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Elektrischer Trennstoß für wechselstromgespeiste
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Gleisstromkreise Die Erfindung betrifft einen elektrischen Trennstöß
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein solcher elektrischer Trennstoß ist aus der DE-OS 29 51 124 insbesondere
Figur 6 bekannt. Nicht dargestellte Gleisstromkreissender speisen dort in rechts
und links an den Trennstoß angrenzende Gleisstromkreise Ströme mit unt.erschiedlichen
Frequenzen (f3 und f4) ein. Diese induzieren -in Koppelschleifen (L7 und L8) Spannungen
(UAG3, UAG4), die von Auswertegeräten (AG3, AG4) aufgenommen und ausgewertet werden.
Die Koppelschleifen sind sowohl mit den Schienen als auch mit einem als S-Verbinder
(SV) ausgeführten Querverbinder induktiv gekoppeit.
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Die in der Figur 6 ebenfalls dargestellte Beeinflussungskurve zeigt,
daß über die gesamte, durch die Anschlußpunkte des Querverbinders begrenzte G le
i szone hinweg eine Beeinflussung beider in den Koppelschleifen induzierter Spannungen
erfolgt.
In der Mitte der GLeiszone tritt ein deutlich ausgeprägter überlappungsbereich auf,
in welchem beide Auswertegeräte eine Gleisbesetzung signalisieren.
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Soll mit dem bekannten Trennstoß ein möglichst scharfer übergang von
einem Gleisstromkreis zum nächsten erreicht werden, was z.B. in Bahnhöfen unumgänglich
ist, so muß der Trennstoß sehr kurz ausgelegt werden, damit der übergangsbereich,
in dem die Auswertegeräte beider aneinandergrenzender Gleisstromkreise von derselben
Achse beeinflußt werden - dieser Bereich entspricht beim Stand der Technik in seiner
Länge etwa der Längenausdehnung des S-Verbinders - ebenfalls kurz wird.
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Eine Kürzung des S-Verbinders läßt sich infolge der notendigen Anpassung
an die Impedanz und damit den WeLlenwiderstand des Gleises aber nur durchführen,
wenn auch die Frequenz des Gleisstromes erhöht wird. Letzteres wiederum bedingt
eine geringere maximale Längenausdehnung der Gleiskreise, was die Anzahl der zur
pberwachung einer Strecke notwendigen Gleisstromkreissender und Auswertegeräte und
damit die Kosten einer solchen Streckenausrüstung erhöht.
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Der Trennstoß nach der Erfindung ermöglicht eine Verkürzung des o.g.
ubergangsbereiches ohne eine Erhöhung der Frequenz und die- damit verbundenen Nachteile.
Er wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 beschrieben.
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Die gemäß der Erfindung vorgesehene Form des Querverbinders ist dabei
aus der DE-AS 12 65 186 (Figur 1) in anderem Zusammenhang bekannt. Der Querverbinder
dient dort dazu, bei einem Trennstoß mit galvanisch gekoppelter Ein-und Ausspeisung
die Energie eines Gleisstromkreissenders möglichst vollständig in einen der beiden
durch den Trennstoß getrennten Gleisstromkeise einzuspeisen und den in den anderen
Gleisstromkreis gelangenden Störanteil zu reduzieren. Beim Trennstoß nach der Erfindung,
in dessen nächster Umgebung nur eine Auskopplung zweier durch Gleisströme induzierter
Spannungen, jedoch keine Gleisstromeinspeisung erfolgt, hat der Querverbinder keine
derartigen Aufgaben. Er wirkt elektrisch wie der S-Verbinder nach dem Stand der
Technik, besitzt jedoch zur Trennstoßmitte zuruckgezogene Anschlüsse, was den Achskurzschluß
einer sich dem Trennstoß nähernden Achse erst kurz vor der Trennstoßmitte wirksam
werden läßt. Damit wird die Trennschärfe des Trennstoßes gegenüber einem Trennstoß
mit S-Verbinder wesentlich verbessert.
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Eine in Anspruch 2 beschriebene Åusgestaltung des Trennstoßes nach
der Erfindung sieht Koppelschleifen aus mehreren Windungen vor. Dadurch werden die
in der Koppelschleife induzierten Spannungen erhöht und die Auswertung der Gleisströme
sicherer.
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Wie in Anspruch 3 angegeben, läßt sich der durch die Verkürzung der
Koppelschleifen herbeigeführte Kopplungsverlust dadurch kompensieren, daß die Windungszahl
der Koppelschleifen mit demselben Faktor multipliziert wird,durch den die Länge
der Koppelschleifen dividiert wird.
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Die Ansprüche 4 bis 7 beinhalten verschiedene VerLegungsweisen des
Querverbinders und der Koppelschleifen. Sie dienen vornehmlich dazu, den überlappungsbereich
der Gleisstromkreise noch weiter zu reduzieren und sind den Ansprüchen zu entnehmen.
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Anhand von 4 Figuren sollen nun Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Trennstoßes ausführlich beschrieben werden: Figur 1 zeigt einen Trennstoß mit innerhalb
der Querverbinderschleifen liegenden Koppelschleifen Figur 2 zeigt einen Trennstoß
mit nebeneinanderliegenden Koppelschleifen Figur 3 zeigt einen Trennstoß mit außerhalb
der Querverbinderschleifen liegenden Koppelschleifen mit besonders geringer überlappung
Figur 4 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführung des Trennstoßes In Figur 1
ist ein elektrischer Trennstoß nach der Erfindung dargestellt. Er bildet die Trennstelle
zwischen zwei mit Gleisströmen unterschiedlicher Frequenz F1, F2 gespeisten Gleisstromkreisen.
Die Gleisströme werden von in der Figur nicht dargestellten Gleisstromkreissendern
in bestimmter Entfernung vom Trennstoß in die Schienen eingespeist. In der Figur
dargestellte, mit F1 und F2 bezeichnete
Pfeile sollen angeben,von
welcher Seite her ein Gle-isstrom mit der Frequenz F1 oder F2 über den Trennstoß
fließt.
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Der Trennstoß besteht aus einem Querverbinder Q, der an zwei einander
gegenüberliegenden Punkten P1 und P2 mit den Schienen SCH eines Gleises verbunden
ist. Er ist mit seinen schienenparallelen Teilen induktiv mit den Schienen gekoppelt
und bildet nach beiden Seiten hin rechteckige, nahezu geschlossene Schleifen mit
einer Länge L die von einem durch den Querverbinder fließenden Strom in unterschiedlichem
Umlaufsinn durchflossen werden. Rechts und links an die Verbindungslinie zwischen
den Punkten P1 und P2 anschließend snd rechteckige Koppelschleifen KS1 und KS2 der
Länge l verlegt, welche mehrere Windungen aufweisen und einen Teil (in der Figur
1 etwa 1/3) der von jeder Querverbinderschleife umschlossenen Fläche Spund S2 einschließen.
In diesen mit den Schienen und dem Querverbinder induktiv gekoppelten Koppelschleifen
wird durch die in den Schienen und im Querverbinder fließenden Gleisströme eine
zur Stromstärke proportionale Spannung induziert. Diese wird in Gleisstromkreisempfängern
El, E2 die auf die Frequenzen der Gleisstrome selektiv abgestimmt sind, ausgewertet.
In der Figur 1 wertet der mit der Koppelschleife KS1 verbundene Empfänger El den
im rechts an den Trennstoß anschließenden Gleisstromkreis fließenden Gleisstrom
der Frequenz F1, der mit der Koppelschleife KS 2 verbundene Empfänger E2 den im
links an den Trennstoß anschließenden Gleisstromkreis fließenden Gleisstrom der
Frequenz F2 aus.
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Die Funktion des Trennstoßes kann anhand der Figur 1 aufgezeigt werden,
wenn angenommen wird, daß sich eine Achse A von links her dem Trennstoß nähert.
In' der gezeichneten Position schließt die Achse die Schienen des trinken Gleisstromkreises
kurz. Von links her kann deshalb nur ein geringer Reststrom der Frequenz F2 zum
Trennstoß gelangen.
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Der Empfänger E2 empfängt kein ausreichend starkes Signal und der
Glei-skreis is.t besetzt gemeldet. Dies ändert sich nicht, bis die Achse die Anschlußpunkte
P1, P2 des Querverbinders Q erreicht hat. Der Empfänger El, der das Signal des rechts
an den Trennstoß anschließenden Gleisstromkreises auswertet, wird durch die Achse
A zunächst nicht beeinflußt. Der Gleisstrom der Frequenz F1 - die in der Figur entlang
den Schienen, des Querverbinders und der Achse angebrachten Richtungspfeile zeigen
einen Momentanwert der Stromflußrichtung an - teilt sich zwar in den Punkten P1
und P2 in einen über den- Querverbinder fließenden und einen mit Annäherung der
Achse zunehmenden, über die Schienen und die Achse fließenden Teil auf, beeinflußt
aber nach wie vor in nahezu gleicher Stärke die Koppelschleife KS1, da diese.sowohl
mit dem Querverbinder als auch mit den Schienen induktiv gekoppelt ist. Erst wenn
die Achse den Beginn der Koppelschleife KS1 überschreitet, nimmt die Beeinflussung
ab, da einerseits jetzt die für die Koppelung wirksamen, entlang der Koppelschleife
verlaufenden und vom Gleisstrom durchflossenen Schienenstücke kürzer werden und
andererseits der Strom durch den Querverbinder infolge des immer niederohmiger werdenden,
durch Schienen und Achse gebildeten Nebenschlusses abnimmt. Kurz vor Erreichen der
Trennstoßmitte, der Verbindungslinie zwischen
den AnschlußpunktenP1
und P2,verschwindet das vom Empfänger El aufgenommene Signal. Es kann sogar gering-0
fügig negativ, d.h. um 180 phasenverschoben auftreten, wenn sich die Achse genau
auf der Verbindungslinie befindet und die Beeinflussung der Koppelschleife durch
den in der Achse fließenden Strom größer ist als die Beeinflussung durch einen verbleibende.n
geringen Strom durch den Querverbinder. Der rechts vom Trennstoß gelegene Gleiskreis
wird besetzt gemeldet.
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Bei Weiterbewegen der Achse nach rechts bleibt das vom Empfänger El
empfangene Signal abgesenkt und der Gleiskreis besetzt gemeldet, bis die Achse die
Einspeisestelle des die Frequenz Fl.abgebendcn Gleisstromkreissenders passiert hat.
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Nach überschreiten der Anschlußpunkte P1 und P2 durch die Achse nach
rechts wird in Umkehrung der bei Beeinflussung der Koppelsichleife KS1 beschriebenen
Vorgänge die B.eeinflussung ddr Koppelschleife KS2 aufgehoben und der links vom
Trennstioß gelegene Gleiskreis durch den Empfänger E2 frei gemeldet.
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Bei Durchgang einer Achse von rechts nach links wird zunächst die
Koppelschleife KS2 beeinflußt und der links vom Trennstoß gelegene Gleiskreis besetzt,
danach wird der rechts vom Trennstoß gelegene Gleiskreis freigemeldet.
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Die Vorgänge dabei unterscheiden sich im einzelnen nicht von denen
bei Durchgang einer Achse von links nach rechts.
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Aus dem vorstehend Beschriebenen ist klar erkennbar, daß der uberlappungsbereich
der zu beiden Seiten des Trennstoßes gelegenen Gleiskreise hier kleiner ist aLs
die doppelte Breite einer Koppelschleife und praktisch nicht von der Länge der vom
Querverbinder gebildeten Schleifen abhängt. Die Länge des Querverbinders kann demnach
der gewünschten Gleisstromkreisfrequenz angepaßt werden, ohne daß dabei, wie beim
Stand der Technik, der uberlappungsbereich unerwünscht groß wird.
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Einen besonders schmalen überlappungsbereich, der weniger als die
Breite eines einzigen Schwellenfaches beansprucht, zeigt Figur 2. Hier liegen beide
Koppelschleifen KS3, KS4 nebeneinander in einem durch zwei Schwellen U gebildeten
Schwellenfach. Der Querverbinder Q ist nicht wie in Figur 1 auf Höhe der Anschlußpunkte
P1, P2 in gerader Verbindung von einer zur'anderen Gleisseite geführt, sondern bereits
vor Erreichen des Anschlußpunktes P1 entlang der einen Koppelschleife KS4 zur Gleismitte,
dann schienenparallel zwischen den Koppelschleifen hindurch und schließlich entlang
der anderen Koppelschleife KS3 zur anderen Gleisseite geführt. Die von den Koppelschleifen
umschlossenen Flächen liegen so innerhalb der von den Querverbinderschleifen umschlossenen
Flächen S1, S2.
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:Elektrisch verhält sich der in Figur 2 dargestellte Trennstoß wie
der in Figur 1 gezeigte, mit dem Unterschied, daß die Besetzmeldung des linken GLeisetromkreises
nicht erst dann aufgehoben wird, wenn der rechte Gleiskreis bereits eine zeitlang
besetzt gemeldet'ist, sondern gleichzeitig
mit dessen Besètzungsmeldung.
Eine schwache Beeinflussung der Koppelschleifen KS3, KS4 durch eine sich nä-hernde
Achse erfolgt allerdings schon früher als bei dem in Figur 1 gezeigten Trennstoß,
da die Koppelschleifen jeweils nur mit einer Schiene koppeln und so der über den
Achskurzschluß fliessende, dem Querverbinder entzogene Teilstrom die induktive Wirkung
der im Querverbinder fehlenden Stromanteile nur teilweise kompensieren kann.
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In Figur 3 ist eine Trennstoßvariante dargestellt, in welcher der
Querverbinder Q in nächster Nahe der Anschlußpunkte P1, P2 dreimal die Gleisseite
wechselt. Die Koppelschleifen K55 und KS6 sind hier nicht innerhalb der vom Querverbinder
umschlossenen Flächen S3 und S4 verlegt, sondern in vom Querverbinder ausgesparten
Gleisbereichen rechts und links der Verbindungslinie zwischen den Anschlußpunkten
P1 und P2 Zweckmäßigerweise sind Querverbinderkabel und Koppelschleifenkabel auf'drei
benachbarten Schwellen U einerseits und in der Schienenkehle andererseits verlegt
und so bei Gleisstopfarbeiten weitgehend vor Beschädigungen geschützt. Da die jeweils
zu einem Gleisstromkreis gehörige Koppelschleife hier auf derselben Seite der durch
die Anschlußpunkte P1 und P2 markierten Trennstoßmitte liegt wie der Gleisstromkreist
ist die überlappung der beiden aneinandergrenzenden Gleisstromkreise hier über die
Schwellenspannung der Gleisstromkreisempfänger ohne Schwierigkeiten auf einen positiven
oder negativen Betrag oder auf Null einzustellen. Bewegt sich nämlcih eine Achse
beispielsweise von links nach rechts über den Trennstoß hinweg, so beeinflußt sie
beide
Koppelschleifen KS5, KS6 gleichzeitig, indem sie nach Erreichen
der Koppelschleife KS5 einerseits mit dieser koppelnde Schienenstücke zunehmend
freigibt, was zum Anstieg des imGleisstromkreisempfänger E2 empfangenen Signals
der Frequenz F2 führt, andererseits aber durch den Achskurzschluß den durch den
Querverbinder Q fließenden Gleisstrom der Frequenz F1 schwächt, was eine Abnahme
des Signals in der Koppelschleife KS6 zur Folge hat. Nach überschreiten der Trennstoßmitte
durch die Achse steigt das im Gleisstromkreisempfänger E2 empfangene, in der Koppelschleife
KS5 induzierte Signal weiter an, da nun auch der Querverbinder von einem zunehmenden
Anteil des Gleisstroms der Frequenz F2 durchflossen wird. Das in der Koppelschleife
KS6 induzierte SignaL der Frequenz F1 nimmt weiter ab, da die noch vom Gleisstrom
der Frequenz F1 durchflossenen mit der Koppelschleife KS6 koppelnden Schienen stücke
mit Weiterbewegen des Achskurzschlusses kürzer werden Die Beeinflussungsbereiche
für beide Koppelschleifen überlappen sich hier nahezu vollständig. Die überLappung
der aneinandergrenzenden Gleisstromkreise kann daher, wie bereits oben erwähnt,
durch die Höhe der Spannungsschwellen, welche den uebergang zwischen Freizustand
und Besetztzustand-bei den beiden GLeisstromkreisen festlegen, positiv oder negativ
eingestellt werden.
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Figur 4 schließlich zeigt eine sehr spezielle Variante des Trennstoßes
nach der Erfindung. Die Verlegung von Querverbinder Q und Koppelschleifen KS7, KS8
entspricht im Prinzip dem in Figur 1 gezeigten und ihm zugehörigen Teil
der
Beschreibung in seiner Funktion erläuterten Trennstoß. Beim Trennstoß der Figur
4 sind,abgesehen von der Unterbringung in zwei Schwellenfächern, lediglich die schienenparallelen
Stücke der Koppelschleifen in Richtung auf den zugehörigen Gleisstromkreis hin bis
zur nächsten Schwelle verlängert und schräg zur mittleren Schwelle zurückgeführt.
Diese Maßnahme bewirkt eine Verlängerung der Beeinflussungsbereiche der Koppelschleifen
in Gleislängsrichtung. Die Verlängerungen sind dabei aufeinander zu gerichtet, so
daß sich eine bessere überlappung der Beeinflussungsbereiche und damit eine einstellbare
über lappung der Gleisstromkrei se ergibt.
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