DE3140559A1 - Schaltungsanordnung zum signaltechnisch sicheren betrieb von signallampen - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zum signaltechnisch sicheren Betrieb
• von Signallampen r DIe Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Um Überblendungen zu vermeiden werden Lichtsignale in Eisenbahnanlagen bei Nacht mit geringerer Spannung gespeist als bei Tag. Zur Funktionsüberwachung der Lichtsignale verwendete Überwachungsschaltungen (siehe z.B. "Eisenbahntechnische Praxis 1959, Heft 3, Seiten 25 und 26), welche in der Regel den Signallampenstrom auswerten, müssen deshalb Schwellwerte aufweisen, die unterhalb des Wertes des bei Nachtspannung fließenden Betriebsstromes liegen. Diese niedrigen Schwellwerte haben aber den Nachteil, daß bei großen Stellentfernungen und Tagspannung die durch die langen Zuleitungen verursachten kapazitiven Fehlströme die Größenordnung der Schwellwerte annehmen können und dann eine sichere übeachungjder Lichtsignale nicht mehr gewährleistet ist. Dies zwingt zu einer Begrenzung der Stellentfernung und/oder zu höheren Anforderungen an die Eigenschaften der Zuleitungskabel, was sich wiederum auf die Kosten solcher Lichtsignalanlagen auswirkt.
• Da man heute aus vielerlei Gründen bemüht ist, möglichst große Stellbereiche mit zwangsläufig größeren Stellentfernungen einzurichten, ist die o.g. Begrenzung der Stellentfernung besonders hinderlich.
• Die durch die Merkmale des Anspruchs 1 beschriebene Schaltungsanordnung nach der Erfindung stellt eine einfache Möglichkeit dar, wie die durch die Tag/Nachtspannungsumschaltung bedingte, bisher notwendige Begrenzung der Stellentfernung überflüssig gemacht werden kann.
• Die Unteransprüche enthalten verschiedene Varianten der Schaltungsanordnung nach der Erfindung. Allen in den Unteransprüchen beschriebenen Varianten ist gemeinsam, daß der Schwellwert der überwachungsschaltung durch die Rückfallerregung eines Relais bestimmt ist.
• Dieses Relais kann, wie in den Ansprüchen 3, 4, 7 und 8 beschrieben, ein Gleichstromrelais sein, dessen Rückfallerregung über eine zusätzliche, im Zusatzstrompfad liegende Erregerwicklung, oder, wie im Anspruch 8,durch Zuschalten eines zweiten Gleichrichterweges von den zentralen Schaltmitteln beeinflußt wird. Die Haupterregerwicklung des Gleichstromrelais kann entweder direkt im Signallampenstromkreis liegen oder über einen Übertrager an den Signallampenstromkreis angekoppelt sein.
• Bei Verwendung von Wechselstromrelais, wie z.B. in Anspruch 5 vorgesehen - dies kann bei Signallampenstromkreisen, die der Einstreuung von höherfrequenten Störströmen besonders ausgesetzt sind, von Vorteil sein -kann die Rückfallerregung nur durch eine zusätzliche Erregerwicklung beeinflußt werden. Dieser zusätzlichen Erregerwicklung wird Wechselstrom zugeführt, der zur Sicherstellung der Frequenzgleichheit und des erforderlichen Phasenunterschieds in Bezug auf den Signallampenstrom zweckmäßig derselben Quelle entnommen wird, wie der Signallampenstrom.
• Die Ansprüche 9 und 10 beinhalten zwei grundsätzliche Betriebsweisen für die Schaltungsvarianten, welche Relais mit zusätzlichen Erregerwicklungen verwenden.
• Die Ansprüche 11 und 12 betreffen die zentrale Anschaltung einer größeren Zahl von verschiedenen Uberwachungsschaltungen zugeordnCten Zusatzstrompfaden und die Prüfung dieser zentralen Anschaltung.
• Anhand von vier Figuren sollen nun Ausführungsbeispiele der Schaltungsanordnung nach der Erfindung ausführlich beschrieben werden.
• Fig. 1 zeigt eine Überwachungsschaltung: mit direkt im Signallampenstromkreis angeordnetem Überwacherrelais und unabhängiger Versorgung des Zusatzstrompfades Fig. 2 zeigt eine Überwachungsschaltung mit direkt im Signallampenstromkreis angeordnetem Überwacherrelais und Versorgung des Zusatzstrompfades durch nicht für die überwachung ausgenutzte Halbwellen des Signallampenwechselstromes Fig. 3 zeigt Überwachungsschaltungen mit Übertragern und die zentrale Anschaltung der Zzusatzstrompfade Fig. 4 zeigt eine Überwachungsschaltung mit einem Wechselstromrelais.
• In Fig. 1 ist dargestellt ein Signallampenstromkreis mit einer Signallampe L, welche über einen Lampentransformator LT mit Wechselstrom gespeist wird. Die am Lampenstromkreis anliegende Wechsel spannung wird bei Nacht auf einen gegenüber der am Tag anliegenden Spannung niedrigeren Wert geschaltet. Im Wechselstromkreis liegt als Überwachungsschaltung eine mit einer Diode D überbrückte Erregerwicklung 1, 2 eines Gleichstromrelais G. Eine zusätzliche Erregerwicklung 3, 4 des Gleichstromrelais bildet in Reihe mit einer weiteren Diode D1 einen Zusatzstrompfad ZSP. Dieser wird von zentral angeordneten Schaltmitteln ZS, welche mit dem Einschalten der niedrigeren Lampenwechselspannung (Nachtspannung) betätigt werden, angeschaltet.
• Im Tagbetrieb ist der Zusatzstrompfad ZSP abgeschaltet.
• Das Gleichstromrelais wird durch die positiven Halbwellen der vollen Lampenwechselspannung (Tagspannung) erregt und verharrt im betätigten Zustand. Nimmt der Lampenstrom ab, z.B. bei einem Glühfadenbruch, so fällt das Gleichstromrelais ab und signalisiert eine Störung.
• Der Rückfallerregerstrom des Relais, der den Schwellwert der Überwachungsschaltung bildet, liegt dicht unterhalb des Tag-Betriebsstromes. Deshalb spricht die Uberwachungsschaltung auch bei großen Stellentfernungen, wo durch große Kabelkapazitäten bereits größere kapazitive Fehlströme auftreten, noch sicher an. Bei reduzierter Speisung des Signallampenstromkreises (Nachtbetrieb) reicht aber der Betriebsstrom nicht mehr aus, die Rückfallerregung des Gleichstromrelais aufzubringen. Um ein Ansprechen der Überwachungsschaltung zu vermeiden wird deshalb gleichzeitig mit der Tag/Nacht-Umschaltung der Zusatzstrompfad eingeschaltet. Dieser liefert einen Beitrag zur Erregung des Gleichstromrelais über die zusätzliche Erregerspule 3, 4. Der Strom im Zusatzstromkreis ist dabei so eingestellt, daß die Erregung, die durch den Lampenstromkreis noch aufgebracht werden muß, nun einem Stromwert dicht unterhalb des Nacht-Betriebsstromwertes entspricht, so daß bei Absinken des Nacht-Betriebsstromes die überwachungsschaltung sicher anspricht.
• Ohne einen Zusatzstrompfad müßte das Gleichstromrelais so ausgelegt werden, daß der Nacht-Betriebsstrom allein ausreichen würde, das Relais zum Ansprechen zu bringen.
• Bei Tagstrom und großen Zuleitungslängen könnten dann kapazitive Fehlströme den niedrigen Wert des Rückfallerregerstromes übersteigen und bei Ausfall der Signallampe das Ansprechen der Überwachung verhindern.
• Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsvariante entspricht weitgehend der in Fig. 1 dargestellten Schaltung. Sie unterscheidet sich lediglich darin von dieser, daß der Zusatzstrompfad (ZSP1) anstelle von einer getrennten Spannungsquelle gespeist zu werden, die bei der Schaltung in Fig. 1 für die Erregung ungenutzt über die Diode D abfließenden negativen Halbwellen des Signallampenwechselstromes zur zusätzlichen Erregung desGleichstromrelais ausnutzt. Bei gegensinnigem Durchfluß der positiven und negativen Teilströme addieren sich hier die von den beiden Erregerwicklungen stammenden Erregungen.
• Ein von zentralen Schaltmitteln angesteuerter Schalter S dient zur An- und Abschaltung der Zusatzerregung indem er den aus einer Diode D3 und der zusätzlichen Erregerwicklung 3, 4 des Gleichstromrelais G1 bestehenden Zusatzstrompfad ZSP1 mittels einer Diode D2 kurzschließt.
• In Fig. 3 enthält der Signallampenstromkreis neben der Signallampe L und dem Lampentransformator LT einen Übertrager Ü, der mit seiner Primärspule im Signallampenstromkreis liegt und in dessen Sekundärspule durch den Signallampenstrom eine Wechselspannung induziert wird.
• Die positiven Halbwellen dieser induzierten Wechselspannung werden der Erregerwicklung 1, 2 eines Gleichstromrelais G1 zugeführt, das zusammen mit dem Übertrager die Überwachungsschaltung bildet. Die negativen Halbwellen werden durch eine mit der Erregerwicklung in Reihe geschaltete Diode D2 gesperrt. Sie werden jedoch dann wirksam, wenn ein der Überwachungsschaltung zugeordneter Zusatzstrompfad ZSP2 durch einen zentral angeordneten Schalter ZS1 eingeschaltet wird. Die negativen Halbwellen fließen dann von einer Seite der Sekundärwicklung des übertragers über eine zweite Erregerwicklung und eine Diode D3 zu einem Potential B, an das auch die Gegenseite der Sekundärwicklung des Übertragers Ü angeschlossen ist. Da die zweite Erregerwicklung 3, 4 in solchem Sinne von den negativen Halbwellen durchflossen wird, daß diese einen positiven Beitrag zur Erregung des Relais liefern, wird der Anteil an der Erregung, der von den positiven Halbwellen erbracht werden muß, herabgesetzt. Die Widerstände der Relais und Übertragerwicklungen: lassen sich so aufeinander abstimmen, daß der Wert der Rückfallerregung für das Gleichstromrelais bei Ausnutzung beider Halbwellen der im übertrager induzierten Wechselspannung einem Stromwert im Signallampenstromkreis entspricht, der knapp unterhalb des Nacht-Betriebsstromwertes, bei Ausnutzung nur einer Halbwelle jedoch knapp unterhalb des Wertes des Tag-Betriebsstromes des Lampenstromkreises liegt.
• In der Fig. 3 sind dem Zusatzstrompfad mehrere gleichartige Strompfade ZSP3 bis ZSP5 parallel geschaltet. Diese stellen die Zusatzstrompfade für nicht dargestellte Überwachungsschaltungen weiterer Signallampenstromkreise dar.
• Sie sind durch Dioden D6 bis D8 entkoppelt und mit dem zentral angeordneten Schalter ZS1 verbunden. Der Schalter ZS1 kann mechanisch oder elektrisch mit dem Schalter für die Tag/Nacht-Umschaltung gekoppelt sein.
• Es ist auch möglich, die zusätzlichen Erregerwicklungen der Gleichstromrelais so zu betreiben, daß sie der Wirkung der Haupterregerwicklungen entgegengerichtet arbeiten und deren Erregung teilweise kompensieren. In diesem Falle sind die Zusatzstrompfade bei Nachtspannung aus-und bei Tagspannung eingeschaltet.
• Figur 4 zeigt eine übenfachungsschaltung mit einem Wechselstromrelais W. Dieses liegt mit seiner Haupterregerwicklung 1, 2 im Signallampenstromkreis und besitzt eine zusätzliche Erregerwicklung 3, 4, welche durch zentrale Schaltmittel ZS an dieselbe Wechselstromquelle (Transformator NT) angeschlossen werden kann, aus der auch der Signallampenstromkreis versorgt wird.
• Dadurch ist gewährleistet, daß der die zusätzliche Erregerwicklung durchfließende Wechselstrom die gleiche Frequenz und die gleiche Phasenlage aufweist wie der im Signallampenstromkreis fließende Strom. Die zentralen Schaltmittel werden zusammen mit den die Tag0Nacht-Umschaltung bewirkenden Schaltmitteln, hier schematisch durch einen Wechsler TNU dargestellt, betätigt.

Claims (12)

1. Patentansprüche Ü 1. jschaltungsanordnung zum signaltechnisch sicheren L Betrieb von wechselstromgespeisten Signallampen, deren Speisespannung bei Nacht gegenüber der Taqspannung niedriger eingestellt ist und deren Funktion mittels Überwachungsschaltungen, die den Lampenstrom auswerten, ständig überwacht wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeweils einer Überwachungsschaltung ein Zusatzstrompfad (ZSP) zugeordnet ist, welcher den Schwellwert der Überwachungsschaltung beeinflußt und daß zentral Schaltmittel (ZS)- vorgesehen sind, die, ab hängig von der Einstellung der Speisespannung, den Zusatzstrompfad einer oder mehrerer Überwachungsschaltungen ein- oder ausschalten.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jede Überwachungsschaltung ein Relais (G) enthält, dessen Rückfallerregung den Schwellwert der Überwachungsschaltung bestimmt, daß eine Haupterregerwicklung (1,.2) des Relais im Signallampenstromkreis angeordnet ist und daß eine zusätzliche Erregerwicklung (3, 4) im Zusatzstrompfad (ZSP) liegt.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Relais ein Gleichstromrelais ist, dessen Haupterregerwicklung (1, 2) durch eine erste Diode (D) überbrückt ist und daß der Zusatzstrompfad (ZSP) Gleichstrom führt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in Reihe mit der ersten Diode (D2) ein Schalter (S) vorgesehen ist, der von den zentralen Schaltmitteln (ZS) betätigt wird und daß eine weitere Diode (D3) der zusätzlichen Erregerwicklung (3, 4) vorgeschaltet und so gepolt ist, daß sie den bei geschlossenem Schalter (S) über die erste Diode (D2) fließenden Strom nach Öffnen des Schalters (S) der zusätzlichen Erregerwicklung (3, 4) zuführt.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Relais ein Wechselstromrelais ist und daß der Zusatzstrompfad Wechselstrom führt, dessen Frequenz gleich der Frequenz des Signallampenstromes und dessen Phasenlage gleich oder entgegengesetzt der Phasenlage des Signallampenstromes ist.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Überwachungsschaltung einen übertrager (ü) enthält, dessen Primärwicklung im Signallampenstromkreis liegt, und dessen Sekundärwicklung eine Erregerwicklung (1, 2) eines Relais speist, daß die Rückfallerregung dieses Relais den Schwellwert der Uberwachungsschaltung bestimmt, und daß das Relais eine zusätzliche Erregerwicklung (3, 4) besitzt, welche im Zusatzstrompfad liegt.
7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Relais ein Gleichstromrelais ist und daß der Erregerwicklung (1, 2) sowie der im Zusatzstrompfad angeordneten zusätzlichen Erregerwicklung (3, 4) Dioden (D4, D5) vorgeschaltet sind.
8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t , daß die Überwachungsschaltung einen übertrager enthält, dessen Primärwicklung im Signallampenstromkreis liegt und dessen Sekundärwicklung über einen Zweiweggleichrichter eine Erregerwicklung eines Gleichstromrelais speist und daß ein Gleichrichterweg des Zweiweggleichrichters den Zusatzstrompfad darstellt und einen Schalter enthält, der von den zentralen Schaltmitteln betätigt wird.
9. 9. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zusätzlichen Erregerwicklungen (3, 4) der in den Überwachungsstromkreisen enthaltenen Relais (G) so gepolt sind, daß sie gleichsinnig zu den Haupterregerwicklungen (1., 2) vom Strom durchflossen werden, und daß die Zusatzstrompfade bei reduzierter Speisespannung (Nachtspannung) der Signallampen von den zentral angeordneten Schaltmitteln eingeschaltet sind.
10. 10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zusätzlichen Erregerwicklungen (3, 4) der in den Überwachungsstromkreisen enthaltenen Relais (G) so gepolt sind, daß sie gegensinnig zu den Haupterregerwicklungen (1, 2) vom Strom durchflossen werden und daß die Zusatzstrompfade bei voller Speisespannung (Tagspannung) der Signallampen von den zentral angeordneten Schaltmitteln eingeschaltet sind.
11. 11. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2, 3, 6 und 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zusatzstrompfade (ZSP2 ...5) der Überwachungsschaltungen mittels Dioden (D5 .. .8) voneinander entkoppelt sind und zum Einschalten mit einer gemeinsamen Stromquelle (B) verbunden werden.
12. 12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Prüfschaltung vorgesehen ist, welche bei ausgeschalteten Zusatzstrompfaden (ZSP) deren Potentialfreiheit überprüft.