DE2623967B2

DE2623967B2 - Phasensynchron gesteuerter Gleisstromkreisempfänger

Info

Publication number: DE2623967B2
Application number: DE2623967A
Authority: DE
Inventors: Alan Clifford Dipl.-Ing. 7015 Muenchingen Knight
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1976-05-28
Filing date: 1976-05-28
Publication date: 1979-02-01
Also published as: YU131477A; YU39803B; ES459217A1; CA1076241A; DE2623967A1; DE2623967C3; US4089495A

Description

Die Erfindung betrifft einen signaltechnisch sicheren Gleisstromkreisempfänger mit mindestens einem Synchrondemodulator, mindestens einem Tiefpaßfilter und nachgeschalteten Schwellwertschaltern.

Zur Auswertung von Gleisspannungen in Gleisstromkreisen zur Gleisfreimeldung in Eisenbahnanlagen ist in der DE-OS 22 17 133 ein Empfänger beschrieben, der mehrere Synchrondemodulatoren und nachgeschaltete Tiefpaßfilter enthält, deren Ausgangsspannungen über Schaltstufen Gleisrelais betätigen.

Dabei können die zur Phasendemodulation notwendigen Vergleichsspannungen vorgegebene Phasenunterschiede aufweisen, um eine Freimeldung des Gleisabschnittes in einem bestimmten Bereich der Phasenlage der auszuwertenden Gleisspannung zu erhalten.

Diese Schaltung ermöglicht eine signaltechnisch sichere Gleisfreimeldung, solange die Empfangswechselspannung eine feste Phasenlage zur Vergleichswechselspannung einnimmt. Da die Phasenlage der Vergleichswechselspannung hier fest eingestellt wird, kann sie der aufgrund von Witterungseinflüssen sich ändernden Phasenlage der Empfangswechselspannung nicht folgen und es kommt zu Phasenverschiebungen zwischen beiden Spannungen, die zum Absinken der Gleichspannungssignale an den Ausgängen der Tiefpaßfilter führen. Dieses Absinken ist vor allem bei Gleisslromkreisen großer Länge und bei isolierstoßfreien Gleichstromkreisen möglich und führt zu falschen Gleisbesetzungsmeldungen und damit zur Behinderung des Eisenbahnverkehrs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen signaltechnisch sicheren Gleisstromkreisempfänger zu schaffen, der unempfindlich gegen Phasenunterschiede zwischen Empfangs- und Vergleichswechselspannung ist, der driftfrei arbeitet, keinen großen schaltuiigstechnischen Aufwand erfordert und dennoch die Anforderungen an Trennschärfe und Empfindlichkeit erfüllt, die beispielsweise für einen Einsatz in isolierstoßfreien Gleisstromkreisen bei Verwendung mehrerer nahe beieinanderliegender Frequenzen gestellt werden.

Der Gleisstromkreisempfänger nach der Erfindung

JO ist dadurch gekennzeichnet, daß er eine automatisch arbeitende Phasensynchronsteuerung besitzt, welche die zur Synchrondemodulation notwendige Vergleichswechselspannung in bestimmten Phasenlagen gegenüber der Empfangswechselspannung hält, und daß eine ständige Funktionskontrolle mit Hilfe einer Umtastung dieser bestimmten Phasenlagen stattfindet.

Dadurch ist gewährleistet, daß Empfangs- und Vergleichswechselspannung eine nahezu konstante Phasenlage zueinander einnehmen und ein Absinken der Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters aufgrund von Phasenabweichungen der Empfangswechselspannung nicht nithr vorkommen kann. Zudem wird die gesamte Empfängerschaltung ständig auf ihre Funktionsfähigkeit hin überprüft und Bauteileausfälle sofort erkannt. Eine aufwendige Parallelschaltung mehrerer Synchrondemodulatoren kann daher entfallen.

Eine Ausgestaltung des Gleisstromkreisempfängers nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die automatisch arbeitende Phasensynchronsteuerung digital aufgebaut ist und aus einem ersten Frequenzteiler, einem zweiten Frequenzteiler, einem Taktgenerator und einem Exklusiv-Oder-Gatter zur Steuerung des zweiten Frequenzteilers besteht, daß der erste Frequenzteiler die Vergleichswechselspannung aus einer Senderteilerspannung mit 2ⁿ-facher Frequenz der Empfangswechselspannung gewinnt, deren Frequenz bis auf die Frequenz der Empfangswechselspannung herunterteilt und zusätzlich im Takt einer ersten Steuerfrequenz die vom zweiten Frequenzteiler aus der

to Frequenz des Taktgenerators gewonnen wird, eine Phasenverschiebung um einen bestimmten Winkelbetrag fortlaufend vornimmt, und daß die Abgabe der ersten Steuerfrequenz an den ersten Frequenzteiler verhindert wird, wenn das den zweiten Frequenzteiler steuernde Exklusiv-Oder-Gatter die Antivalenz der Ausgangsspannungen der Schwellwertschalter feststellt.

Dadurch wird eine automatische stufenweise Weiter-

schaltung der Phase der Vergleichswechselspannung bis zu einer gewünschten Phasenlage gegenüber der Empfangsspannung ermöglicht, wobei durch eine digitale Auslegung der Schaltung di>; Driftfreiheit erreicht wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Gleisstromkreisempfängers nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Umtastung der o. g. bestimmten Phaserlagen durch einen Inverter erfolgt, der im Takt einer zweiten Steuerfrefjuenz, die durch einen dritten Frequenztei'er aus der Grundfreqiienz des Taktgenerator gewonnen wird, wirksam bzw. unwirksam geschaltet wird, und daß zur Überwachung der Umtastung an den Ausgängen der Schwellwertschalter diesen je eine monostabile Kippschaltung nachgeschaltet ist, die nur dann über einen Gleichrichter ein Gleisrelais ansteuert, wenn die Ausgangsspannung des zugehörigen Schwellwertschalter mit der Umtastfrequenz pulsiert.

Anhand der F i g. 1 und 2 soll nun die Wirkungsweise eines Ausführungsbeispieles des Gleisstromkreisempfängers nach der Erfindung erklärt werden.

Fig. 1 zeigt einen Gleisstromkreis,

F i g. 2 zeigt die Schaltung eines Gleisstromkreisempfängers nach der Erfindung.

In einem Gehäuse G befinden sich: ein Sender S, zwei Gleisstromkreisempfänger E und eine Relaisgruppe RG, welche von den Gleisstromkreisempfängern E gesteuerte Gleisrelais auf Antivalenz überwacht und eine Frei- oder Besetzungsmeldung auf ein Spurkabel SK und eine Stelltischleitung ST abgibt. Als Eingangsspannung für die Gleisstromkreisempfänger E wird der Spannungsabfall an Abschlußimpedanzen Zi und Z2 des Gleisstromkreises GL verwendet und den Gleisstromkreisempfängern E über Kabel zugeführt. Vergleichsspannungen beziehen die Gleisstromkreisempfänger über Verbindungsieitungen V vom Sender 5. Wird der Gleisstromkreis, z. B. durch eine Fahrzeugachse kurzgeschlossen, so sinken die Empfangsspannungen abhängig vom Ort des Kurzschlusses ab und es wird eine Gleisbesetzungsmeldung abgegeben.

In F i g. 2 ist die Schaltung eines Ausführungsbeispieles eines Gleisstromkreisempfängers nach der Erfindung wiedergegeben.

Ein Synchrondemodulator SD, vorzugsweise eine Multiplikationsschaltung, verknüpft das über eine Filterschaltung Fhereinkommende Ernpfangssignal mit einem gleichfrequenten Vergleichssignal. Ein nachgeschaltetes Tiefpaßfilter TP sorgt dafür, daß Misch- und Störfrequenzen weitgehend unterdrückt werden und fast nur der Gleichstromanteil der Ausgangsspannung des Synchrondemodulators SD durchgelassen wird. Am Ausgang des Tiefpaßfilters erscheint deshalb eine Gleichspannung, die der Höhe der Empfangswechselspannung proportional ist aber auch noch von der Phasenlage abhängt, die die Vergleichswechselspannung gegenüber der Empfangswechselspannung gerade einnimmt. Erscheint bei 0 Grad Phasenverschiebung eine Spannung U= Uo so wird diese mit zunehmender Phasenverschiebung kleiner, erreicht bei 90° Phasenverschiebung den Wert U=O und bei 180° Phasenverschiebung den Wert U- — LO. Mit weiter zunehmender Phasenverschiebung steigt Uwieder über U=O bei 270° auf U- Uo bei 360° an. Damit diese Abhängigkeit der Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters TP von der Phasenlage der Vergleichswechselspannung gegenüber der Empfangswechselspannung nicht zur Wirkung kommt und die Ausgangsgleichspannung des Tiefpaßfilters bei vollem Eingangssignal immer maximale Werte annimmt, wird die Phasenlage der Vergleichswechselspannung in einer Phasenschiebeschaltung PS der Phasenlage der Empfangswechselspannung immer so nachgeführt, daß der Phasenunterschied zwischen beiden Spannungen nahezu 0 Grad oder nahezu 180 Grad beträgt Ein steuerbarer Inverter / tastet außerdem die Phasenlage der Vergleichswechselspannung in regelmäßigen Zeitabständen zwischen 0 und 180° um, so daß am Ausgang des Tiefpaßfilters eine Wechselspannung mit der Umtastfrequenz erscheint.

Zwei Schwellwertschalter SW vergleichen die Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters mit einer positiven und einer negativen Referenzspannung UR und schalten, wenn diese überschritten werden. Da ein Schwellwertschalter nur bei positiver, der andere nur bei negativer Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters schaltet, kann bei vollem Eingangssignal immer nur ein Schwellwertschalter durchgeschaltet sein. Dieser Antivalenzzustand der Ausgangsspannungen der Schwellwertschalter ist ein Kriterium für einen unbeselzien Gleisstromkreis GL und dient zusätzlich der Steuerung der Phasenschiebeschaltung PS.

Ein zweites Kriterium, das ebenfalls erfüllt sein muß, wenn eine Gleisfrei-Meldung abgegeben werden soll, ist das Erscheinen der Umtastfrequenz an den Ausgängen der Schwellwertschalter. Nachgeschaltete monostabile Kippschaltungen MF mit einer Zeitverzögerung in der Größenordnung der halben Periode der Umtastfrequenz steuern über Gleichrichter GL je ein Gleisrelais GR nur dann in richtiger Weise an, wenn sie infolge der pulsierenden Gleichspannung an den Ausgängen der Schwellwertschalter immer neu gesetzt werden. Damit führt ein Bauteilausfall automatisch zu einer Gleisbesetzungsmeldung, ganz gleich, ob er sich durch das Ausbleiben einer pulsierenden Spannung an einem Schwellwerlschalterausgang oder durch eine Frequenzerhöhung bemerkbar macht.

Die Phasenschiebeschaltung PS führt die Phasenlage der Vergleichswechselspannung der Empfangswechselspannung nach. Sie enthält einen ersten Frequenzteiler Ti, der aus einer Wechselspannung, die vom Frequenzteiler des Senders stammt und deren Frequenz des 2"-fache der Empfangsfrequenz beträgt, durch Frequenzteilung die Vergleichswechselspannung herstellt und zusätzlich im Takt einer ersten Steuerfrequenz die stufenweise zunehmende Phasenverschiebung der Vergleichswechselspannung veranlaßt. Die Vergleichsspannung gelangt dann über den Inverter /zum Synchrondemodulator SD. Die erste Steuerfrequenz wird in einem zweiten Frequenzteiler T2 aus der Grundfrequenz eines Taktgebers TG gewonnen und ihre Ausgabe kann durch ein Exklusiv-Oder-Gatter EO, welches mit einem Steuereingang des zweiten Frequenzteilers verbunden ist, verhindert werden, wenn das Exklusiv-Oder-Gatter die Antivalenz der Ausgangsspannungen der Schwellwertschalter feststellt. Der Taktgeber TG versorgt noch einen dritten Frequenzteiler T3, welcher das Steuersignal für den Inverter /erzeugt.

Bezugszeichenliste	Gleisstromkreisempfänger
E	Gleisstromkreis
GL	Gehäuse
G	Sender
S	Relaisgruppe
RG	Gleisrelais
GR	Spurkabel
SK

	5	26 23 967	6
	Stelltischleitung		Monostabile Kippsch
ST	Abschlußimpedanzen	MF	Gleichrichter
*Zi, Zl*	Vcrbindungsleitung	GL	Frequenzteiler
V	Synchrondemodulator	Ti,T2.T3	Taktgenerator
SD	Filterschaltung	TG	Exklusiv-Oder-Gattei
F	Tiefpaßfilter	5 EO	Referenzspannung
TP	Phasenschiebeschaltung	UR	Empfangswechselspa
PS	Inverter	UE	Senderteilerspannunf
I	Schwellwertschalter	US	Signalausgang
.sw		SI
	Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Signaltechnisch sicherer Gleisstromkreisempfänger mit mindestens einem Synchrondemodulator, mindestens einem Tiefpaßfilter und nachgeschalteten Schwellwertschaltern, dadurch gekennzeichnet, daß er eine automatisch arbeitende Phasensynchronsteuerung (PS) besitzt, welche die zur Synchrondemodulation notwendige Vergleichswechselspannung in bestimmten Phasenlagen gegenüber der Empfangswechselspannung hält und daß eine ständige Funktionskontrolle mit Hilfe einer Umtastung dieser bestimmten Phasenlagen staltfindet.

2. Gleisstromkreisempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die automatisch arbeitende Phasensynchronsteuerung (PS) digital aufgebaut ist und aus einem ersten Frequenzteiler (Ti), einem zweiten Frequenzteiler (Γ2), einem Taktgenerator (TG) und einem Exklusiv-Oder-Gattcr (EO) zur Steuerung des zweiten Frequenzteilers (T2) besteht, und daß der erste Frequenzteiler (T 1) die Vergleichswechselspannung aus einer Senderteilerspannung (US) mit 2"-facher Frequenz der Empfangswechselspannung gewinnt, deren Frequenz bis auf die Frequenz der Empfangswechselspannung herunterteilt und zusätzlich im Takt einer ersten Steuerfrequenz, die vom zweiten Frequenzteiler (T2) aus der Frequenz des Taktgenerators (TG) gewonnen wird, eine Phasenverschiebung um einen bestimmten Winkelbetrag fortlaufend vornimmt, und daß die Abgabe der ersten Steuerfrequenz an den ersten Frequenzteiler (7"J) verhindert wird, wenn das den zweiten Frequenzteiler (T2) steuernde Exklusiv-Oder-Gatter (EO) die Antivalenz der Ausgangsspannungen der Schwellwertschalter (SVVJfeststellt.

3. Gleisstromkreisempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umtastung der o. g. bestimmten Phasenlagen durch einen Inverter ^erfolgt, der im Takt einer zweiten Steuerfrequenz, die durch einen dritten Frequenzteiler (T3) aus der Grundfrequenz des Taktgenerators (TC,)gewonnen wird, wirksam bzw. unwirksam geschaltet wird und daß zur Überwachung der Umtastung an den Ausgängen der Schwellwertschalter (SW) diesen je eine monostabile Kippschaltung (MF) nachgeschaltet ist, die nur dann über einen Gleichrichter (GZ^ein Gleisrelais (GR)ansteuert, wenn die Ausgangsspannung des zugehörigen Schwellwertschalters (SW) mit der Umtastfrequenz pulsiert.