter Verwendung eines kapazitiven Schneemelders und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein das Ausgangssignal eines Frequenzgenerators bestimmender offener Plattenkondensator als Fühler eines Meßgliedes im Weichenzungenbereich angeordnet ist und mit einer Schiene in wärmeleitendem Kontakt steht„ Es wurde gefunden, daß sich die Kapazität eines Plattenkondensators bei Anwesenheit von Eis oder Schnee zwischen seinen Platten in signifikanter Weise gegenüber der Anwesenheit von Verunreinigungen wie Eisen- und Gesteinsstaub, Sand u.dgl. ändert, so daß Fehlauslösungen der Weichenheizung nicht auftreten» Vorteilhaft wird der Plattenkondensator zwischen Stammschiene und Weichenzunge oder vor der Zungenspitze an der Schieneninnenseite zwischen den Schienenstützknaggen angeordnet. In jedem Fall steht er mit der beheizten Schiene in wärmeleitendem Kontakt

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und taut im Gefolge einer Weichenheizung ab; es liegt also ein geschlossener Regelkreis vor.

Vorteilhaft wird die Frequenz des Ausgangssignales des Frequenzgenerators, in dessen frequenzbestimmendem Kreis der Plattenkondensator liegt, mit einer festen Frequenz in einer Mischschaltung verglichen, die I)ifferenzfrequenz ausgesiebt und gleichgerichtet, und die so gewonnene Gleichspannung steuert einen Nullspannungsschalter, dessen Ausgang über eine Impedanzstufe ein im Heizkreis liegendes Stromtor als Stellglied schaltet.

In Y/e it er bildung der Erfindung läßt sich auch die Forderung erfüllen, daß die Weichenheizung erst bei Erreichen einer vorgegebenen Schneehöhe im Plattenkondensator - die bestimmten Schneeverhältnissen im Weiehenbereich entspricht - eingeschaltet wird und erst wieder ausgeschaltet wird, wenn der Schnee im Plattenkondensator auf eine minimale Höhe oder ganz abgetaut ist. Diese Forderung setzt eine zusätzliche Schalthysterese voraus, die bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung durch einen Schwellwertschalter erhalten wird, der in den Meßkreis des Schneemelders eingeschaltet ist. Das zur Regelung zur Verfugung stehende Signal ist jetzt abhängig von einer maximalen und minimalen Schneehöhe im Plattenkondensator.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel und anhand einer Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:

Figo 1 einen Schnitt durch die Stammsehiene einer Weiche mit angebautem Regler an der Außen- und Plattenkondensator an der Innenseite;

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung des Reglers;

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Brief vom Blatt 4 DipL-lng. O. IdilidM

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Fig. 3 das Ersatzschaltbild des in Fig. 1 dargestellten

Plattenkondensators und im Diagramm dessen Kapazitätsänderung in Abhängigkeit von der Schneehöhe zwischen seinen Platten.

Gemäß Figo 1 ist an der Stammschiene 1 ein Anschlußkasten 2 mit einem Deckel 3 mit Kühlrippen befestigt, der Raum für einen Klemmstein 4 und die Baugruppen der Schaltungsanordnung gem. Fig. 2 hat. An den Plattenkondensator 7, dessen Platten 7.1 in einen Isolator 7< >2, z.B. in ein Kunstharz eingebettet sind, ist eine Wärmeleitbrücke 5 zum Schienenfuß angesetzt.

Die vorgegebenen Abmessungen an der Weiche und der verfügbare Raum im Anschlußkasten 2 bestimmen die Abmessungen des Plattenkondensators 7 und die Oszillatorfrequenz, von deren Höhe die Abmessungen der Schaltungselemente der Schwingkreise, der Mischstufe und etwaiger Filter abhängen.

In einer Versuchsausführung ließen die vorgegebenen Abmessungen einen Plattenabstand von 4 cm und eine Plattenhöhe von 3 cm zu; die Plattenlänge wurde mit 11 cm frei gewählt. Aufgrund der durch den Isolator 7.2 bedingten Teilkapazitäten erreichte der Kondensator 7 nur 2/3 der Kapazität eines iuftkondensators, d.i. im Beispiel etwa 0,7 pF. Dennoch ändert sich die Kapazität um den Faktor 10, wenn der ganze Raum zwischen den Platten mit Eis (£ = 16) ausgefüllt ist.

In dem Blockschaltbild nach Fig. 2 ist ein kapazitiv gesteuerter Oszillator mit 11 und ein fester Oszillator mit 12 bezeichnet. Aus der Meßfrequenz f_ffl und der Vergleichsfrequen« f wird in einer Mischstufe 13 die DifferenzfrequeneΔ £ gebildet. In der erwähnten Verauchsausführung wurde eine Frequenz von 30 MHz gewählt} bei dieser werden die Schaltungselemente, insbesondere die Spulen, hinreichend klein. Andererseits

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Brief vom Blatt 5 Dipl.-Ing. O. Sdilfebs

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las-sen sich die notwendige Frequenzkonstanz bei Temperaturschwankungen und eine hinreichend konstante Schwingungsamplitude im Bereich der Frequenzänderung, die bei der angegebenen Kapazitätsänderung etwa 1:3»5 betrug, noch mit geringem Schaltungsaufwand erreichen. Die Frequenz/4 f am Ausgang der Mischstufe 13 ändert sich also zwischen O und max. 10 MHz.

Die Differenzfrequenz/}£ wird in der Gleichrichterstufe 14-gleichgerichtet, und die gleichgerichtete Spannung U_ wird auf den Eingang des Schwellwertschalters 15 gegeben, dessen Ausgangsspannung U in Abhängigkeit von der Größe der Ein-

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gangsspannung U_ die zwei verschiedenen Zustände annehmen kann: entweder die von dem Stromversorgungsteil 18 gelieferte Betriebsspannung U^ oder einen kleineren Wert.

Die Ausgangsspannung U wird auf den Eingang des Nullspannungs-

schalters 16 gegeben, an dessen Ausgang Triggerimpulse entstehen, mit denen der nachfolgende Stromschalter 17 im Heizstromkreis der Weichenheizkörper, vorzugsweise ein Triac, jeweils im Nulldurchgang der Wechselstromphase gezündet wird. Dadurch werden Funkstörungen im Hochfrequenzbereich vermieden.

Die Schaltungen der einzelnen Stufen der Schaltungsanordnung brauchen nicht im einzelnen angegeben zu werden: Dem Fachmann stehen nach der Funktionsbeschreibung verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Die Ausführung kann noch verfeinert werden, z.B. durch eine Ausfilterung der" beiden Oszillatorfrequenzen f_m und f in der Mischstufe 13 und/oder durch ein bezüglich seiner Grenzfrequenz einstellbares Tiefpaßfilter im Eingang der Gleichrichterstufe 14. Vorteilhaft ist auch eine Sicherheit sschaltung in der Stufe 16, die bei Kurzschluß oder Unterbrechung der Schleife zum Plattenkondensator den Nullspannungsschalter sperrt und ein Alarmsignal im Stellwerk auslöst.

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Claims (6)

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   Pat entansprüche

   Weichenheizung mit an den Schienen angeordneten elektrischen Heizkörpern, mit einem Schneemelder und diesem zugeordnetem Regler mit Stellglied zur Regelung des Heizstromes der Heizkörper, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Ausgangssignal eines Frequenzgenerators (11) bestimmender offener Plattenkondensator (7) als Fühler eines Meßgliedes im Weichenzungenbereich angeordnet ist und mit einer Schiene (1) in wärmeleitendem Kontakt steht.
2. 2. Weichenheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenkondensator zwischen Stammschiene und Weichenzunge an der Schieneninnenseite zwischen den Schienenstützknaggen angeordnet ist.
3. 3. Weichenheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenkondensator vor der Zungenspitze an der Schieneninnenseite angeordnet ist.
4. 4. Weichenheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Meßkreis des Schneemelders ein Schwellwertschalter (15) eingeschaltet ist.
5. 5. Weichenheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem den Plattenkondensator (7) tragenden Isolator (7,2) eine Wärmeleitbrücke (5) zum Schienenfuß angesetzt ist.
6. 6. Weichenheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler des Meßgliedes, der Meßkreis des Schneemelders und das Stellglied eine mechanische Einheit bilden.

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