DE3144841C2 - Schaltungsanordnung zum Auswerten von Gleisspannungen in Eisenbahnanlagen - Google Patents

Abstract

Im Hinblick auf eine erhöhte Sicherstellung einer ordnungsgerechten Zuordnung elektrischer Signale zum Frei- und Besetztmelden eines Gleisstromkreises einerseits und einer Auswerteeinrichtung andererseits werden frequenzmodulierte Signale, und zwar für jeden Gleisstromkreis mit einer für diesen typischen Codierung, verwendet. Zum Auswerten dieser frequenzmodulierten Gleisspannungen mit geringem Modulationsindex dient eine digitale Schaltungsanordnung mit einer Periodendauermeßeinrichtung, bei welcher die Gleisspannung die Zeitbasis liefert. Die Impulse eines Quarzgenerators (G) werden dabei durch einen mehrstufigen Binärzähler (BZ) gezählt. Die Ausgänge dieses Binärzählers (BZ) sind mit den Eingängen einer Speicher- und Umsetzerschaltung (SU) verbunden. Diese ist so programmiert, daß unter Berücksichtigung vorgegebener Toleranzen des oberen bzw. unteren Frequenzwertes der Gleisspannung zwei Adreßbereiche festgelegt sind, durch welche nur bei in der Toleranz liegenden oberen bzw. unteren Zählergebnissen des Binärzählers (BZ) eine erste bzw. zweite Kennung ausgegeben wird. Die Kennungen werden schließlich einem Decodierglied (DD) zugeführt, welches nur bei dem betreffenden Gleisabschnitt zugeordneten frequenzmodulierten Telegrammen eine Freimeldung des betreffenden Gleisabschnittes ausgibt.

Description

Die Erfindung bezieht sirh auf eine Schaltungsanordnung zum Auswerten von Gleiss* Innungen in Gleisstromkreiscn von Eisenbahnanlagen unter Verwendung von frequenzmodulierten Gleisspannungen.

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 Glei^ abschnitte oder durch die Verwendung spezieller Gleisschaltmittel in Form von Kupferseilen und Abstimmkondensatoren derart, daß die Gleisabschnitte für bestimmte Frequenzen abgestimmte Schwingkreise bilden. 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. Hierdurch ist sichergestellt, daß jeweils nur dasjenige Gerät, welches zu einem bestimmten Gleisstromkreis gehört, die diesem Gleisstromkreis zugeordnete Gleisspannung auswertet und keine Spannung, die u. U. einen freien Gleisstromkreis vortäuschen könnte.

Um die Sicherheit in der Zuordnung der für einen Gleisstromkreis vorgesehenen Gleisspannung zu der betreffenden Auswerteeinrichtung noch zu steigern, kann für jeden Gleisstromkreis neben der Gleisspannung vorgegebener Frequenz zusätzlich noch eine spezifische Kennung vorgesehen werden. Diese Kennung kann darin bestehen, daß frequenzmodulierte Gleisspannungen verwendet werden (altere DE-OS 3139 068). Hierdurch ist die Voraussetzung gegeben, daß benachbarten Gieisstromkreisen frequenzmodulierte 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 MaBe sine Gefährdung des Eisenbahnbetriebes infolge einer Störung

ίο 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.

Aus technischen und ökonomischen Gründen kann das Hubverhältnis, also der Modulationsindex, der sich aus dem Abstand des durch Frequenzmodulation erzeugten oberen und unteren Frequenzwerten der betreffenden Gleisspannung dividiert durch den mittleren Frequenzwert (Mittenfrequenz) der Gieisspännung ergibt, nur relativ klein gemacht werden. Das Hubverhältnis liegt dabei im Bereich von ein bis zwei Prozent. Wenn berücksichtigt wird, daß die Mittenfrequenz der Gleisspannung im Tonfrequenzbereich liegt, ergeben sich bei dem geringen Hubverhältnis für den oberen bzw. unteren Frequenzwert Frequenzen, die sich nur in sehr aufwendigen Filterschaltungen trennen lassen.

Aus der DE-OS 27 02 551 ist eine Schaltung zum Überwachen von Signalen bekannt, die bei Eisenbahnsignalsystemen zum Auswerten von Gleisspannungen eingesetzt werden kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, zum Auswerten von frequenzmodulierten Gleisspannungen einen Frequenzmodulator 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 Freqi>;.T.zungenauigkeiten im Bereich von ±03% der Mittenfrequenz der Gleisspannung noch eine ordnungsgerechte Auswertung der Eckfrequenzen, also des oberen und unteren Frequenzwertes, ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Gleisspannung nach deren Umwandlung in Rechteckform einer digit 'cn Periodendauermeßeinrichtung mit einer Torschaltung, einem Quarzgenerator und einem mehrstufigen Zähler als Zeitbasis zum Steuern der Torschaltung zugeführt ist, die im geöffneten

so Zustand die Impulse des Quarzgenerators dem mehrstufigen Zähler zuführt, dessen Ausgänge mit einer Anz-hl von Adresseneingängen einer Speicher- und Umsetzerschaltung verbunden sind, für die im Hinblick auf Zählergebnisse des Zählers bezuglich eines tolerierten oberen bzw. unteren Frequenzwertes der Gleisspannung ein Adreßbereichspaar festgelegt ist, durch welches nur bei in der Toleranz liegenden oberen bzw. unteren Zählergebnissen eine erste bzw. zweite Kennung ausgegeben wird.

Eine derartige Schaltung hat den besonderen Vorteil, daß zur Auswertung der Gleisspannung ausschließlich handelsübliche Bausteine der Digitaltechnik eingesetzt werden können, wobei als Speicher- und Umsetzerschaltung ein programmierbarer Lesespeicher (PROM) eingesetzt 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. 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 Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend an Hand eipes Blockschaltbildes näher erläutert

Im oberen Teil der Zeichnung ist ein Gleisabschnitt S angedeutet der in Fahrtrichtung F befahren wird. Die is Tatsache, daß der Gleisabschnitt S von dem übrigen nach links und rechts führenden Gleis abgetrennt ist wird durch senkrechte, gestrichelte Linien angedeutet Dabei ist es unerheblich, 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 Einern Gender SR erzeugt wird. Dabei handelt es sich um eine frequenzmodulierte Gleisspannung im Tonfrequenzbereich mit geringem Hubverhältnis von beispielsweise 1,5%. Die Mittenfrequenz der verwendeten Gleisspannung kann beispielsweise bei 9,5 kHz liegen. Zur Charakterisierung der im Gleisabschnitt 5 zugeordneten Gleisspannung erzeugt der Sender SR ferner ein fest vorgegebenes frequenzmoduliertes Telegramm. Dieses steht bei nicht besetztem Gleisabschnitt S am Ende E zur Weiterleitung und Auswertung zur Verfügung.

Zur Decodierung und Auswertung der vom Gleisabschnitt 5 abgegebenen frequenzmodulit-rten Telegramme werden diese einem Umsetzer Uzugeführt, der beispielsweise die Aufgabe hat, aus den sinusförmigen Wechselspannungen rechteckförmige Signale zu bilden, derart, daß zum Steuern von Bausteinen der Digitaltechnik eindeutige Schaltflanken zur Verfugung 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 durchgelasten werden, wenn der Ausgangs U\ des Umsetzers U auf Η-Pegel liegt. An den Ausgang der Torschaltung TG ist mit seinem Zählein^ang T ein Binärzähler BZ angeschlossen. Dieser hat ein Zählvolumen, das ausreicht, alle während einer HHbperiode der niedrigsten dem Umsetzer U zugeführten Frequenz vom Quarzgenerator G ausgegebenen Impulse aufzunehmen. Die Rück- s^r stellung des B:närzählers BZ erfolgt über dessen Eingang R bei jeweils positiven Flanken der über den Ausgang U\ 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.

Unter Zubilligung vorgegebener Werte der Abweichung von einem vorgegebenen Soll-Wert des oberen bzw. unteren Frequenzwertes der vom Gleisabschnitt 5 bei nicht belegtem Zustand abgegebenen Gleisspannung muß der B'.närzähler BZ beim oberer, bzw. unteren Frequenzwert 7ij vorgegebenen Zählergebnissen kommen. Diese liegen in binarer Form an den Ausgängen für eine Speicher- und Umsetzerschaltung SU. Diese wertet die einzelnen Zählergebnisse aus. Zu dem Zweck sind die Ausgänge des Binärzählers BZ mit den Eingängen der Speicher- und Umsetzerschaltung SU, für die ein PROM verwendet werden kann, verbunden. Wesentlich ist nun, 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 ÄZeine spezielle Kennung ausgegeben wird. So schaltet beispielsweise der Ausgang SU1 auf Η-Pegel, wenn der erwartete obere Frequenzwert der Gleisspannung vorlag. Entsprechendes gilt sinngemäß für den Ausgang SU2 beim Vorliegen des ordnungsgerechten unteren Frequenzwertes.

Zur Übernahme und zum Zwischenspeichern der über die Ausgänge SUi und SU2 abgegebenen Kennungen dienen zwei D-Kippschalter ZSI und ZS2. Die negierten dynamischen Taktein^-yige C der beiden D-Kippschalter sind ebenfalls mit derr. Ausgang i/i des Umsetzers U verbunden, so daß eine Informationsübernahme in die D-Kippglieder ZSl und ZS2 jeweils am Ende einer Halbperiode bei negativer, also fallender Sigcilflanke 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 ZS 2 L-Pegel.

Ein mit den Ausgängen der beiden D-Kippglieder ZSi und ZS 2 verbundenes Decodierglied DD hat die Aufgabe, das dem Gleisabschnitt S zugeordnete frequenzmodulierte Telegramm der Gleisspannung zu erkennen und nur beim Vorliegen dieses Telegrammes über die Leitung L eine Freimeldung an nicht weiter dargestellte Einrichtungen abzugeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Auswerten von Gleisspannungen in Gleisstromkreisen von Eisenbahnanlagen unter Verwendung von frequenzmodulierten Gleisspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleisspannung nach deren Umwandlung in Rechteckform einer digitalen Periodendauermeßeinrichtung mit einer Torschaltung (TG), einem Quarzgenerator (G) und einem mehrstufigen Zähler (BZ) als Zeitbasis zum Steuern der Torschaltung (TG) zugeführt ist, die im geöffneten Zustand die Impulse des Quarzgenerators (G) dem mehrstufigen Zähler (BZ) zuführt, dessen Ausgänge mit einer Anzahl von Adresseneingängen einer Speicher- und Umsetzerschaltung (SU) verbunden sind, für die im Hinblick auf Zählergebnisse des Zählers (BZ) bezüglich eines tolerierten oberen bzw. unteren Frequenzy/srtes der Gleisspannung ein Adreßbereichspaar festgelegt ist, durch welches nur bei in der Toleranz liegenden oberen bzw. unteren Zählergebnissen eine erste bzw. zweite Kennung (SUl, SUT) ausgegeben wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eiae Speicher- und Umsetzerschaltung in Form eir.es PROMS mit mehreren verschiedenen Adreßbereichen verwendet ist.