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Schaltungsanordnung zum Auswerten von Gleisspannungen
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in Eisenbahnanlagen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
zum Auswerten von Gleisspannungen in Gleisstromkreisen von Eisenbahnanlagen unter
Verwendung von frequenzmodulierten Gleisspannungen.
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Zur Gleisfreimeldung werden im Eisenbahnsicherungswesen seit vielen
Jahren neben Achszählkreisen Einrichtungen unter Verwendung von Gleisstromkreisen
verwendet. Zu dem Zweck wird das Gleis in Gleisabschnitte unterteilt, und zwar entweder
durch galvanische Trennung an den Stoßstellen benachbarter Gleisabschnitte oder
durch die Verwendung spezieller Gleisschaltmittel in Form von Kupferseilen und Abstimmkondensatoren
derart, daß die Gleisabschnitte für bestimmte Frequenzen abgestimmte Schwingkreise
bilden.
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Jeweils am einen Ende derartiger Gleisabschnitte wird in die Schienen
ein Wechselstrom vorgegebener Frequenz eingespeist, der bei freiem Gleisabschnitt
am anderen Ende zur Verfügung steht und beispielsweise ein Gleisrelais erregt. Bei
besetztem Gleisabschnitt ist dieses Gleisrelais abgefallen. Anstelle des Gleisrelais
können auch elektronische Auswerteeinrichtungen eingesetzt werden. Bei derartigen
Gleisfreimeldeeinrichtungen werden aufeinanderfolgenden Gleisabschnitten Gleisspannungen
verschiedener Frequenz zugeordnet.
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Hierdurch ist sichergestellt, daß Jeweils nur dasjenige Gerät, welches
einem bestimmten Gleisstromkreis gehört, die diesem Gleisstromkreis zugeordnete
Gleisspannung
auswertet und keine andere Spannung, die u.U. einen freien Gleisstromkreis vortäuschen
könnte.
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Um die Sicherheit in der Zuordnung der für einen Gleisstromkreis vorgesehenen
Gleisspannung zu der betreffenden Auswerteeinrichtung noch zu steigern, kann fUr
jeden Gleisstromkreis neben der Gleisspannung vorgegebener Frequenz zusätzlich noch
eine spezifische Kennung vorgesehen werden. Diese Kennung kann darin bestehen, daß
frequenzmodulierte Gleisspannungen verwendet werden (Patentanmeldung P 31 39 068.4).
Hierdurch ist die Voraussetzung gegebene daß benachbarten Gleitstrom kreisen frequenzmoduiierte
Gleisspannungen mit sich unterscheidenden Codierungen zugeführt werden. Mit anderen
Worten gesagt, erhalten somit benachbarte Gleisstromkreise Gleisspannungen entsprechend
der Betriebsart-bei FM-WT-Systemen. Hierdurch ist in hohem Maße eine Gefährdung
des Eisenbahnbetriebes infolge einer Störung bei Gleisstromkreisen nach Aderberührungen
vermieden, denn es kann auf der Empfängerseite durch Auswerten der Jeweils vorhandenen
Codierung jederzeit überprüft werden ob die empfangene Gleisspannung tatsächlich
vom zugeordneten Gleisstromkreis herrührt oder nicht.
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Aus technischen und ökonomischen Gründen kann das Hubverhältnis, also
der Modulationsindex, der sich aus dem Abstand des durch Frequenzmodulation erzeugten
oberen und unteren Frequenzwertes der betreffenden Gleisspannung dividiert durch
den mittleren Frequenzwert (Mittenfrequenz) der Gleisspannung ergibt, nur relativ
klein gemacht werden.Das Hubverhältnis liegt dabei im Bereich von ein bis zwei Prozent
Wenn berilcksj chtlgt wird,daß die Mittenfrequenz der Gleisspannung im Tonfrequenzbereich
liegt, ergeben
sich bei dem geringen Hubverhältnis fUr den oberen
bzw.
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unteren Frequenzwert Frequenzen, die sich nur in sehr aufwendigen
Filterschaltungen trennen lassen.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe-zugrunde, zum Auswerten von
frequenzmodulierten Gleisspannungen einen Frequenzdemodulator anzugeben, der bei
geringem Schaltungsaufwand und geringem Modulationsindex der Gleisspannung eine
Unterscheidung zwischen dem jeweils oberen und unteren Frequenzwert gewährleistet,
der ferner auch noch bei Frequenzungenauigkeiten im Bereich von +0,5% der Mittenfrequenz
der Gleisspannung noch eine ordnungsgerechte Auswertung der Eckfrequenzen, also
des oberen und unteren Frequenzwertes, ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zu bewertende
Gleisspannung mittelbar einer digitalen Periodendauermeßeinrichtung als Zeitbasis
zum Steuern einer Torschaltung zugeführt ist, die im geöffneten Zustand die Impulse
eines Quarzgenerators einem mehrstufigen Zähler zuführt, dessen Ausgänge mit einer
Anzahl von Adresseneingängen einer Speicher- und Umsetzerschaltung verbunden sind,
für die im Hinblick auf Zählergebnisse des Zählers bezüglich eines tolerierten oberen
bzw. unteren Frequenzwertes der Gleisspannung ein Adreßbereichspaar festgelegt ist,
durch welches nur bei in der Toleranz liegenden oberen bzw.
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unteren Zählergebnissen eine erste bzw. zweite Kennung ausgeben wird.
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Eine derartige Schaltung hat den besonderen Vorteil, daß zur Auswertung
der Gleisspannung ausschließlich handelstlbliche Bausteine der Digitaltechnik eingesetzt
werden können, wobei als Speicher- und Umsetzerschaltung ein programmierbarer Lesespeicher
(PROM) einge-
setzt werden kann. Da derartige Bausteine ein sehr
umfangreiches Speichervolumen haben, können gleichzeitig mehrere verschiedene Adreßbereichspaare
festgelegt werden, so daß die Schaltungsanordnung zum Auswerten von Gleisspannungen
unterschiedlicher Trägerfrequenzen eingesetzt werden kann. Für mehrere in einem
Bereich arbeitende Gleisstromkreise kann daher stets derselbe Typ von Auswerteschaltung
eingesetzt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es auch, daß die Auswerteschaltung im Hinblick
auf die vorzugebende Toleranz leicht auf den einen oder anderen Wert eingestellt
werden kann, da dies lediglich eine geänderte Programmierung des als Speicher und
Umsetzerschaltung verwendeten PROMS erfordert Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend an Hand eines Blockschaltbildes
näher erläutert.
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Im oberen Teil der Zeichnung ist ein Gleisabschnitt S angedeutet,
der in Fahrrichtung F befahren wird. Die Tatsache, daß der Gleisabschnitt S von
dem übrigen nach links und rechts führenden Gleis abgetrennt ist, wird durch senkrechte,
gestrichelte Linien angedeutet.
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Dabei ist es unerheblich5 durch welche technischen Maßnahmen die elektrische
Abgrenzung von Nachbargleisabschnitten erfolgt. Zur Frei- und Besetztmeldung des
Gleisabschnittes S wird in diesen im linken Teil A eine Gleisspannung eingespeist,
die von einem Sender SR erzeugt wird. Dabei handelt es sich um eine frequenzmodulierte
Gleisspannung im Tonfrequenzbereich mit geringem Hubverhältnis von beispielsweise
1,5.
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Die Mittenfrequenz der verwendeten Gleisspannung kann beispielsweise
bei 9,5 kHz liegen Zur Charakterisierung der im Gleisabschnitt S zugeordneten Gleisspannung
erzeugt der Sender SH ferner ein festvorgegebenes
frequenzmoduliertes
Telegramm. Dieses steht bei nicht besetztem Gleisabschnitt S am Ende E zur Weiterleitung
und Auswertung zur Verfügung.
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Zur Decodierung und Auswertung der vom Gleisabschnitt S abgegebenen
frequenzmodulierten Telegramme werden diese einem Umsetzer U zugeführt, der beispielsweise
die Aufgabe hat, aus den sinusförmigen Wechselspannungen rechteckförmige Signale
zu bilden, derart, daß zum Steuern von Bausteinen der Digitaltechnik eindeutige
Schaltflanken zur Verfügung stehen. Die vom Umsetzer U ausgegebenen Signale dienen
als Zeitbasis zum Steuern einer Torschaltung TG, an die weiterhin ein Quarzgenerator
G angeschlossen ist, der rechteckförmige Signale mit einer im MHz-Bereich liegenden
Folgefrequenz abgibt. Die Torschaltung TG ist so konzipiert, daß die vom Quarzgenerator
G abgegebenen Signale nur dann während einer Halbperiode der dem Umsetzer U zugeführten
Frequenz durchgelassen werden, wenn der Ausgang Ul des Umsetzers U auf H-Pegel liegt.
An den Ausgang der Torschaltung TG ist mit seinem Zähleingang T ein Binärzähler
BZ angeschlossen. Dieser hat ein Zählvolumen, das ausreicht, alle während einer
Halbperiade der niedrigsten dem Umsetzer U zugeführten Frequenz vom Quarzgenerator
G ausgegebenen Impulse aufzunehmen. Die Rückstellung des Binärzählers BZ erfolgt
über dessen Eingang R bei jeweils positiven Flanken der über den Ausgang U1 des
Umsetzers U abgegebenen Signale. Jeweils am Ende einer Halbperiode der zu bewertenden
Frequenz liegt im Binärzähler BZ ein Zählergebnis vor, das der zu bewertenden Frequenz
umgekehrt proportional ist.
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Unter Zubilligung vorgegebener Werte der Abweichung von einem vorgegebenen
Soll-Wert des oberen bzw. unteren Frequenzwertes der vom Gleisabschnitt S bei nicht
belegtem
Zustand abgegebenen Gleisspannung muß der Binärzähler BZ beim oberen bzw. unteren
Frequenzwert zu vorgegebenen Zählergebnissen kommen. Diese'liegen in binärer Form
an den Ausgängen des Binärzählers BZ vor und dienen jeweils als Adresse für eine
Speicher-und Umsetzerschaltung SUQ Diese wertet die einzelnen Zählergebnisse aus.
Zu dem Zweck sind die Ausgänge des Binärzählers BZ mit den Eingängen der Speicher-und
Umsetzerschaltung SU7 für die e ein PROM verwendet werden kann, verbunden* Wesentlich
ist nunS daß die Speicher- und Umsetzerschaltung SU zum Auswerten der beiden zu
verschiedenen Zeitpunkten im Binärzähler BZ vorliegenden Zählergebnisse mindestens
ein Adreßbereichspaar enthält, aufgrund dessen nur bei in der Toleranz liegendem
oberen bzw. unteren Zählergebnis des Binärzählers BZ eine spezielle Kennung ausgegeben
wird. So schaltet beispielsweise der Ausgang SUl auf H-Pegel, wenn der erwartete
obere Frequenzwert der Gleisspannung vorlag. Entsprechendes gilt sinngemäß für den
Ausgang SU2 beim Vorliegen des ordnungsgerechtenjunteren Frequenzwertes.
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Zur Übernahme und zum Zwischenspeichern der über die Ausgänge SU1
und SU2 abgegebenen Kennungen dienen zwei D-Kippglieder ZS1 und Z52. Die negierten
dynamischen Takteingänge C der beiden D-Kippglieder sind ebenfalls mit dem Ausgang
U1 des Umsetzers U verbunden, so daß eine Informationsübernahme in die D-Kippglieder
ZS1 und ZS2 jeweils am Ende einer Halbperiode bei negativer, also fallernder Signalflanke
erfolgt* Bei besetztem-Gleisabschnitt S, also bei fehlender Gleisspannung am Eingang
des Umsetzers U oder bei außerhalb der vorgegebenen Toleranz liegenden oberen und
unteren Frequenzwerten der Gleisspannung, führen die Ausgänge der beiden D-Kippglieder
ZS1 und ZS2 L-Pegel.
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Ein mit den Ausgängen der beiden D-Kippglieder ZS1 und ZS2 verbundenes
Decodierglied DD hat die Aufgabe, das dem Gleisabschnitt S zugeordnete frequenzmodulierte
Telegramm der Gleisspannung zu erkennen und nur beim Vorliegen dieses Telegrammes
huber die Leitung L eine Freimeldung an nicht weiter dargestellte Einrichtungen
abzugeben.
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1 Figur 2 Patentansprüche