DE3025035C2

DE3025035C2 - Verfahren und Anordnung zum unabhängigen Betreiben mehrerer elektrischer Triebfahrzeuge einer Modell- und Spielzeugeisenbahnanlage

Info

Publication number: DE3025035C2
Application number: DE19803025035
Authority: DE
Inventors: Bernd 6300 Gießen Lenz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-07-02
Filing date: 1980-07-02
Publication date: 1985-08-01
Also published as: DE3025035A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum unabhängigen Betreiben mehrerer elektrischer Triebfahrzeuge einer Modell- und Spieleisenbahnanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.

Ein Verfahren und eine Anordnung dieser Art gehören zum Inhalt einer als DE-OS 29 04 510 erschienenen älteren Patentanmeldung. Bevor die in dieser Druckschrift beschriebene Steuerung näher erläutert wird, soll zur besseren Würdigung der Erfindung die technische Entwicklung auf dem hier betrachteten Gebiet der Mehrzugsteuerungen aufgezeigt werden.

Schon bei den ersten elektrisch betriebenen Spielzeugeisenbähnen tauchte sehr schnell der Wunsch auf, mehrere Lokomotiven oder Züge unabhängig auf einem Gleis betreiben zu können, ohne daß hierzu Gleisunterbrechungen oder Trennschienen eingebaut werden mußten. Diese Möglichkeit des unabhängigen Mehrzugbetriebes erhöht zum einen den Spielwert einer Anlage und erlaubt zum anderen dem Modellbahner, einen vorbildgerechten Betrieb zu verwirklichen.

Zur Erzielung des genannten Zwecks machte man schon früh von der Möglichkeit Gebrauch, Gleich- und Wechselstrom über zwei Leitungen, nämlich die Schienen oder das Gleis, zu transportieren, indem man durch entsprechende Filterschaltungen die beiden Stromarien zusammenführt und auch wieder im Triebfahrzeug bzw. in der Lokomotive trennt. Benutzt man als Filter abgestimmte Resonanzkreise, so lassen sich sogar mehr als zwei Lokomotiven unabhängig voneinander steuern. Dieses Verfahren hat jedoch den gravierenden Nachteil, daß die Filterbaugruppen sehr groß ausfallen müssen, und zwar besonders deswegen, weil über sie auch die Energie für den Antriebsmotor übertragen wird.

Für die Baugrößen heutiger Modellbahnen kommt daher dieses Verfahren ni-ht mehr in Frage. Dazu kann auf die DE-AS 29 04 510 hingewiesen werden, aus der eine verfeinerte Weiterentwicklung dieses generellen Standes der Technik bekannt ist

Mit de;· Einführung der Transistortechnik und der damit verbundenen Miniaturisierung der Bauelemente setzte sich ein anderes Verfahren durch. Auch hierbei wird voa unterschiedlichen Frequenzen Gebrauch gemacht, die in abgestimmten Resonanzkreisen μ den Lokomotiven als Steuersignale ausgesiebt werden. Diese Steuersignale brauchen aber nur eine geringe Amplitude zu haben, da sie einer Trägerspannung überlagert oder aufmoduliert werden und nur der Befehlsübertragung dienen, während der Lokomotivmotor seine Energie aus der Trägerspannung selbst bezieht, bei der es sich um eine Gleich* oder Wechselspannung handeln kann. Die hierbei in den Lokomotiven vorgesehenen Steuerempfänger schalten mit den ihnen zugedachten Frequenzen den Fahrmotor periodisch ein und aus, wobei das Tastverhältnis für die dem Motor zugeführte Antriebsenergie bzw. Geschwindigkeit verantwortlich ist (Dip.-Ing. Harald Jungmann, »Modelleisenbahnelektronik im Selbstbau«, RPB Reihe Nr. 341. Franzis Verlag München, 1974).

In neuester Zeit kommen neben den Steuerungen mit unterschiedlichen Frequenzen, bei denen es sich zumeist um Tonfrequenzen handelt, auch Digitalsteuerungen zur Anwendung, wie sie beispielsweise aus der Druckschrift Funkschau 1979, Heft 3, Seiten 93 bis 95 bekannt sind. Dort werden zur Übertragung der Energie und der digitalen Steuerinformation dieselben Stromzuleitungen der Anlage benutzt, nämlich die Schienen bzw. das Gleis. Eine Sechteckwechselspannurrg konstanter Amplitude dient zur Übertragung der Energie für die Fahrmotoren und gleichzeitig als Träger für die digitale Steuerinformation. Die einzelnen Digitalwörter werden durch die Zeitabtände zwischen den Polarisationswechseln der Rechteckwechselspannung codiert. Die digitale Steuerinforjnation besteht jeweils aus einer Adresse und einem zugehörigen Befehl.. In den Lokomotiven oder Triebfahrzeugen befindet sich eine mit Empfänger bezeichnete informationsverarbeitende Empfangs- und Steuereinrichtung, die die Adressen erkennt und bei übereinstimmender Adresse den zugehörigen Befehl decodiert. Dabei wird das digitale Befehlssignal in ein Steuersignal umgesetzt, das den dem Fahrmotor zugeführten Anteil der gleichgerichteten Schienen- oder Gleisspannung bestimmt.

Der Vorteil der Digitalsteuerung gegenüber der Tonfrequenzsteuerung, bei der die Kanalzahl durch die Bandbreite der einzelnen Kanäle und zur Verfügung stehenden Bereiche stark eingeschränkt ist, besteht darin, daß annähernd beliebig viele Kanäle eingerichtet werden können.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Digital- und Tonfrequenzsteuerungen ist aber darin zu sehen, daß durch die fest anliegende Schienen- oder Gleisspannucg keine Lokomotive ohne entsprechenden Umbau mehr ■j auf das Gleis gestellt werden kann, da sie — je nach der verwendeten Spannungsform — entweder lossaust oder sich überhaupt nicht von der Stelle bewegt. Hinzu kommt noch, daß umgebaute, d. h. mit Empfangs- und Steuereinrichtungen ausgerüstete Lokomotiven auf

to normale Stelltransformatoren nicht mehr reagieren. Da fast alle Interessenten für eine Mehrzugsteuerung bereits eine Eisenbahnanlage — mit einem mehr oder weniger großen unterschiedlichen Fahrzeugpark - haben, ist dieser Nachteil hauptsächlich dafür verantwortlich, daß sich bisher noch keine Mehrzugsteuerungen in der Praxis wirklich durchsetzen konnten und größere Verbreiterung gefunden haben. Bei vielen Modeilbahnern geht der Umbau über die eigenen technischen Möglichkeiten hinaus, bei anderen ist der Fahrzeugpark größer als die zur Verfugung stehende Kanalzahl, so daß nicht alle umgebauten Lokomotiven unabhfcgig voneinander betrieben werden können. Darüber hrr-aus sind die vorhandenen Anlagen schon so verdrahtet, daß man einigermaßen ohne die Vorteile der bisher bekannten Mehrzugsteuerungen auskommt.

Bei der Mehrzugsteuerung nach der bereits erwähnten älteien DE-OS 29 04 510, von der die Erfindung ausgeht, werden die herkömmlichen Triebfahrzeuge mit einer in Höhe und Polarität veränderlichen Gleichspannung betrieben, und dieser Gleichspannung wird zum Bereitstellen der Fahrenergie für die ferngesteuerten Triebfahrzeuge eine ständig anliegende Wechselspannung überlagert Die veränderliche Gleichspannung wird von einem vom Wechselspannungsgenerator betrennten Gleichspannungsgenerator bereitgestellt, der über eine Drosselspule an das stromleitende Schienenpaar angeschlossen ist. Die Wechselspannung wird kapazitiv über ein Siebglied in das stromleitende Schienenpaar eingekoppelt. Die Wechselstromfrcquen? liegt vorzugsweise an der oberen Hörgrenze, um eine zusätzliche Erwärmung der Fahrmotoren zu vermeiden. Die Steu-.rung der ferngesteuerten Triebfahrzeuge erfolgt mit Hilfe eines zentralen Geräts durch die Übersendung digitaler Impulsfolgen, die ebenfalls kapazitiv über ein Siebglied in das stromleitende Schienenpaar eingekoppelt und dort der ständig anliegenden Wechselspannung und veränderlichen Gleichspannung überlagert werden. Diese in der DE-OS 29 04 510 vorgeschlagene Mehrzugsteuerung kann aber ebenfalls nur mit einem hohen technischen Aufwand realisiert werden. Neben dem Generator zum Erzeugen der digitalen Steuerinformation sind zum Bereitstellen der Fahrenergie zwei weitere voneinander unabhängige Spannungsgeneratoren vorgesehen, nämlich der Gleichspannungsgenerator und der Wechselspannungsgenerator. Darüber hinaus sind die einzelnen Generatoren über spezielle induktive oder kapazitive Glieder an die Stromschienen angekoppelt. In den ferngesteuerten Triebfahrzeugen sind besondere Schaltmittei untergebracht, um zu verhindern, daß die der Wechselspannung überlagerte Gleichspannung zu deren Fahrmotoren gelangt. Besonders problematisch ist jedoch die kapazitive Energieeinkopplung der Wechselspannung an die Stromschienen. Dies führt zweifelsfrei zu Schwierigkeiten, wenn bei mehreren ferngesteuerten Triebfahrzeugen eine verhältnismäßig große Fahrenergie übertragen werden soll.

Gegenüber dem Stand der Technik nach der älteren DE-OS 29 04 510 liegt der Erfindung die Aufgabe zu-

gründe, den Betrieb von herkömmlichen Triebfahrzeugen auf den Gleisabschnitten der Fernsteuerung auch ohne großen technischen Aufwand zu ermöglichen und vor allem eine kapazitive Einkopplung der Wechselspannung zu vermeiden. Umgekehrt soll auch ein Betrieb von mit Empfangs- und Steuereinrichtungen ausgerüsteten Fahrzeugen in Verbindung mit Stelltransformatoren herkömmlicher Art ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die im Anspruch 1 bzw. Anspruch 5 gekennzeichneten Merkmale und bezüglich der Anordnung durch die im Anspruch 7 bzw. Anspruch 10 gekennzeichneten Merkmalegelöst.

Grundsätzlich wird somit nach der Erfindung zur Än-

10

Bezüglich der zusät/iichen Frequenz- und/oder Amplitudenmodulation eines bereits modulierten Signuls wird auf die Druckschrift Curt Rint »Lexikon der Hochfrequenz-, Nachrichten- und Elektrotechnik«, Berlin 1959, Seiten 501, 502 verwiesen, aus der die Möglichkeit einer mehrfachen Modulation grundsätzlich bekannt ist.

Damit auch bei nicht mit Empfangs- und Steuereinrichtungen ausgerüsteten Triebfahrzeugen, die von Universalmotoren Gebrauch machen, bei denen die Drehrichtungsumkehr durch Umschalten der Motorfeldwicklungen geschieht, eine Fahrtrichtungsumkehr möglich ist, kann man bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 zusätzlich zu der Grundspannung einen eine Urnschalteinrichtung am

derung des Gleichanteils der wechselnden Grundspan- 15 Fahrzeug betätigenden Überspannungsimpuls an das

Gleis legen.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß dem Anspruch 5 zeichnet sich durch den besonderen Vorteil daß such Triebfahrzeug für Fernsieuerun⁰ uuf vori

nung nicht - wie beim Stand der Technik nach der
älteren DE-OS 29 04 510 - eine Gleichspannung überlagert, sondern eine veränderliche Unsymmetrie in die
Kurvenform der wechselnden r>mnc!«panmjng eingeführt. Diese Maßnahme ermöglicht neben anderen Vor- 20 herkömmlichen Stelltransformatoren gespeisten Gleisteilen eine gleichstrommäßige Einkopplung der die abschnitten fahren können. Damit ist in Kombination Fahrenergie für alle Triebfahrzeugmotoren bereitstel- mit dem Anspruch I eine volle Kompatibilität sichergelenden Grundspannung. Die Nachteile einer kapaziti- stellt. Dazu sei noch bemerkt, daß es in einer Modelleiven Einkopplung sind somit nicht mehr gegeben. An- senbahnanlage zahlreiche Abschnitte gibt, die an sich ordnungs- oder gerätemäßig ist es nicht mehr erforder- ?■; einer Mehrzugsteuerung nicht bedürfen, ζ. Β Blockstrecken. Abstellbahnhöfe usw. Der Anwender kann daher hier seine vorhandenen herkömmlichen Stelltransformator ·*η kostengünstig einsetzen.

Gemäß der Weiterbildung nach dem Anspruch 6 wird jo in einem mit Empfangs- und Steuereinrichtungen ausgerüsteten Triebfahrzeug, das von eimern Universalmotor mit umschaltbaren Feldwicklungen Gebrauch macht, dafür Sorge getragen, daß ein zur Fahrtrichtungsumkehr auftretender Überspannungsimpuls erkannt und 29 04 510 — den Umstand, daß man einen Elektromotor 35 zur Feldwicklungsumschaltung nur dann herangezogen vereinfacht als Serienschaltung einer Induktivität und wird, wenn eine Ansteuerung durch einen normalen

Stelltransformator erfolgt. Andernfalls ist die Information zur Fahrtrichtungsumkehr in der Steuerinformation enthalten.

Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind ebenfalls in weiteren Ansprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die beiden angesprochenen Arten Spruchs 2 eine Rechteckspannung mit veränderlichem 45 von Triebfahrzeugen oder Lokomotiven, d. h. die bishe-Tastverhältnis für die veränderliche Grundspannung. rigen ebenso wie die umgebauten, mit einem geringen fließt bei symmetrischem Signal nur ein vernachlässig- technischen Aufwand unabhängig voneinander gesteubar geringer Strom durch den Fahrmotor der nicht um- ert werden können. Der Anwender braucht auch nicht gebauten Lokomotiven. Der Motor steht daher still und seinen gesamten Fahrzeugpark umzurüsten. Ebenso erfährt auch keine unzulässig hohe Eigenerwärmung. 50 entfällt eine vollständige Neuverkabelung einer mei-Bei einer Abweich?>ng von der Symmetrie fließt je nach stens schon vorhandenen Anlage. Ferner gibt es λΐο-

lich, einen separaten Gleichspannungsgenerator vorzusehen, und es entfällt auch die Drosselspule zum Einkoppeln der sonst der Grundspannung zu überlagernden Gleichspannung. Man benötigt nur einen einzigen Wechselspannungspenerator, der für alle Triebfahrzeuge, d. h. für herkömmliche und ferngesteuerte Lokomotiven, die Fahrenergie bereitstellt.

Die erfindungsgemäße Lösung berücksichtigt — wie der Stand der Technik nach der älteren DE-OS

eines Widerstands betrachten kann und in einem solchen Motor keine nennenswerten Ströme mehr fließen, wenn man in Abhängigkeit von der Induktivität zu einer Wechselspannung höherer Frequenz übergeht. Auf diese Weise wird die Eigenerwärmung der Fahrmotoren in nicht umgebauten Lokomotiven trotz ständig anliegender wechselnder Grundspannung gering gehalten. Verwendet man gemäß dem Merkmal des AnGröße und Richtung der Abweichung ein entsprechend großer und gerichteter Strom durch den Motor, der ihn mit entsprechender Geschwindigkeit entweder vor- oder rückwärts laufen läßt.

Die nach der Erfindung benutzte Spannungsform für die wechselnde Grundspannung ermöglicht auch gemäß dem Anspruch 3 eine zusätzliche Informationsübertragung durch Frequenzumtastung und bzw. oder Amplitu-

dellbahnlokomotiven, in die aufgrund ihrer Abmessungen ein Empfänger nicht hineinpaßt Auch auf die muß bei Anwendung der erfindungsgemäßen Mehrzugsteuerung nicht verzichtet werden. Ein weiterer Vorteil besteht für den Anwender darin, daß er sich durch die Verträglichkeit der Systeme untereinander allmählich mit der neuen Technik vertraut machen kann bzw. sie nur dort einzusetzen braucht wo es für ihn aufgrund

denänderung. Die Amplitundenanderungen können 60 seiner Konzeption vorteilhaft erscheint Außerdem ist

zum einen von so kurzer Dauer sein und zum anderen es dem Anwender durch den Wegfall des »alles oder

durch entsprechende Codierung so vorgenommen wer- nichts« bei den bisherigen Mehrzugsteuerungen mög-

den, daß sowohl der Gleichanteil als auch der Gleich- lieh, mit kleinerem Etat in die Materie einzusteigen,

richtwert der wechselnden Grundspannung im zeitli- Auch dies erhöht die Attraktivität der erfindungsgemä-

chen Mittel praktisch unbeeinflußt bleiben. Eine Reak- 65 ßen Mehrzugsteuerung.

tion bei den Motoren wird daher nicht verursacht Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung

Letztlich wäre auch eine automatische Korrektur mög- soll im folgenden an Hand von Figuren erläutert wer-

I'ch. den. Es zeigt

Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung einer nach der Erfindung ausgebildeten Fernsteueranordnung,

F i g. 2 bis 4 verschiedene Signalformen, die in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand am Gleis der in der F i g. 1 gezeigten Anordnung auftreten,

F i g. 5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer bei der Anordnung nach der Fig. 1 verwendeten Einrich'ung zur Signalaufbereitung und Verstärkung und

F i g. 6 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer bei der Anordnung nach der F i g. 1 in den umgebauten Triebfahrzeugen benutzten Einrichtung zur Steuerung der Energiezufuhr zum Fahrmotor.

Die in der Fig. 1 schematisch dargestellte Fernsteucranordnung für eine Modelleisenbahnanlage enthält Schienen oder ein Gleis 10, das durch eine Trennstelle 12 in zwei stromkreismäßig voneinander getrennte Gleisabschnitte unterteilt ist. An den einen Gleisabschnitt ist über Leitungen 58 eine zur Signalaufbereitung und Verstärkung dienende Einrichtung 50 mit einem Stellglied 52 für nicht umgebaute, normale Lokomotiven ohne Empfangs- und Steuereinrichtung und mit mehreren Stellgliedern 54,56 für umgebaute Lokomotiven mit Empfangs- und Steuereinrichtung angeschlossen. An den anderen Gleisabschnitt ist über Leitungen 68 ein normaler Stelltransformator 60 mit einem Stellglied 62 angeschlossen. Auf dem von der Einrichtung 50 gespeisten Gleisabschnitt befinden sich zur Zeit gerade eine nicht umgebaute, normale Lokomotive mit einem Fahrmotor 20 und eine umgebaute Lokomotive mit einem Fahrmotor 30 und einer Empfangs- und Steuereinrichtung 32. Auf dem vom normalen Stelltransformator 60 gespeisten Gleisabschnitt befindet sich gerade eine umgebaute Lokomotive mit einem Fahrmotor 40 und einer Empfangs- und Steuereinrichtung 42.

Die F i g. 2 bis 4 zeigen Beispiele von Signalformen, die die Einrichtung 50 in Abhängigkeit von der Stellung der Stellglieder 52, 54, 56 über die Leitung 58 an das Gleis 10 legt. Aufgetragen ist jeweils die Spannung U in Volt in Abhängigkeit von der Zeit /. Wie man sieht, handelt es sich bei der von der Einrichtung 50 erzeugten Grundspannung um eine Rechteckspannung.

Die F i g. 2 zeigt einen Fall, bei dem das Stellglied 52 für die normale Lokomotive auf »0« steht, und folglich dem Fahrmotor 20 angesichts des Tastverhältnisses der Rechteckspannung von 1 :1 keine Fahrenergie zugeführt wird. Der Gleichanteil der in der F i g. 2 dargestellten Spannung ist Null, und der Fahrmotor 20 steht folgich still. Darüber hinaus ist die Frequenz der gezeigten Rechteckspannung so hoch gewählt, daß in dem stillstehenden Fahrmotor 20 keine unzulässig hohe Erwärmung auftritt

Demgegenüber wird beispielsweise durch eine von »0« abweichende Einstellung des Stellglieds 54 dem diesem Stellglied zugeordneten Triebfahrzeug, beispielsweise dem Triebfahrzeug mit dem Fahrmotor 30 und der Empfangs· und Steuereinrichtung 32, Steuerinformation zugeführt, und zwar im dargestellten Bereich A, B durch Frequenzumtastung und im dargestellten Bereich C D durch Amplitudenänderung. Die Frequenzumtastung erfolgt beispielsweise von 10 kHz auf 5 kHz. Bei der Amplitudenänderung bleibt die Frequenz von 10 kHz erhalten. Die durch Frequenzumtastung oder Amplitudenänderung der rechteckförmigen Grundspannung übertragene Steuerinformation wird von der Empfangs- und Steuereinriehiung 32 in dem dem Stellglied 54 zugeordneten Triebfahrzeug empfangen und verarbeitet Aufgrund der Verarbeitung der Steuerinformation wird dem Fahrmotor 30 ein Fahrstrom zugeführt, der von einem der Steuerinformation entsprechenden Anteil der gleichgerichteten Gleisspannung getrieben wird.

Im Falle der Signalform nach der Fig.3 wird dem Fahrmotor 20 in Abhängigkeit von einer entsprechenden Einstellung des Stellglieds 52 eine positive Spannung zugeführt. Der Fahrmotor 20 wird dadurch beispielsweise in Vorwärtsrichtung angetrieben. Bei der Signalform nach der Fig.4 wird in Übereinstimmung mit einer entsprechenden Einstellung des Stellglieds 52 dem Fahrmotor 20 eine negative Spannung zugeführt, die dann den Motor in Rückwärtsrichtung antreibt. Die Steuerung der Richtung und der Geschwindigkeit des Triebfahrzeugs mit dem Fahrmotor 20 erfolgt somit ausschließlich über das Tastverhältnis der Rechteckspannung unabhängig von der Frequenzumtastung und bzw. oder Amplitudenänderung der Rechteckspannung. Hierbei ist zu erwähnen, daß die Amplitudenänderung der Rechteckspannung den durch das Tastverhältnis eingestellten Gleichanteil der Rechteckspannung sowie den Gleichrichtwert der Rechteckspannung nur unmerklichändert. Gegebenenfalls kann die Amplitudenänderung auch so ausgeführt werden, daß sich im zeitlichen Mittel keine Spannungsänderung ergibt.

Die in den Fig.3 und 4 dargestellte Änderung des Tastverhältnisses der Rechteckspannung hat keinen Einfluß auf die Frequenzumtastung oder Amplitudenän derung der Rechteckspannung, so daß die in den umge bauten Triebfahrzeugen vorgesehenen Empfangs- und Steuereinrichtungen auf Änderungen des Tastverhällnisses nicht ansprechen. Der normale Stelltransformator 60 liefert an den mit ihm über die Leitungen 68 verbundenen Abschnitt des Gleises 10 die übliche, zum Betreiben der Fahrmotoren geeignete niedrige Wechselspannung mit der üblichen Neizfrequcnz von 50 Hz. Gegebenenfalls wird diese Spannung noch gleichgerichtet, bevor sie an das Gleis gelegt wird. Mit dem normalen Stelltransformator 60 können somit nicht umgebaute, normale Triebfahrzeuge, beispielsweise das Triebfahrzeug mit dem Fahrmotor 20, betrieben werden. Damit auch umgebaute, mit einer Empfangs- und Steuereinrichtung ausgerüstete Triebfahrzeuge betrieben werden können, ist in den Empfangs- und Steuereinrichtungen 32, 42 eine Schaltung vorgesehen, die beim Ausbleiben des von der Einrichtung 50 gelieferten, speziellen Steuersignals bzw. bei Ansteuerung mit dem Ausgangssignal des normalen

so Stelltransformators 60 die Motoren 30,40 direkt an die Gleisspannung legt. Das in der F i g. 1 dargestellte Triebfahrzeug mit der Steuereinrichtung 42 und dem Fahrmotor 40 kann dann von dem normalen Stelltransformator 60 mit dem Stellglied 62 gesteuert werden.

Die F i g. 5 zeigt in Blockschaltbildform eine mögliche Ausführungsform der in der F i g. 1 dargestellten Einrichtung 50 zur Signalaufbereitung und Verstärkung. Eine an das Netz angeschlossene Stromversorgung 70 speist einen Rechteckgenerator 80, der aus einem Säge zahnoszillator 82 mit veränderbarer Frequenz und ei nem Komparator oder Vergleicher 84 zum Einstellen des Tastverhältnisses aufgebaut ist. Das Testverhältnis des Rechteckgenerators 80 wird durch Verstellen eines Stellglieds 86 verändert, der dem in der Fig.! gezeigten Stellglied 52 entspricht Dem Rechteckgenerator 80 ist ein Leistungsverstärker 72 nachgeschaltet der über die in der Fig. 1 dargestellten Leitungen 58 zum Gleis 10 führt

Die zum Übertragen der Steuerinformation erforderliche Frequenzumtastung der Rechteckspannung des Rechteckspannungsgenerators 80 erfolgt durch Zu- oder Abschalten eines Teils der Kapazität des Sägezahnoszillators 82. Die Steuerung des Zu- und Abschaltens der Teilkapazität des Sägezahnoszillators 82 wird beispielsweise mit Hilfe einer bei Digitalsteuerungen üblichen Schaltungsanordnung vorgenommen, die ein Schieberegister 74, Adressenleitungen 76, Befehlsleitungen 78, einen Zähler und Verteiler 100 sowie einen Taktgeber 110 aufweist, dessen Takt für die Datenübertragungsgeschwindigkeit maßgebend ist. Weiterhin enthält diese Schaltungsanordnung eine oder mehrere Stellein- ;ϊ heilen 90 mit jeweils einem Analog/Digital-Wandler 94,

\\ einem Demultiplexer 96 und einem Stellglied 92, das

ί; dem in der Fig. 1 gezeigten Stellglied 54 oder 56 ent-

ί spricht.

ν Die F i g. 6 zeigt in Blockschaltbildform eine mögliche

'r¹ Ausführungsform für die in den umgebauten Triebfahr-

" zeugen verwendete, in der Fig. I dargestellte Emp-

!| fangs- und Steuereinrichtung 32, 42. Die von der Gleis-

|j spannung gespeiste Empfangs- und Steuereinrichtung

y enthält eine Stromversorgung 120, eine Einrichtung 122

;) mit einem Demodulator und einer Signalfrequenzerken-

R nungsschaltung, ein Schieberegister 124, einen Digital/

⁵S Analog-Wandler 126, einen Zwischenspeicher 128, eine

y. Adreßerkennungsschaltung 130 sowie einen Umschalter 132. Der grundsätzliche Aufbau dieser Empfangsil und Steuereinrichtung ist ebenfalls bei bekannten Digits talsteuerungen üblich. Die in der Einrichtung 122 ent-

H haltene Signalfrequenzerkennungsschaltung stellt fest,

ob das Triebfahrzeug von einer Einrichtung 50 zur Signalaufbereitung und Verstärkung oder von einem normalen Stelltransformator 60 angesteuert wird. Im ersten Fall befindet sich der Umschalter 132 in der eingezeichneten Schaltstellung, so daß der Fahrmotor 140 die Fahrenergie vom Digital/Analog-Wandler 126 erhält, !ϊΐΐ zweiten Fall wird der Umschalter 132 in uie andere Schaltstellung gebracht, so daß der Motor 140 über die Stromversorgung 120 direkt mit der Gleisspannung verbunden wird. Der Fahrmotor 140 entspricht bei der eingezeichneten Schaltstellung des Umschalters 132 dem in der F i g. 1 gezeigten Motor 30.

Die dem Fahrmotor 140 bei der Empfangs- und Steuereinrichtung nach der Fig.6 zugeführte Spannung ist als Analogwert dargestellt. Abweichend davon könnte auch eine pulsbreitenmodulierte Spannung verwendet werden, die den Vorteil niedrigerer Verlustleistung in den Bauteilen hat.

50

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum unabhängigen Betreiben mehrerer elektrischer Triebfahrzeuge einer Modell- und Spieleisenbahnanlage, bei der zum Betreiben von Triebfahrzeugen, die mit Empfangs- und Steuereinrichtungen für die Energiezufuhr zu den Fahrmotoren ausgerüstet sind, die Übermittlung der Steuerinfortnation zu den Triebfahrzeugen durch Übertragung gemeinsam mit einer an den Stromzuleitungen eines Gleisabschnitts der Anlage ständig anliegenden, in ihrer Polarität wechselnden Grundspannung erfolgt, und bei der zum Betreiben von nicht mit Empfangs- und Steuereinrichtungen ausgerüsteten Triebfahrzeugen der Gleichanteil der an den Stromzuleitungen liegenden Grundspannung verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung des Gleichanteils der wechselnden Grundspacvmg eine veränderliche Unsymmetrie in die KurvetiSirm der Grundspannung eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung einer Rechteckspannung als wechselnde Grundspannung zur Änderung des Gleichanteils das Tastverhältnis der Rechteckspannung verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur gemeinsamen Übertragung der Steuerinformation die Frequenz und bzw. oder Amplitude der R?chteckspannung verändert wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fahrtrichtungsumkehr von nicht l.iit Empfangs- und Steuereinrichtungen ausgerüsteten T. ebfahrzeugen, die von Universalmotoren Gebrauch machen, bei denen die Drehrichtungsumkehr durch Umschalten der Feldwicklungen geschieht, zusätzlich ein eine Umschalteinrichtung am Fahrzeug betätigender Überspannungsimpuls an die Stromzuleitungen der Anlage gelegt werden kann.

5. Verfahren zum Betreiben elektrischer Triebfahrzeuge einer Modell- und Spieleisenbahnanlage, die zur Steuerung der Energiezufuhr zu den Fahrmotoren mit auf zugeführte Steuerinformation ansprechende Empfangs- und Steuereinrichtungen ausgerüstet sind, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß zum Betreiben dieser Fahrzeuge mit einem normalen Stelltransformator, der eine in der Amplitude veränderbare Wechselspannung mit der Netzfrequenz oder eine daraus abgeleitete, durch Gleichrichtung gewonnene Spannung dem Fahrzeug zuführt, das Fehlen der Steuerinformation am Fahrzeug erkannt wird und der Motor auf direkte Speisung aus der Spannung des Stelltransformators umgeschaltet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem mit Empfangs- und Steuereinrichtungen ausgerüsteten Triebfahrzeug, das von einem Universalmotor Gebrauch mächt, bei dem die Drehrichtungsumkehr durch Umschalten der Feldwicklungen geschieht, zusätzlich ein an den Stromzuleitungen der Anlage auftretender Überspannungsimpuls erkannt und zur Feldwicklungsumschaltung nur dann herangezogen wird, wenn eine Ansteuerung durch einen normalen Stelltransformator erfolgt.

7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem eine Grundspannung wechselnder Polarität und konstanter Amplitude erzeugenden Spannungsgenerator und Einrichtungen zum Modulieren der Grundspannung in Abhängigkeit von der Einstellung eines odsr mehrerer Stellglieder zum Betreiben von Triebfahrzeugen, die mit Empfangs- und Steuereinrichtungen ausgerüstet sind, sowie Einrichtungen zum Veranden des Gleichanteils der Grundspannung in Abhängigkeit von der Einstellung eines weiteren Stellgliedes zum Betreiben von nicht mit Empfangs- und Steuereinrichtungen ausgerüsteten Triebfahrzeugen, dadurch" gekennzeichnet, daß ein einziger Wechselspannungsgenerator (80) vorhanden ist und die Einrichtungen (50,52; 80,86) zum Verändern des Gleichanteils der Grundspannung die Symmetrie der Wechselspannung des Wechselspanr.ungsgenerafors (80) ändern.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß die Einrichtungen (50.54.56; 80.90.92) zum Modulieren der Grundspannung die Frequenz und bzw. oder Amplitude der vom Wechselspannungsgenerator (80) erzeugten Wechselspannung umtasten.

9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, <r'*ß der Wechselspannungsgenerator ein Rechteckspannungsgenerator (80) ist und die Änderung der Symmetrie der Wechselspannung durch Ändern des Tastverhältnisses der Rechteckspannung erfolgt.

10. Anordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 7—9, zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangs- und Steuereinrichtung (42; 120 bis 132) eine Signalfrequenzerkennungsschaltung enthält, die das Ausbleiben der Signaifrequenz erkennt und aufgrund der Erkenntnis den Fahrmotor (40; 140) über einen Umschalter (132) in Abhängigkeit von der an den .Stromzuleitungen liegenden Spannung mit Energie versorgt.