DE3220182C2 - Elektrischer Trennstoß für wechselstromgespeiste Gleisstromkreise - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrischer Trennstoß für mit Wechselstrom gespeiste isolierstoßfreie Gleichstromkreise, der einen besonders scharfen Übergang von einem zum anderen überwachten Gleisbereich ermöglicht. Dies wird erreicht, indem als Querverbinder ein sogenannter S-Verbinder verwendet wird, dessen Anschlüsse bis zur Trennstoßmitte zurückgezogen wird. Die Signalauskopplung geschieht mittels Koppelschleifen, deren Längenausdehnung wesentlich kleiner ist als die des Querverbinders. Die Koppelschleifen können auch mehrere Windungen aufweisen. Durch unterschiedliche Koppelschleifengestaltung und Formgebung des Querverbinders werden Übergangsbereiche und Überlappungsbereiche verschiedener Längenausdehnung geschaffen.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Trennstoß gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 29 51 124, insbesondere Figur 6, ist ein elektrischer Trennstoß mit einem sogenannten S-Verbinder als Querverbinder bekannt Nicht dargestellte Gleisstromkreissender speisen dort in rechts und links an den Trennstoß angrenzende Gleisstromkreise Ströme mit unterschiedlichen Frequenzen (/"3 und /4) ein. Diese induzieren in Koppeischieifen (L 7 und L 8) Spannungen (UAG 3, UAG4), die von Auswertegeräten (AG 3, AG4) aufgenommen und ausgewertet werden. Die Koppeischieifen sind sowohl mit den Schienen als auch mit dem Querverbinder (SV) induktiv gekoppelt.

Die in der Figur 6 ebenfalls dargestellte Beeinflussungskurve zeigt, daß über die gesamte, durch die Anschlußpunkte des Querverbinders begrenzte Gleiszone hinweg eine Beeinflussung beider in den Koppelschleifen induzierter Spannungen erfolgt. In der Mitte der Glciszone tritt ein deutlich ausgeprägter Überlappungsbereich auf, in welchem beide Auswertegeräte eine Glcisbeseizung signalisieren.

Aus der DE-AS 12 65 186 (Ansprüche 1 und 6 sowie Figuren I und 6) iüt ferner ein elektrischer Trennstoß bekannt, dessen S-Verbinder an zwei einander gegenüberliegenden Punkten mit den Schienen verbunden ist. In Anspruch 6 und im letzten Satz der Beschreibung dieser DE-AS ist dort auch die Verwendung einer der Qucrverbinderschleife (Ly) entsprechenden, jedoch galvanisch vom Schienenstromkreis getrennten Koppelschleife zur induktiven Erfassung des Gleisstromes vorgeschlagen. Der in dieser DE-AS offenbarte Trennstoß entspricht damit im wesei,!liehen dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Beeinflussungskurve dieses Trennstoßes, die in Figur 3 der DE-AS wiedergegeben ist, zeigt ebenfalls einen breiten Überlappungsbereich, in dem beide Gleisstromkreise besetzt gemeldet sind.

In Bahnhöfen mit dichter Weichenfolge ist es oft unumgänglich, den Übergang von einem zum nächsten Gleisstromkreis besonders scharf zu erhalten. Dies ist /.. B. damit zu erreichen, daß die Trcnnstöße sehr kurz ausgelegt werden, damit der Wbcrgangsbcrcieh, in dem die Aiiswertegeriitc beider ;inein;i!niergre:i/eiuler Gleisstromkreis«: von derselben Achse beeinflußt werden — dieser Bereich entspricht beitn Stand der Technik in seiner Länge etwa der Längenausdehnung des S-Verbindcrs — ebenfalls kurz wird.

Eine Kürzung des S-Verbinders läßt sich infolge der notwendigen Anpassung an die Impedanz und damit den Wellenwiderstund des Cilciscs aber nur durchfüh-

•en, wenn auch die Frequenz des Gleisstromes erhöht vird Letzteres wiederum bedingt eine geringere maximale Längenausdehnung der Gleiskreise, was die Anzahl der zur Überwachung einer Strecke notwendigen Gleisstromkreissender und Auswertegeräte und damit die Kosten einer solchen Streckenausrüstung erhöht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Verkürzung des obengenannten l'lbergangsbereiches ohne eine Erhöhung der Frequenz und die damit verbundenen Nachteile zu erreichen. Ein elektrischer Trennstoß, der diese Aufgabe löst, wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 wiedergegebenen Merkmale beschrieben. Bei dem erfindungsgemäßen Trennstoß wirkt der Querverbinder elektrisch wie ein S-Verbinder nach dem Stand der Technik. Da der Querverbinder nicht verkürzt ist, bleibt die induktive Koppelung zwischen Querverbiiider und Schiene und damit die Gleisstromkreisfrequenz unverändert. Die Verkürzung der Koppelschleife bewirkt jedoch eine entsprechende Verkürzung des BeeiriP.ussungsbereichs des Trennstoßes. da eine über der. Trennstoß bewegte Achse erst im Bereich der Koppelschleife die dort induzierte Spannung schwächen kann.

Eine in Anspruch 2 beschriebene Ausgestaltung des Trennstoßes nach der Erfindung sieht Koppelschleifen aus mehreren Windungen vor. Dadurch werden die in den Koppelschleifen induzierten Spannungen erhöht und die Auswertung der Gleisströme sicherer.

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.

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.

Anhand von 4 Figuren sollen nun Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Trennstoßes ausführlich beschrieben werden.

F i g. 1 zeigt einen Trennstoß mit innerhalb der Querverbinderschleifen liegenden Koppelschleifen.

Fig. 2 zeigt einen Trennstoß mit r.cbencinanderliegenderi Koppeischieifen.

F i g. 3 zeigt einen Trennstoß mit außerhalb der Querverbinderschleifen liegenden Koppelschleifen mit besonders geringer Überlappung.

Fig. 4 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführung des Trennstoßes.

In Fi g. 1 ist ein elektrischer Trennstoß nach der Erfindung dargestellt Er bildet die Trennstelle zwischen zwei mit Gleisströmen unterschiedlicher Frequenz Fl, F2 gespeisten Gleisstromkreisen. Die Gleisströmc werden von in der Figur nicht dargestellten Gleisstromkreissendern in bestimmter Entfernung vom Trennstoß in die Schienen eingespeist. In der Figur dargestellte, mit FI und F2 bezeichnete Pfeile sollen angeben, von welcher Seite her ein Gleisstrom mit der Frequenz F1 oder F2 über den Trennstoß fließt.

Der Trennstoß besteht aus einem Querverbinder Q, der an zwei einander gegenüberliegenden Punkten P 1 und P 2 den SchiertPn SCH eines Gleises verbunden ist. Er ist mit seinen schienenparallclen Teilen induktiv mit den Schienen gekoppeil und bildet nach beiden Seiten hin rechteckige, nahezu geschlossene Schleifen mit einer l.änee L die von c'ncm durch den Querverbinder fließenden Strom in unterschiedlichem Umlaufsinn durchflossen werden. Rechts und links an die Verbindungslinie zwischen den Punkten Pl und PI anschließend sind rechteckige Koppelschleifen KS i und KS 2 der Länge / verlegt, welche mehrere Windungen aufweisen und einen Teil (in der Figur etwa Vj) der von jeder Querverbindungsschleife umschlossenen Fläche S1 und 52 einschließen. In diesen mit den Schienen und dem Querverbinder induktiv gekoppelten Koppelschleifen

ίο wird durch die in den Schienen und im Querverbinder fließenden Gleisströme eine zur Stromstärke proportionale Spannung induziert. Diese wird in Gleisstromkreisempfängern £1, E2 die auf die Frequenzen der Gleisströme selektiv abgestimmt sind, ausgewertet In der

is F i g. 1 wertet der mit der Koppelschleife KS1 verbundene Empfänger £1 den im rechts an den Trennstoß anschließenden Gleisstromkreis fließenden Gleisstrom der Frequenz Fl, der mit der Koppelschleife KS2 verbundene Empfänger £2 den im links an den Trennstoß anschließenden Gleisstromkreis fließ-,-vden Gleisstrom der Frequenz F2 aus.

Die Funktion des Trennstoßes kann anhand der F i g. 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 linken Gleisstromkreises kurz. Von links her kann deshalb nur ein geringer Reststrom der Frequenz F2 zum Trennstoß gelangen. Der Empfänger £2 empfängt kein ausreichend starkes Signa! und derGleiskreis ist besetzt gemeldet. Dies ändert sich nicht, bis die Achse die Anschlußpunkte Pi, P2 des Querverbinders Q erreicht hat. Der Empfänger £1, der das Signal des rechts an den Trennstoß anschließenden Gleisstromkreises auswertet, wird durch die Achse A zunächst nicht beeinflußt. Der Gleisstrom der Frequenz Fl — die in der Figur entlang den Schienen, des Querverbinders und der Achse angebrachten Richtungspfeile zeigen einen Momentanwert der Stromflußrichtung an — teilt sich /war in den Punkten Pl 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 Koppelschbife KS 1, da diese sowohl mit dem Querverbinde" 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

so Schienenstücke kürzer werden und andererseits der Strom durch den Querverbinder infolge des immer nioderohmiger werdenden, durch Schienen und Achse gebildeten Nebenschlusses abnimmt. Kurz vor Erreichen der Trennstoßmitte, der Verbindungslinie zwischen den Anschlußpunkten Pl und P2, verschwindet das vom Empfänger E1 aufgenommene Signal. Es kann sogar geringfügig negativ, d.h. um 180° phasenverschoben auftreten, wenn s'r.h die Achse genau auf der Verbindungslinie befindet und die Beeinflussung der Kop-

bo pelschlcife durch den in der Achse fließenden Strom größer ist als die Beeinflussung durch einen verbleibenden geringen Strom durch den Querverbinder. Der rechts vom Trennstoß gelegene Gleiskreis wird besetzt gemeldet.

o5 Bei Weiterbewegen der Achse nach rechts bleibt das vom Empfänger £1 empfangene Signal abgesenkt und der Gleiskrcis besetzt gemeldet, bis die Achse die Einspeisesiellp des die Frequenz Fl abgebenden Gleis-

Stromkreissenders passiert hat.

Nach Überschreiten der AnschluDpunktc P I und P2 durch die Achse nach rechts wird in Umkehrung der bei Beeinflussung der Koppelschleife KS 1 beschriebenen Vorgänge die Beeinflussung der Koppelschlcife KS 2 aufgehoben und der links vom Trennstoß gelegene Gleiskreis durch den Empfänger £2frcigcmcldct.

Bei Durchgang einer Achse von rechts nach links wird zunächst die Koppelschleife KS 2 beeinflußt und der links vom Trennstoß gelegene Gleiskreis besetzt, danach wird der rechts vom Trennstoß gelegene Gleiskreis freigemeldet. Die Vorgänge dabei unterscheiden sich im einzelnen nicht von denen bei Durchgang einer Achse von links nach rechts.

Aus dem vorstehend Beschriebenen ist klar erkennbar, daß der Überlappungsbereich der zu beiden Seilen des Trennstoßes gelegenen Glciskreise hier kleiner ist als die doppelte Breite einer Koppclschleifc und praktisch nicht von der Länge der vom Qucrverbinder gebildeten Schleifen abhängt. Die Länge des Querverbinders kann demnach der gewünschten Glcisslromkreisfrcquenz angepaßt werden, ohne daß dabei, wie beim Stand der Technik, der Überlappungsbercich unerwünscht groß wird.

Einen besonders schmalen Überlappungsbereich, der weniger als die Breite eines einzigen Schwellenfachcs beansprucht, zeigt Fig. 2. Hier liegen beide Koppelschleifen KS3, KS4 nebeneinander in einem durch zwei Schwellen U gebildeten Schwellenfach. Der Querverbinder Q ist nicht w ie in F i g. 1 auf Höhe der Anschlußpunkte Pi, P2 in gerader Verbindung von einer zur anderen Gleisseite geführt, sondern bereits vor Erreichen des Anschlußpunktes PI entlang der einen Koppelschleife KS4 zur Gleismitte, dann schienenparallel zwischen den Koppelschleifen hindurch und schließlich entlang der anderen Koppelschleife KS3 zur anderen Gieisseite geführt. Die von den Koppelschicifen umschlossenen Flächen liegen so innerhalb der von den Querverbinderschleifen umschlossenen Flächen 51, S 2.

Elektrisch verhält sich der in F i g. 2 dargestellte Trennstoß wie der in F i g. 1 gezeigte, mit dem Unterschied, daß die Besetztmeldung des linken Gleisstromkreises nicht erst dann aufgehoben wird, wenn der rechte Gleiskreis bereits eine zeitlang besetzt gemeldet ist. sondern gleichzeitig mit dessen Besetztmeldung. Eine schwache Beeinflussung der Koppelschleifen KS 3, KS 4 durch eine sich nähernde Achse erfolgt allerdings schon früher als bei dem in F i g. 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.

In Fig.3 ist eine Trennstoßvariante dargestellt, in welcher der Querverbinder Q in nächster Nähe der Anschiußpunkte Pl, P2 dreimal die Gieisseite wechsell. Die Koppelschleifen KSS und KS6 sind hier nicht innerhalb der vom Querverbinder umschlossenen Flächen 53 und 54 verlegt, sondern in vom Quei verbinder ausgesparten Gleisbereichen rechts und links der Verbindungslinie zwischen den Anschlußpunkten Pi und P 2. 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 PI und P 2 markierten Trennstoßmitte liegt wie der Gleisstromkreis, ist die Überlappung der beiden aneinandergrenzenden Gleisstromkreis^ hier über die Schwellenspannung der Glcissiromkrciscmpfänger ohne Schwierigkeiten auf einen positiven oder negativen Betrag oder auf Null einzustellen. Bewegt sich nämlich eine Achse beispielsweise von links naen recht über den Trennstoß hinweg, so beeinflußt sie beide Kopelschleifen KS 5. KS 6 gleichzeilig, indem sie nach Erreichen der Koppelschleife

ίο KS5 einerseits mit dieser koppelnde Schienenstücke zunehmend freigibt, was zum Anstieg des im Gleisstromkreisempfänger E 2 empfangenen Signals der Frequenz F2 führt, andererseits aber durch den Achsenkurzschluß den durch den Querverbinder Q fließenden

is Gleisstrom der Frequenz Fi schwächt, was eine Abnahme des Signals in der Koppelschleife KS6 zur Folge hat. Nach Überschreiten der Trennstoßmitte durch die Achse steigt das im Gleisstromkreisempfängcr E2 empfangene, in der Koppcischicifc KS 5 induzierte Signa! weiter an. da nun auch der Qucrverbinder von einem zunehmenden Anteil des Gleisstroms der Frequenz F2 durchflossen wird. Das in der Koppelschleife KSS induzierte Signal der Frequenz Fl nimmt weiter ab. da die noch vom Gleisstrom der Frequenz FI durchflossenen

:5 mit der Koppclsehleife KS 6 koppelnden Schicr.enstükkc mi·. Weiterbewegen des Achskurzschlusses kürzer werden. Die Beeinflussungsbereiche für beide Koppelschlcifei: überlappen sich hier nahezu vollständig. Die Überlappung der aneinandergrenzenden Gleisstrom-

jo kreise kann daher, wie bereits oben erwähnt, durch die Höhe der Spannurgsschwellen, welche den Übergang zwischen Freizustand und Beselztzustand bei den beiden Gleisstromkreisen festlegen, positiv oder negativ eingestellt werden.

J5 F i g. 4 schließlich zeigt eine sehr spezielle Variante des Trennstoßes nach der Erfindung. Die Verlegung von Qucrverbinder Q und Koppelschleifen KS7. KS9 entspricht im Prinzip dem in F i g. 1 gezeigten und im zugehörigen Teil der Beschreibung in seiner Funktion erläuterten Trennstoß. Beim Trennstoß der F i g. 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 Gleislängsrich lung. Die Verlängerungen sind dabei aufeinander zu ge richtet, so daß sich eine bessere Überlappung der Beein

so flussungsbereiche und damit eine einstellbare Üheriap pung der Gleisstromkreise ergibt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Trennstoß für wechselstromgespeiste Gleisstromkreise in Eisenbahnanlagen mit einem Querverbinder, der beide Schienen eines Gleises zwischen zwei einander gegenüberliegenden Anschlußpunkten elektrisch miteinander verbindet und sowohl senkrecht als auch parallel zu den Schienen verlaufende, mit diesen induktiv gekoppelte Teilstücke aufweist, welche innerhalb des Gleises, beiderseits der Anschlußpunkte zwei elektrisch in Reihe liegende, vom Strom in entgegengesetztem Umlaufsinn durchflossene, nahezu geschlossene Schleifen bilden, und mit zwei vom Schienenstromkreis galvanisch getrennten Koppelschleifen, welche zur Auskopplung von Signalen der beiderseits des Trennstoßes befindlichen Gleisstromkreise sowohl mit den Schienen als auch mit dem Querverbinder induktiv gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeischieifen (KSi, KS2) in unmittelbarer Nähe der Anschlußpunkte (P 1, P2) verlegt und in Gleislängsrichtung wesentlich kürzer ausgeführt sind als die durch den Querverbinder (Q) gebildeten Schleifen.

2. Elektrischer Trennstoß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelschleifen (KS 1, KS 2) aus mehreren Windungen bestehen.

3. Elektrischer Trennstoß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl einer jo KoppelsdwifefKS 1, KS 2) dem Verhältnis der Länge (L) der durch den Querve-binder gebildeten, eine Fläche (S 2) einschließenden Schleife zur Länge (I) der Koppelschleife (KS 2) entspricht.

4. Elektrischer Trennstoß nach einem der vorstc- js henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Querverbinder gebildeten Schleifen nahezu rechteckige Flächen (Si, 52) einschließen und daß die von den Koppelschleifen umschlossenen Flächen vollständig innerhalb dieser rechteckigen Flächen liegen.

5. Elektrischer Trennstoß nach einem der Anspiüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelschleifen (KS3, KS4) im Gleis in Fahrtrichtung gesehen nebeneinander und symmetrisch zur Verbindungslinie zwischen den Anschlußpunkten (P 1.

P2) des Querverbinders (Q) verlegt sind und daß der Querverbinder im Bereich der Koppeischieifen in Gleismitte geführt ist.

6. Elektrischer Trennstoß nach einem der Ansprüehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeischieifen (KSS, KS6) rechteckige Form aufweisen und unmittelbar zu beiden Seiten der Verbindungslinie zwischen den Anschlußpunkten (PX, P2) des Querverbinders (Q) verlegt sind, daß sich die von den Koppelschleifen umschlossenen Flächen außerhalb der Flächen (S3, S4) befinden, die durch die vom Querverbinder gebildeten Schleifen eingeschlossen werden und daß der Querverbinder die Flächen heider Koppelschleifen auf jeweils ilrei Sei- mi ten umschließt.

7. [Elektrischer TrcnnsioU nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelschleifen (KST. KSi) einander wenigstens teilweise überlappend, symmetrisch zur Vcrbindungsli- μ nie zwischen den Anschlußpunkten (P\. P2) des Querverbinders (Q) verlegt sind und jeweils eine Fläche einschließen, die die Form eines Kechtccks mit einem trapezförmigen Ausschnitt besitzt, wobei die längere Grundlinie des ausgeschnittenen Trapezes mit einer Seite des Rechteckes zusammenfällt und die Höhe des Trapezes die halbe Länge der anderen Seite des Rechteckes aufweist und wobei der trapezförmige Ausschnitt in Richtung desjenigen Gleisstromkreises weist, dessen Signal über die jeweilige Koppelschleife ausgekoppelt werden soll und daß der Querveibinder (Q)im Bereich aer Koppelschleife teilweise entlang der Verbindungslinie zwischen den Anschlußpunkten (PX, P2) des Querverbinders und teilweise entlang den Seitenlinien der trapezförmigen Ausschnitte verläuft.