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Sicherungstechnische Fernwirkeinrichtung Die Erfindung betrifft eine
sicherungstechnische Fernwirkeinrichtung mit einer Gebereinrichtung, die in Wirkstellung
den Betrag eines sie durchfließenden Betriebsstromes gegenüber einem vorgegebenen
Betriebsruhestrom verändert.
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Gebereinrichtungen dieser Art können in ihrer einfachsten Ausführungsform
aus einem in Wirkstellung öffnenden oder schließenden Schaltkontakt in einem Meldestromkreis
bestehen.
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Als Gebereinrichtung kann auch ein Widerstand verwendet werden, der
seinen Betrag bei Beeinflussung ändert. Ferner ist es möglich, daß die Gebereinrichtungen
beispielsweise als berührungslos beeinflußbarer Näherungsschalter mit einem Oszillator
ausgebildet sind, dessen Schwingungsamplitude durch sich nähernde Teile verändert
wird; auch hierbei ändert sich die Stromaufnahme der Gebereinrichtung gegenüber
ihrem Betriebsruhestrom.
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Derartige Gebereinrichtungen werden beispielsweise im Eisenbahnwesen
als sogenannte Schienenkontakte verwendet. Sie dienen dazu, das Vorüberlaufen eines
Fahrzeugrades an einer Zählstelle zu erkennen und bei Wirkstellung eine diesbezüg
liche Information "gefährlicher Zustand" an eine nachgeschaltete Uberwachungseinrichtung
weiterzugeben. Ein Defekt der Gebereinrichtung, der Melde einrichtung oder der Leitungen
zwischen Gebereinrichtung und Meldeeinrichtung stellt für den Eisenbahnbetrieb ebenfalls
einen gefährlichen Zustand dar, weil die Wirkstellung der Gebereinrichtung nicht
mit Sicherheit festgestellt werden kann. Daher ist es zweckmäßig, Defekte in gleicher
Weise wie eine Beeinflussung der Gebereinrichtung sicherungstechnisch anzuzeigen.
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So ist z.B. aus der DT-PS 1 530 466 eine Überwachungsein richtung
für Leitungen in Eisenbahnanlagen mit Achszählung bekannt, in denen die gleichen
Leitungen zur zentralen Gleichstromspeisung der Zählstelle (Gebereinrichtung) und
zur Übertragung von Wechselstromzählimpulsen nach der Zentrale (Meldeeinrichtung)
dienen. Dabei wird die Information von der Zählstelle als Wechselstromsignal einem
Anzeigegerät zugeführt. Zusätzlich wird die Gleichstromversorgung mittels einer
überwachungseinrichtung kontrolliert.
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Es können sowohl Achszählimpulse als auch Gleichstromversorgungsstörungen
festgestellt werden; da aber gesonderte Anzeigegeräte und Überwachungseinrichtungen
erforderlich sind, ist hierzu ein erheblicher Aufwand an technischen Mitteln nötig.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fernwirkeinrichtung
zu schaffen, die es gestattet, die Wirkstellung einer Gebereinrichtung und sämtliche
gefahrbringenden Störungsfalle durch eine einzige Melde einrichtung festzustellen;
diese Fernwirkeinrichtung soll den im Eisenbahnwesen üblichen hohen Anforderungen
in bezug auf Sicherheit und Zuverlässigkeit genügen.
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kiese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Meldeeinrichtung
eine an sich bekannte Überwachungseinrich tung für die Amplitude eines Gleichstromes
verwendet ist, die aus mindestens einem magnetischen Speicherkern mit nahezu rechteckförmiger
Hystereseschleife besteht und bei der ein Taktgenerator über mindestens eine Steuerwicklung
jeden Speicherkern zwischen seinen Remanenzlagen hin- und herschaltet, solange der
über eine Vormagnetisierungswicklung jedem Speicherkern zugeführte Betriebs strom
der Gebereinrichtung vom Betriebsruhestrom nur bis zu einem vorgegebenen Höchstbetrag
abweicht, wobei die durch das Ummagnetisieren in mindestens einer Ausgabewicklung
der Speicherkerne induzierten Impulse den gefahrlosen Zustand der Fernwirkeinrichtung
kennzeichnen.
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Nach einer Ausbildung der Erfindung sind für die Meldeeinrichtung
zwei Speicherkerne vorgesehen, die mittels Steuerwicklungen vom Taktgenerator im
Gegentakt zwischen ihren Remanenzlagen hin- und herschaltbar sind.
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Dabei kann jeder Speicherkern eine zusätzliche Kompensationswicklung
haben, die einen einstellbaren und von der Betriebsspannung der Fernwirkeinrichtung
abhängigen Strom führt. Durch das gegenphasige Ummagnetisieren der beiden Speicherkerne
werden Spannungsimpulse in den Vormagnetisierungs-, Ausgabe- und Kompensationswicklungen
induziert.
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Die einander entsprechenden Wicklungen der beiden Speicherkerne können
dann so in Reihe geschaltet werden, daß sich die entstehenden Spannungsimpulse entweder
kompensieren oder addieren. Hierdurch kann in einfacher Weise ohne zusätzliche Filtermaßnahmen
eine weitgehende Kompensation von störenden Taktimpulsen im Vormagnetisierungs-
und Kompensationsstromkreis erreicht werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 eine sicherungstechnische Fernwirkeinrichtung mit
einem Näherungsschalter als Gebereinrichtung und einer an sich bekannten Uberwachungseinrichtung
mit einem Ringkern als Meldeeinrichtung, Fig. 2 als Melde einrichtung eine Uberwachungseinrichtung
mit zwei Ringkernen.
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In Fig. 1 ist als Gebereinrichtung der Fernwirkeinrichtung ein an
sich bekannter Näherungsschalter N dargestellt. Zur Wirkungsweise der einzelnen
Bauelemente sei folgendes bemerkt: Durch den aus dem Widerstand R1 und der Diode
D bestehenden Zweig der Schaltung wird der Arbeitspunkt für den
Transistor
T eingestellt. Das Schwingen der Anordnung wird durch induktive Kopplung von Basis-Emitter-Kreis
und Emitter-Kollektor-Kreis mittels der angezapften Spule L bewirkt.
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Die Schwingfrequenz wird durch die Parallelschaltung von Spule L und
Kondensator C2 bestimmt. Der Widerstand R2 dient zur Strombegrenzung. Der Kondensator
C1 schlie'ßt die hochfrequenten Schwingungen auf der Gleichstromzuführung kurz.
Bei nicht beeinflußtem Näherungsschaltcr fließt der Betriebsruhestrom J1. Nähert
sich der Spule L, die im allgemeinen in einem offenen Schalenkern liegt, in Richtung
auf die offene Seite hin ein Metallteil, z.B. ein Fahrzeugrad, so wird der Schwingkreis
durch Wirbelströme so stark bedämpft, daß die Schwingungen aussetzen. Der Betriebsstrom
J des Näherungsschalters sinkt dabei auf einen Betriebsstrom J2< J1.
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Bei einem solchen Näherungsschalter sind folgende Defekte denkbar,
bei denen sich der Betriebsstrom J auf- Werte einstellt, die um bestimmte Beträge
vom Betriebsruhestrom J1 bzw. dem in Wirkstellung der Gebereinrichtung sich einstellenden
Betriebsstrom J2 abweicht: Betriebsstrom J Kurz schluß von Cl J >J1 Unterbrechung
von C1 HF-Störungen auf der Zuleitung,keine Gefahr Unterbrechung von Rl J<J2
Unterbrechung von R2 J < J2 Unterbrechung von T J#J2 Kurzschluß von T J Unterbrechung
von D J Kurzschluß von D J#J2 Unterbrechung von C2 J = J2
Kurzschluß
von C2 J = J2 Unterbrechung von L J 7 J1 (zwischen D und Emitteranzapfung) Unterbrechung
von L J < J2 (zwischen Emitteranzapfung und C2) Kurzschluß von L J = J2 Es zeigt
sich, daß ein auftretender Defekt des Näherungsschalters N stets eine Abweichung
des Betriebsstromes J vom Betriebsruhestrom J1 bewirkt. Näherungsschalter mit nach
anderen Grundschaltungen arbeitenden Oszillatoren lassen sich ebenfalls so aufbauen,
daß der Betriebs strom J1 nur dann fließt, wenn der Näherungsschalter fehlerfrei
und unbeeinflußt ist.
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Für die Versorgungsleitung zwischen Näherungsschalter N und Überwachungsschaltung
Ul sind folgende Defekte denkbar: Betriebsstrom J Bruch der Versorgungsleitung J
< J2 Kurzschluß der Versorgungsleitung J> J1 Auch diese Defekte werden von
der Überwachungsschaltung U1 erkannt.
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Zur Überwachung des Betriebs stromes J des Näherungsschalters N und
gleichzeitig zur Meldungsabgabe dient in Fig. 1 eine Überwachungseinrichtung bestehend
aus einer Uberwachungsschaltung U1, einer Melde schaltung M und einer Stromversorgung
S. Die Stromversorgung S liefert den benötigten Betriebsstrom J. Der Betriebs strom
des Näherungsschalters N fließt über die Vormagnetisierungswicklung W1 des Ringkernes
RK1.
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Bei unbeeinflußtem Näherungsschalter stellt sich der Betriebsruhestrom
J1 ein. Außerdem wird von der Stromversorgung S über einen Vorwiderstand RK ein
Kompensationsstrom über eine Kompensationswicklung W2 des Ringkernes RK1 geführt,
der so bemessen ist, daß sich die vom Betriebsruhestrom J1 und die vom Kompensationsstrom
im Ringkern RK1 erzeugten magnetischen
Feldstärken bei beeinflußtem
Näherungsschalter und ordnungsgerechtem Betriebszustand der Fernwirkeinrichtung
kompensieren. Ein von der Stromversorgung S gespeister Taktgenerator TG schaltet
in einem vorgegebenen Takt abwechselnd positives Potential an seine beiden Ausgänge
und erzeugt mittels der Steuerwicklungen W3 und W4 im Ringkern RK1 eine im vorgegebenen
Takt ihre Richtung vertauschende magnetische Feldstärke, deren Betrag um eine Soll-Feldstärke
größer ist als die koerzitive Feldstärke des Ringkernes RK1. Die Gleichstrombelastung
für die Stromversorgung S durch den Taktgenerator TG ist somit nahezu konstant.Der
Ringkern RK1 ist mit einer Ausgabewicklung W5 versehen, die beim Ummagnetisieren
des Ringkernes RK1 durch die Taktimpulse des Taktgenerators TG Impulse an die nachgeschaltete
Meldeschaltung M weiterführt. In ihr werden Impulse der Ausgabewicklung W5 des Ringkernes
RK1 einem Verstärker V zugeführt, der ebenfalls von der Stromversorgung S gespeist
ist. Die verstärkten Impulse werden über einen Transformator TR einem Gleichrichter
G zugeführt, der ein Melderelais R speist. Wenn sich die durch den Betriebs strom
J und die durch den Kompensationsstrom im Ringkern RK7 erzeugten magnetischen Feldstärken
nur bis auf eine Differenzfeldstärke kompensieren, erfolgt, sobald der Betrag der
Differenzfeldstärke den Betrag der Soll-Feldstärke überschreitet, keine Ummagnetisierung
des Ringkernes RK1 im Takt des Taktgenerators TG mehr. Die beim Ummagnetisieren
des Ringkernes RK1 sowohl in der Vormagnetisierungswicklung Wl als auch in der Kompensationswicklung
W2 auftretenden Impulse werden durch in den Kompensationsstromkreis wie auch in
den zu überwachenden Betriebsstromkreis des Näherungsschalters N geschaltete Drosseln
DR1 und DR2 wechselstrommäßig abgeblockt.
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Bei unbeeinflußtem Näherungsschalter N und ordnungsgemäßem Betriebszustand
der Fernwirkeinrichtung ist das
Relais R ständig erregt und kennzeichnet
damit den gefahrenlosen Zustand der Einrichtung. Spricht der Näherungsschalter N
an oder tritt einfi?der vorgenannten Defekte oder eine Störung auf, dann ändert
sich der Wert des Betriebsstromes und die über die Wicklungen W1 und W2 des Ringkernes
RK1 fließenden Ströme erzeugen Feldstärken, die sich nicht mehr vollständig kompensieren0
Von einer voniahlbaren Größe der sich ergebenden Differenzfeldstärke an können die
Taktimpulse des Taktgenerators TG dlnRingkern RK1 nicht mehr ummagnetisieren und
das Relais R fällt ab. Es wechselt dabei in die dem Zustand "Gefahr" zugeordnete
Lage.
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Fig. 2 zeigt eine besonders vorteilhafte Ubenzachungsschaltung U2,
die an die Stelle der Uberwachungsschaltung Ul treten kann. Zusätzlich zum Ringkern
RK1 ist ein zweiter Ringkern RK11 vorgesehen, der ebenfalls eine Vorrnagnetisierungswicklung
Wil, eine Kompensationswicklung W22, Steuerwicklungen W33 und W44 sowie eine Ausgabewicklung
W55 enthält. Die Kompensationswicklungen W2 und W22 und die Vormagnetisierungswicklungen
W1 und W11 der beiden Ringkerne RK1 und RK11 haben jeweils gleichen Wicklungssinn.
Die Steuerwicklungen W3 und W4 sowie die entsprechenden Steuerwicklungen W33 und
W44 der Ringkerne RK1 und RK11 haben dagegen entgegengesetzten Wicklungssinn. Sie
werden vom Taktstrom so durchflossen, daß dann, wenn die beiden Ringkerne RK1 und
RK11 ummagnetisiert sind, beide Ringkerne RK1 und RK71 stets verschiedene Remanenzlagen
haben. Die Ausgabewicklungen W5 und W55 der Ringkerne RK1 und RK11 haben entgegengesetzten
Wicklungssinn und sind so zusammengeschaltet, daß sich die in ihnen beim Ummagnetisieren
durch die Taktimpulse induzierten Spannungen addieren. Ile Vormagnetisierungswicklungen
W1 und Wil und die Kompensationswicklungen W2 und W22 sind so geschaltet,
daß
sich die in ihnen beim Ummagnetisieren der Ringkerne RK1 und RK11 durch die Taktimpulse
des Taktgenerators TG induzierten Spannungen kompensieren. Rückwirkungen auf den
Näherungsschalter N sind damit ausgeschlossen. Somit kann auf Drosseln DR1 md DR2,
wie sie in der Überwachungseinrichtung Ul nach Fig. 1 vorgesehen sind, verzichtet
werden.