DE2427864C3 - Weichenheizung - Google Patents

Description

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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 Weichenfeld 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 einen Temperaturfühler - einen Halbleiter, ein Thermoelement od. dgl., diesen im Weichenzungenbereich anzuordnen und mit einer Schiene in Kontakt zu bringen, außerdem den Temperaturfühler mit einem eigenen Regelkreis und Stellglied für den Heizstrom in einem gemeinsamen Gehäuse anzuordnen (deutsche Offenlegungsschrift 2215554).

Elektronische Schneemelder haben gegenüber Temperaturfühlern jedoch den Vorteil, daß sie schneller und direkt auf Schnee ansprechen. Die Schwierigkeit besteht im Bahnbetrieb jedoch darin, daß bekannte Schneemelder, deren Funktion auf einer Widerstandsänderung (zwischen zwei Elektroden) oder auf einer Induktionsänderung (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.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Weichenheizung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie sowohl durch die im Bodenbereich der Weiche herrschenden Schnee- und Eisverhältnisse als auch durch die herrschende Schienentemperatur beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein das Ausgangssignal eines Frequenzgenerators bestimmender nach oben zur Atmosphäre offener Plattenkondensator als Fühler eines Meßgliedes im Bodenbereich der Weichenzunge 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 w ie Eisen- und Gesteinsstaub, Sand u. dgl. ändert, so daß Fehlauslösungen der Weichenheizung nicht auftreten. Dadurch, daß der Plattenkondensator mit der beheizten Schiene in wärmeleitendem Kontakt steht, taut er im Gefolge einer Weichenheizung ab; es liegt also ein geschlossener Regelkreis vor und eine Beeinflussung der Weichenheizung ist sowohl von der herrschenden Schienentemperatur als auch von den herrschenden Schnee- und Eisverhältnissen im Bodenbereich der Weiche gegeben.

Vorteilhaft wird der Plattenkondensator zwischen Stammschiene und Weichenzunge oder vor der Zungenspitze an der Schieneninnenseite zwischen den Schienenstützknaggen angeordnet.

Vorteilhaft wird die Frequenz des Ausgangssignals des Frequenzgenerators, in dessen frequenzbestimmendem Kreis der Plattenkondensator liegt, mit einer festen Frequenz in einer Mischschaltung verglichen, die Differenzfrequenz 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 Weiterbildung der Erfindung läßt sich auch die Forderung erfüllen, daß die Weichenheizung erst bei Erreichen einer vorgegebenen Schneehöhe im Plattenkondensator - die bestimmten Schneeverhältnissen im Weichenbereich 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 Verfügung stehende Signal ist jetzt abhängig von einer maximalen und minimalen Schneehöhe im Plattenkondensator.

In Ausgestaltung der Erfindung ist an einem den Plattenkondensator tragenden Isolator eine Wärmeleitbrücke zum Schienenfuß angesetzt.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel und an Hand einer Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch die Stammschiene einer Weiche mit angebautem Regler an der Außen- und Plattenkondensator an der Innenseite,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung des Reglers.

Gemäß Fig. 1 ist an der Stammschiene 1 ein Anschlußkasten 2 mit einem Deckel 3 mil Kühlrippen befestigt, der Raum für einen Klemmstein 4 und die Baugruppen der Schaltungsanordnung gemäß 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. Auf Grund der durch den Isolator 7.2 bedingten Teilkapazitäten erreichte der Kondensator 7 nur ²/₃ der Kapazität eines Luftkondensators, 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 (ε = 16) ausgefüllt ist.

In dem Blockschaltbild nach Fig. 2 ist ein kapazitiv gesteuerter Oszillator als Frequenzgenerator mit 11 und ein fester Oszillator mit 12 bezeichnet. Aus der Meßfrequenz /_m und der Vergleichsfrequenz /_v wird in einer Mischstufe 13 die Differenzfrequenz Af gebildet. In der erwähnten Versuchsausführung wurde eine Frequenz von 30 MHz gewählt; bei dieser werden die Schaltungselemente, insbesondere die Spulen, hinreichend klein. Andererseits lassen 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 Af am Ausgang der Mischstufe 13 ändert sich also zwischen 0 und maximal 10 MHz.

ίο Die Differenzfrequenz Af wird in der Gleichrichterstufe 14 gleichgerichtet, und die gleichgerichtete Spannung l/₌ wird auf den Eingang des Schwellwertschalters 15 gegeben, dessen Ausgangsspannung U_a in Abhängigkeit von der Größe der Eingangsspannung IL, die zwei verschiedenen Zustände annehme η kann: entweder die von dem Stromversorgungsteil 18 gelieferte Betriebsspannung U_g oder einen kleineren Wert.

Die Ausgangsspannung U_a wird auf den Eingang

so des Nullspannungsschalters 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

as 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 heiden Oszillatorfrequenzen f_m und /_v in der Mischstufe 13 und/oder durch ein bezüglich seiner Grenzfrequenz einstellbares Tiefpaßfilter im Eingang der Gleichrichterstufe 14. Vorteilhaft ist auch eine Sicherheitsschaltung, die bei Kurzschluß oder Unterbrechung der Schleife zum Plattenkondensator den Nullspannungsschalter 16 sperrt und ein Alarmsignal im Stellwerk auslöst.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. 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 nach oben zur Atmosphäre offener Plattenkondensator (7) als Fühler eines Meßgliedes im Bodenbereich der Weichenzungen angeordnet ist und mit einer Schiene in wärmeleitendem Kontakt steht

2. Weichenheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenkondensator (7) zwischen Stammschiene (1) und Weichenzunge an der Schieneninnenseile zwischen den Schienenstützknaggen angeordnet ist.

3. Weichenheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenkondensator vor der Zungenspitze an der Schieneninnenseite zwischen den Schienenstützknaggen angeordnet ist.

4. Weichenheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Meßkreis des Schneemeiders ein Schwellwertschalter (15) eingeschaltet ist.

5. Weichenheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem den Plattenkondensator (7) tragenden Isolator (7.2) eine Warmeleitbrücke (5) zum Schienenfuß angesetzt ist.