DE3117188C2 - Schaltungsanordnung zur Überwachung von Lichtsignalstromkreisen in Eisenbahnanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Schaltungsanordnungen dieser Art werden eingesetzt um Ausfälle von Lichtsignalen in Bahnanlangen ohne Zeitverzug zu erkennen. Die prinzipielle Wirkungsweise einer solchen Schaltungsanordnung, wie sie in Anlagen der Deutschen Bundesbahn in großer Zahl eingesetzt wird, ist z. B. in der Zeitschrift »Eisenbahntechnische Praxis« 1959, Heft 3, Seite 25 und 26 ausführlich beschrieben.

Schwierigkeiten bei der Überwachung von Lichtsignalen mittels der bekannter Schaltungsanordnung können auftreten, wenn die Entfernung zwischen dem Stellwerk als Überwachungsort und dem zu überwachenden Signal an der Strecke so groß wird, daß der kapazitive Fehlstrom im Signalstromkreis die Größenordnung des niedrigsten Betriebsstromes erreicht. Da der Stromwert der Ansprecherregung des Überwacherrelais deutlich unter dem niedrigsten Betriebsslrom der Stromwert der Rückfallerregung aber deutlich über dem kapazitiven Fehlstrom liegen soll müssen dann Relais verwendet werden, bei denen Ansprech- und

Rückfallerregung dicht beieinanderliegen.

Solche Spezialrelais haben stark eingegrenzte Toleranzen und Sonderjustierungen und sind deshalb teuer und störungsanfällig. Zudem kann auch bei Einsatz solcher Relais die Kabelverbindung zwischen Stellwerk und Lichtsignal nicht so lang vorgesehen werden, wie dies bei der heute angestrebten Größe der Stellbezirke wünschenswert wäre.

Mit der Erfindung wird nun eine Möglichkeit geschaffen, die Schaltschwelle für die Überwachung bei der oben beschriebenen Schaltungsanordnung von der Ansprecherregung des Überwachungsrelais unabhängig zu machen. Die Erfindung ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I beschrieben.

Durch die nach jedem Einschalten des Signalstromes auftretende kurzzeitige Erhöhung der magnetischen Erregung des Überwachungsrelais, die durch Stromerhöhung oder über eine Zusatzwicklung erfolgt und das Lichtsignal nicht wesentlich beeinflußt, können auch Relais zum Ansprechen gebracht werden, deren Ansprecherregung oberhalb des niedrigsten Betriebsstromes HegtT Lediglich die Rückfallerregi'ng muß zwischen dem Wert des kapazitiven Fehlstromes und dem des niedrigsten Betriebsstromes liegen. Dies ist : auch bei hohem Fehlstrom problemlos einzustellen.

Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung nach der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Sie ; unterscheiden sich in der Art der Ankopplung des :; Überwacherrelais an den Lichtsignalstromkreis und in f der Wahl des Bauelements, mit dem die Zeitabhängigkeit der Erregung im Magnetkreis des Überwacherre-Iais erreicht wird.

■% Die im Anspruch 2 beschriebene Ausgestaltung

j kommt mit einem Überwacherrelais mit nur einer f Erregerwicklung aus. Die Erregerwicklung liegt dabei :s direkt im Lichtsignalstromkreis.

Zwei Erregerwicklungen, von denen eine im Lichtsignalstromkreis die andere dagegen in einem Parallelstromkreis zum Lichtsignalstromverbraucher liegt, erfordert die Ausgestaltung des Anspruchs 3. Gegenüber der Ausgestaltung nach dem Anspruch 2 kann hier der Strom durch den Parallelstromkreis niedriger sein, was die Belastung der Lichtsignalstromquelle verringert.

Der Anspruch 4 betrifft Sicherungsmaßnahmen gegen Durchschlagen des verwendeten Kondensators, während in Anspruch 5 eine kondensatorfreie Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung beschrieben ist.

Die Ansprüche 6 und 7 beschreiben Ausgestaltungen mit indirekt über einen Übertrager mit dem Lichtsignalstromkreis gekoppeltem Überwacherrelais. Das Überwacherrelais enthält dabei entweder nur eine Erregerwicklung, welche anfangs während beider, nach einer gewissen Zeit nur noch während einer der Halbperioden der im Übertrager induzierten Wechselspannung von Strom durchflossen wird, oder es enthält zwei Erregerwicklungen, von denen eine nach einer gewissen Zeit unwirksam wird.

Anspruch 8 betrifft Sicherungsmaßnahmen gegen Durchschlagen eines verwendeten Köndensaiors bei Schaltungsanordnungen mit indirekt gekoppelten Überwachcrrclais.

Die Ansprüche 9 bis 11 betreffen Möglichkeiten zur Einstellung des Verlaufs der magnetischen Erregung fr5 und des Schwellwcrte> für die Überwachung.

Anhand mehrerer Zeichnungen sollen nun Ausführungsbcispielc der crfindiingsgcmaUcn Schaltungsanordnung ausführlich beschrieben werden.

Fig. 1 F.eigt eine Schaltungsanordnung mit einem direkt gekoppelten Überwacherrelais mit einer Erregerwicklung.

Fig.2 zeigt eine Schaltungsanordnung mit direkt gekoppeltem Überwacherrelais mit zwei Erregerwicklungen.

F i g. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung mit über einen Übertrager gekoppeltem Überwacherrelais mit einer Erregerwicklung.

F i g. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung mit über einen Übertrager gekoppelten Überwacherrelais mit zwei Erregerwicklungen.

In Fig. 1 ist dargestellt ein Lichtsignalstromkreis, bestehend aus einem in einer Außenanlage AA befindlichen Teil, der ein Lichtsignal L und einen Lampentransformator LTR umfaßt, und einem in einem Stellwerk STW befindlichen Überwachungsteil, der im wesentlichen ein Überwacherrelais enthält, das bei Unterschreiten eines Mindeststromwertes im Lichtsignalstromkreis abfällt und eine 'Störungsmeldung auslöst. Beide Teile des Lichtsignalstriymkreises sind über ein Streckenkabel K miteinander verbunden und werden aus einer Wechselstromquelle (Lichtfignalstromquelle) im Stellwerk gespeist. Der Wechselstrom (Lichtsignalstrom) fließt dabei von der Phase U der Wechselstromquelle über eine Erregerwicklung El des Überwacherrelais und die Primärwicklung des Lampentransformators gegen null. Da die Erregerwicklung mittels einer Diode D\ überbrückt ist, fließt nur während einer Halbperiode der den Lichtsignalstrom treibenden Wechselspannung Strom durch die Erregerwicklung, so daß nur eine — in Fig. 1 negative — Halbwelle des Lichtsignalstroms zur Erregung des Überwacherrelais beiträgt. Die Erfindung sieht nun im Überwachungsteil des Lichtsignalstromkreises ein WC-Glied, bestehend aus einem ohmschen Widerstand R 1 und einem Kondensator Cl vor, welches mit einer Diode D2 in Reihe geschaltet, einen Parallelstromkreis zum Lichtsignal in der Außenanlage bildet. Der Strom in diesem Parallelstromkreis ist jedoch nicht konstant, sondern ändert sich mit dem Ladezustand des Kondensators. Ist der Kondensator auf den Spitzenwert der Wechselspannung aufgeladen, so fließt überhaupt kein Strom mehr über den Parallelstromkreis. Wird die Diode D2 so gepolt, daß sie über die Erregerwicklung El fließenden Strom (in diesem Fall die negative Halbwelle) durchläßt, so verstärkt der Strom im Parallelstromkreis den durch die Erregerwicklung El fließenden Strom. Das Überwacherrelais wird damit stärker erregt und ..',ieht sicher an. Da der Strom im Parallelstromkreis nach einer gewissen, durch die Dimensionierung des /?C-Gliedes vorgegebenen Zeit abkliiigt, wirkt er sich auf den Schwellwert der Überwachung nicht aus. Letzterer ist durch die Rückfallerregung des Überwacherrelais festgelegt und prüft nach wie vor nur den zur Außenanlage fließenden Lichtsignalstrom. Das Verhältnis von Rückfallerregung zu Ansprecherrüfung des Überwacherrelais kann jedoch wesentlich niedriger liegen als bei den Spezialrelais, die beim Stand der Technik Verwendung finden, da der zum Ansprechen des Relais notwendige Mindeststrom durch die Wirkung des W-Glicdc.s auf jeden Fall erreicht wird, selbst dann noch, wenn der niedrigst Bcrtriebss'rom für das Lichtsignal unter diesem Mindestwert liegt.

Der Kondensator Cl kann auch durch einen Öffner des Überwacherrelais oder einen Öffner eines nachge-

sehiilteten, in tier Figur nicht dargestellten Relais ersetzt werden. Die Zeit, wahrend der ein Strom mi Piiriillclslromkrcis fließt, erstreckt sich chitin vom umschalten des l.ichlsignalstromes bis zum öffnen ties Öffners.

Die in Cig. 2 dargestellte Ausgestaltung der Erfincliing sieht ein Überwacherrelais mit zwei Krrcgerwicklungen 1:2 und /:"3 vor. Während die erregerwicklung 1:2 wie im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel durch eine Diode D 3 überbrückt ist und von einer m Halbwellc des l.ichtsignalwechsclstromes durchflossen wird, bildet die Erregerwicklung E.i in Reihe mit einer Diode D4 und einem Kondensator C2 analog zur Fig. I einen Parallclsiromkrcis. Die Erregerwicklung /Γ3 selbst ersetzt dort den in Pig. 1 vorgesehenen ι > ohmschen Widerstand. Die Erhöhung der magnetischen Erregung des Überwacherrelais erfolgt nun aber nicht durch Erhöhung des durch die Erregerwicklung E 2 fließenden Stromes, sondern durch die von der Erregerwicklung Ei bewirkte Zusatzerregung. Diese -'» kann nun auch mittels der positiven, über die Diode D3 fließenden Halbwolle des Wechselstromes erzeugt werden, was einen kontinuierlicheren Verlauf der magnetischen Gesamterregung des Überwacherrelais ergibt. Die Polung der Diode D 4 und die Stromflußrich- .r> tung in der Wicklung E3 muß entsprechend vorgenommen sein. Mit zunehmender Aufladung des Kondensators C2 klinge der Strom im Parallelstromkreis und damit die Zusatzerregung ab.

Da bei Verwendung eines Kondensators ein Durchschlagen dieses Bauelementes nicht ganz ausgeschlossen werden kann, müssen Maßnahmen getroffen werden, einen solchen Ausfall zu erkennen. Dies kann z. B. hei den in F i g. I und 2 dargestellten Ausgestaltungen durch Verwendung zweier zeitlich nacheinander J5 betätigter Ein- und Ausschaltkontakte 51 und 52 geschehen. Durch nicht dargestellte Überwachungsmittel liißt sich feststellen, ob nach Abschalten der Signallampe mittels des Schaltkontakts 51 Strom über den Paralielstromkreis fließt, was auf einen Kurzschluß im Kondensator zurückzuführen wäre.

In Fig. 3 und 4 sind Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt, bei denen die Überwacherrelais über Übertrager LITR I. ÜTR 2 an den Lichtsignalstromkreis angekoppelt sind. In Fig. 3 liegt eine einzige Erreger- *5 wicklung t'4 des Überwacherrelais im Querzweig einer Gleichrichterbrückenschaltung (Graetzschaltung) bestehend aus Dioden D5 ... DS. In Reihe mit der Diode DS liegt ein mittels eines verstellbaren Widerstandes R 2 überbrückter Kondensator C3. Während der Aufladung des Kondensators arbeitet die Gleichrichterbrückenschaltung als Zweiweggleichrichter und durch die Erregerwicklung fließt nahezu kontinuierlich Gleichstrom. Mit zunehmender Aufladung nimmt der Strom über die Diode D8 ab und die Brücke arbeitet zunehmend als Einweggleichrichter, wobei die Erregerwicklung pulsierenden Gleichstrom erhiilt. Ist der Kondensator aufgeladen, so fließt im /weiten Gleich richlerpfad nur noch der über den Widerstand R 2 abfließende Strom. Dieser ist mit dem Widerstand R 2 einstellbar. Die magnetische Erregung des I !berwacherrelais ist demnach anfangs verstärkt, nach Aufladung des Kondensators Ci nimmt sie auf einen mittels des Widerstandes R2 einstellbaren Wert ab. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen kann damit ein Überwacherrelais mit weit auseinanderlicjTenden Werten für die Anspi jcherrcgung und RiicV fallerregiing verwendet werden, ohne daß die Fiinktionssu herheit der Überwachung beeinträchtigt wird

F i g. 4 schließlich, sieht eine Zwciweggleichrichtung zusammen mit einem mit zwei Erregerwicklungen 1:5. /:"6 versehenen Überwacherrelais vor. |ede Wicklung liegt in einem anderen Gleichrichterweg, was durch entsprechend gepolte Dioden D^. IJ 10 in Keine mit den Wicklungen erreicht wird. In Reihe mit der Erregerwicklung Ef) und der Diode DlO liegt ein Öffner O \ des Überwacherrelais. Dieser ist durch einen einstellbaren Widerstand R 3 überbrückt. An Stelle des Öffners kann aber, wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, auch ein Kondensator vorgesehen werden. In Fig. 4 setzt sich die magnetische Erregung des Ühe^rwacherrelais anfangs aus den in den Erregerwicklungen ES, Ek erzeugten Teilerregungcn zusammen. Bei öffnen des Offners wird die in der Erregerwicklung £6 erzeugte Teilerregung bis auf einen, auf den Sirom durch den Widerstand R 3 zurückzuführenden, einstellbaren Anteil abgeschaltet.

Grundsätzlich können bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen den Kondensatoren Entladungswiderstä'nde parallelgeschaltet werden. Es verbleibt dann ein geringer Rest der anfangs vorhandenen magnetischen Zusatzerregung. der die Überwachungsschwelle geringfügig erhöht. Andererseits ist sicher gestellt, daß nach Ansprechen der Überwachung der jeweilige Kondensator rasch entladen wird, so daß bei erneuter Einschaltung des l.ichtsignalstromes die Zusatzerregung wieder zur Verfügung steht.

Auch bei den in Fig. 3 und 4 enthaltenen Ausführungsbeispielen kann, wenn Kondensatoren eingesetzt werden, ein Ausfall infolge Durchschlaget^ eines Kondensators nicht ganz ausgeschlossen werden. Hier kann durch eine Gleichspannungsquelle B. die mit dem Kondensator in Reihe geschaltet wird, eine Überwachungsmöglichkeit geschaffen werden. Bei richtiger Polung behindert die Gleichspannungsquelle, die z. B. die Stellwerksbatterie sein kann, den Wechselstromzufluß nicht, sorgt aber für einen durch nicht dargestellte Überwachungsmittel feststellbaren Gleichstromfluß. im Falle, daß der Kondensator durchschlägt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   t. Schaltungsanordnung zur Überwachung eines wechselstromführenden, eine Lichtsignalstromquelle und mindestens einen Lichtsignalstromverbrau- eher enthaltenden Liehtsignalstromkreises in einer Eisenbahnanlage mittels eines aus diesem Lichtsignalstromkreis gespeisten Überwachungsrelais, welches bei Unterschreiten eines vorgegebenen Lichtsignalstromwertes eine Störungsmeldung auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß zeitabhängig wirksame Bauelemente (CX ... C3, UX) vorgesehen sind, welche nach Einschalten des Lichtsignalstromes für eine bestimmte Zeit eine erhöhte magnetische Erregung des Überwacherre-Iais herbeiführen.

   ZSchaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß eine Erregerwicklung (Ei) des Überwacherrelais direkt in den Lichtsignalstromkreis geschaltet und durch eine erste Diode (D 1) überbrückt ist, daß paraüei zum Lichtsignalstromverbraucher (LTR, L) in Reihe mit einer zweiten Diode (D2) ein ÄC-Glied (R 1, Cl) angeordnet ist, wobei die zweite Diode (D 2) so gepolt ist, daß der zur Aufladung des Kondensators (CX) benötigte Strom über die Erregerwicklung (EX) des Überwacherrelais fließt

   3 Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das Überwacherrelais zwei Erregerwicklungen (E2, £3) enthält, von denen eine direkt in d:.i Lichtsignalstromkreis geschaltet und durch eine erste Diode (D 3) 'iberbrückt ist und daß die zweite Erregerwicklung (E3) in Reihe mit einer zweiten Diode (D 4) und eine^r Kondensator (CT) parallel zum Lichtsignalstromverbraucher (LTR, L) geschaltet ist, und die zweite Erregerwicklung (E3) und die zweite Diode (D 4) so gepolt sind, daß der Kondensator von den über die erste Diode (D 3) fließenden Halbwellen des Lichtsignalstromes aufgeladen wird, wobei der Ladestrom die zweite Erregerwicklung (E3) in solcher Richtung durchfließt, daß die von den beiden Erregerwicklungen herrührenden magnetischen Erregungen gleichsinnig wirken.

   4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ein- und Ausschaltung des Lichtsignalstromes zwei Kontakte (S 1,52) im Lichtstromkreis angeordnet sind, von denen einer zwischen Kondensator und Lichtsignalstromqueile, der andere zwischen Kondensator und Lichtsignalstromverbraucher liegt und daß im Stellwerk Schaltmittet vorgesehen sind, welche diese Kontakte beim Ausschalten des Lichtsignalstromes nacheinander auftrennen und prüfen, ob Strom über den Parallelstromkreis fließt.

   5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (CX, C2) durch einen Öffner des Überwacherrelais oder eines nachgeschalteten Relais ersetzt ist.

   6. Schaltungsanordnung nach Anspruch I,dadurch «? gekennzeichnet, daß das Überwacherrelais über einen Übertrager (ÜTR 1) an den Lichtsignalstromkreis angekoppelt ist, wobei eine Erregerwicklung (E4) im Querzweig einer mit der Sekundärwicklung des Übertragers verbundenen Gleichrichterbrükkenschaltung (Dioden D5 ... DS) angeordnet ist und daß in einen weiteren Zweig der Gleichrichterbrückenschalking ein RC-C\\ed (R 2, C3) oder ein öffner des Überwacherrelais oder eines nachgeschalteten Relais geschaltet ist.

   7. Schaltungsanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwacherrelais über einen Übertrager (OTR 2) an den Lichtsignalstromkreis angekoppelt ist und zwei Erregerwicklungen (ES, E6) enthält, denen jeweils eine Diode (D 9, D 10) vorgeschaltet ist, wobei diese so gepolt sind, daß eine Erregerwicklung (ES) von der positiven, die andere Erregerwicklung (£5) von der negativen Halbwelle der in der Sekundärwicklung des Übertragers induzierten Wechselspannung beaufschlagt wird und wobei die Polung der Erregerwicklungen so vorgenommen ist, daß die von den beiden Erregerwicklungen herrührenden Erregungen gleichsinnig wirken und daß in Reihe mit einer der Erregerwicklungen der Kondensator oder ein öffner (Oi) des Überwacherrelais oder eines nachgeschalteten Relais angeordnet ist.

   8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Kondensators in Reihe mit einer Diode dem Kondensator eine Gleichspannungsquelle (B), insbesondere die Stellwerksbatterie, vorgeschaltet ist, welche so gepolt ist, daß bei Durchschlagen des Kondensators ein Stromfluß über die Erregerwicklungen) des überwacherrelais erfolgt und daß Überwachungsmittel vorgesehen sind, die einen solchen Stromfluß nach Abschalten des Lichtsignalstromes erkennen.

   9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2,3,4,6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator durch einen ohmschen Widerstand überbrückt ist.

   10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der ohmsche Widerstand einstellbar ausgeführt ist.

   11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß de. Öffner des Überwacherrelais oder des nachgeschalteten Relais durch einen einstellbaren ohmschen Widerstand überbrückt ist.