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Beschreibung
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Modelleisenbahn-Anordnung Die Erfindung betrifft eine elektrische
Modelleisenbahn-Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Eine derartige Modelleisenbahn-Anordnung ist aus der DE-OS 2759244
des Anmelders bekannt. Die bekannte Anordnung wurde unter dem Gesichtspunkt vorgeschlagen,
die Durchführung eines Spieles mit mindestens zwei Teilnehmern unter Ermittlung
eines Gewinners zu ermöglichen.
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In jüngerer Zeit haben sich Bestrebungen entwickelt, den Modelleisenbahn-Betrieb
mit mehreren Lokomotiven bzw. Zügen programmiert, z.B. unter Steuerung durch einen
Computer, ablaufen zu lassen. Hierbei hat man sich jedoch bisher auf eine einzige
Fahrtrichtung für alle Fahrzeuge und in der Regel auch auf eine einzige Fahrgeschwindigkeit
festgelegt, um Zusammenstöße zu vermeiden. Dies führt jedoch zu Schwierigkeiten,
will man komplexere Schienennetze mit mehreren elektrisch getrennten Fahrstrecken
zulassen, zwischen denen Querstrecken zweierlei Natur, nämlich sogenannte Übergänge
und sogenannte Wendeschleifen vorhanden sind. In solchen
Schienennetzen
ist das Durchfahren einzelner Querstrecken entweder aus technischen Gründen gar
nicht möglich -Gleichstrom-Lokomotiven erhalten an einer Trennstelle der Querstrecke
ständig Gegenspannung - oder führt dazu, daß ein von einer Fahrstrecke auf eine
andere Fahrstrecke überwechselndes Fahrzeug - wenn es wie bei Wechselstrombahnen
die Trennstelle in der Querstrecke passieren kann - in der neuen, erreichten Fahrstrecke
eine Fahrtrichtung erhält, die derjenigen dort bereits verkehrender Fahrzeuge entgegengesetzt
ist, was dann zwangsläufig bald zum Zusammenstoß führt.
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Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte
Modelleisenbahn-Anordnung derart auszugestalten, daß ein vollautomatischer, ggf.
auch durch einen Computer programmiert gesteuerter Spielbetrieb möglich ist ohne
die Gefahr des Zusammenstoßens von Lokomotiven bzw. Zügen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der im Anspruch 1 und bezüglich
vorteilhafter Ausgestaltungen in den Unteransprüchen gekennzeichneten Modelleisenbahn-Anordnung
gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Modelleisenbahn-Anordnung ist selbsttätig
sichergestellt, daß sich alle Züge auf den einzelnen Fahrstrecken jeweils nur in
der gleichen Richtung bewegen können, wodurch Zusammenstöße mit Sicherheit vermieden
sind. Hierzu ist eine besondere Einflußnahme des Benutzers nicht erforderlich. Auch
ist es nicht erforderlich, daß alle Züge der Modelleisenbahn-Anordnung mit der gleichen
Geschwindigkeit verkehren; unterschiedliche Geschwindigkeiten von Fahrstrecke zu
Fahrstrecke sind durchaus möglich. Dadurch eröffnet die erfindungsgemäße Modelleisenbahn-Anordnung
in sehr einfacher Weise einen wirklichkeistnahen Spielbetrieb auch in einem sehr
komplexen Schienennetz und
insbesondere einen mittels eines Computers
programmierten, selbsttätigen Spielablauf, wie er heutzutage von vielen Modelleisenbahn-Spielern
angestrebt wird.
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Dieses Ergebnis wird bei der erfindungsgemäßen Modelleisenbahn-Anordnung
dadurch erreicht, daß die beiden einer Querstrecke zwischen zwei Fahrstrecken jeweils
zugeordneten Weichen stets nur gemeinsam auf Durchfahren der Querstrecke oder auf
Nicht-Durchfahren der Querstrecke eingestellt werden können und die Einstellung
auf Durchfahren der Querstrecke dann und nur dann erfolgt, wenn der Zug nach Durchfahren
der Querstrecke in der "neuen" Fahrstrecke in einer Pichtung ankommt, die mit der
Richtung übereinstimmt, die on der Fahrspannung in der "neuen" Fahrstrecke vorgegeben
wird. Da je nach Ausbildung der Querstrecke als sogenannter Übergang oder als sogenannte
Wendeschleife die Richtung unterschiedlich ist, in der der Zug in die neue Fahrstrecke
einfährt, sind für die beiden Arten einer Querstrecke zwei unterschiedliche Fahrtrichtungs-Relationen
für die Einstellung der Weichen auf Durchfahren maßgebend. Im einzelnen ist dies
am Beginn der Figurenbeschreibung genauer definiert. Unerheblich ist die Richtung,
in welcher die Querstrecke durchfahren wird, da stets beide Weichen der Querstrecke
gemeinsam umgestellt werden. Die in einer Fahrstrekke "herrschende" Fahrtrichtung
ergibt sich aus der jeweils vom Benutzer bzw. Spieler eingestellten Fahrspannung,
die bei Gleichstrombahnen durch ihre Polarität und bei Wechselstrombahnen durch
das Aufgetretensein eines Überspannungsimpulses eine bestimmte Fahrtrichtung festlegt.
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Den Wunsch, eine Querstrecke zu durchfahren, gibt der Spieler durch
ein Umstellbefehlsignal für die beiden Weichen der Querstrecke bekannt, das jedoch
nur dann zur Wirkung kommt, wenn die entsprechende Fahrtrichtungs-Relation eingehalten
ist. Die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch
2 ermöglicht
es hierbei, das Umstellbefehlsignal schon dann zu erzeugen, wenn die richtige Fahrtrichtungs-Relation
möglicherweise noch nicht vorhanden ist. Die Weichen werden erst dann auf Durchfahren
der Querstrecke eingestellt, wenn für eine der beiden zugeordneten Fahrstrecken
durch Änderung der Fahrspannung die vorgegebene Fahrtrichtung gewechselt wird. Der
Programmspeicher nach Anspruch 2 kann Teil eines Computers zur Steuerung der Modelleisenbahn
sein.
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Bei Gleichstrombetrieb muß jede als Wendeschleife (im Sinne der Definition
der Figurenbeschreibung) ausgelegte Querstrecke in an sich bekannter Weise zwei
voneinander beabstandete Trennstellen enthalten. Andernfalls würden -beim Durchfahren
Fahrspannungs-Kurzschlüsse eintreten. Zum Durchfahren wird -der Wendeschleifen-Abschnitt
zwischen den beiden Trennstellen elektrisch zunächst mit der Fahrstrecke verbunden,
welche verlassen wird, und dann, wenn die Lokomotive sich zwischen den beiden Trennstellen
befindet, von der "alten" Fahrstrecke getrennt und elektrisch mit der "neuen" Fahrstrecke
verbunden. Die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Modelleisenbahn-Anordnung nach
Anspruch 3 ermöglicht auch hier einen voll automatischen, eingriffsfreien Fahrbetrieb
mit selbsttätiger Umschaltung der Wendeschleife im erläuterten Sinne unabhängig
von der Richtung, in welcher die Wendeschleife durchfahren wird. Dies wird durch
die beiden Zugsensoren erreicht, die von den beiden Fahrstrecken ausgesehen vor
den beiden Trennstellen der Wendeschleife angeordnet sind und über jeweils eine
Sensor-Kippschaltung dem Umschalter, welcher die erläuterte Umschlatung der Wendeschleife
besorgt, vorgeben, von welcher Fahrstrecke aus der Zug in die Wendeschleife einfährt.
Als Zugsensoren kommen Schienenkontakte, Schienenschalter oder photoelektrische
Abtaster in Frage. Die jeweils zugeordnete Sensor-Kippschaltung bewirkt, daß der
Umschalter von einem
Zug nur ein Signal trotz mehrfachen Ansprechens
des Zug sein sors z.B. auf die mehreren Achsen des Zuges oder auf die mehreren Wagen
des Zuges erhält.
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Eine in diesem Sinne besonders geeignete Sensor-Kippschaltung geht
aus Anspruch 4 hervor und aus Anspruch 5 eine besonders günstige Ausbildung des
Umschalters als Logik-Relais, wodurch erreicht ist, daß auch eine mehrmalige Betätigung
des Schienenkontaktes zwischen den beiden Trennstellen der Wendeschleife nur zu
einer Umschaltung führt, wobei die nächste Umschaltung erst wieder nach Erhalt eines
Signales von einem der beiden äußeren Zugsensoren bzw. der zugeordneten Sensor-Kippschaltung
möglich ist. Wenn allerrings die Zuglänge den Abstand zwischen dem mittleren Zugsensors
bzw. Schienenkontakt und einem der beiden äußeren Zugsensoren überschreitet, kann
es trotzdem zu einer falschen Umschaltung kommen. In diesem Falle ist eine Abwandlung
nach Anspruch 7 vorteilhaft, bei welcher der mittlere Zugsensor bzw. Schienenkontakt
auf zwei richtungsempfindliche Zugsensoren quasi aufgeteilt ist, die jeweils unmittelbar
hinter - in der Fahrtrichtung, auf die sie jeweils ansprechen - den beiden Trennstellen
angeordnet sind. Hierdurch wird der wirksame Abstand zu den beiden äußeren Zugsensoren
auf die ganze Länge des Wendeschleifen-Abschnittes zwischen den beiden Trennstellen
vergrößert, während dieser wirksame Abstand bei einem einzigen, in beiden Richtungen
empfindlichen mittleren Zugsensor maximal der halben Länge des mittleren Wendeschleifen-Abschnittes
entspricht. Das elektronische Logik-Relais ist am besten nach Anspruch 6 aufgebaut,
also analog zum Aufbau der Sensor-Kippschaltungen nach Anspruch 4.
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Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Weicheninterface-Schaltung
ergibt sich aus Anspruch 8. Bei dieser besorgt das Unglied die eingangs erläuterte
Verknüpfung, während
die beiden Zeitglieder die zur Betätigung
der Weichen notwenig und ausreichende Zeitdauer der Stell- bzw. Rückstellin-pulse
bestimmen. Da der Ausgang des Ungliedes ein Signal ist, das ständig der Stellung
der beiden gesteuerten Weichen entspricht, kann es vorteilhafterweise auch zur Betätigung
einer Weichenstellungs-Anzeige gemäß Anspruch 9 dienen. Dies erspart eine aufwendige
Rückmeldung der Weichenstellung von den Weichen selber.
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Es wurde bereits erläutert, daß die Fahrtrichtungen auf den einzelnen
Fahrstrecken durch eine jeweilige Fahrspannung vorgegeben werden, die von einem
der mindestens insgesamt zwei Fahrgeräte stammt. Ein Gleichstrom-Fahrgerät entheilt
hierbei einen Polaritäts-Umschalter zur Vorgabe der Fahrtrichtung; ein Wechselstrom-Fahrgerät
einen Überspannungs-Impulsgeber. Um auch hinsichtlich der Fahrtrichtung-Vorgabe
über die Fahrspannungen eine einfache manuelle Steuerung zu ermöglichen, insbesondere
aber die Voraussetzungen für eine digitale Steuerung durch einen Computer zu schaffen,
ist jedes Fahrgerät zweckmäßigerweise nach Anspruch 10 ausgebildet. Bei Fahrgeräten
nach Anspruch 10, seien sie für Wechselstrom- oder Gleichstrombetrieb bestimmt,
genügt ein einfacher, entweder manuell oder von einem Computer erzeugter digitaler
Fahrtrichtungsimpuls zur Einstellung der gewünschten Fahrtrichtung. Dieser Fahrtrichtungsimpuls
stellt ein Richtungs-Flipflop, dessen Ausgangssignal im Fahrgerät die die Fahrtrichtung
bestimmende Kompenente der Fahrspannung entsprechend einstellt und ausserhalb des
Fahrgerätes unmittelbar zur Ansteuerung der logischen Richtungsfühlerschaltung dient.
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Während bei Gleichstrom-Betrieb eine unveränderliche, nämlich durch
die Bauart der Lokomotive festgelegte Beziehung zwischen Fahrtrichtungsvorgabe bzw.
Polarität der Fahrspannung und tatsächlicher Fahrtrichtung der Lokomoti.ve gegeben
ist,
ist dies bei Wechselstrombetrieb im strengen Sinne nicht der Fall. Bei Wechselstrombetrieb
wird üblicherweise durch einen Überspannungs-Impuls ein Umschalter in der Lokomotive
betätigt. Dabei kann eine feste Relation zwischen tatsächlicher Fahrtrichtung und
der durch die Fahrspannuncj vorgegebenen Fahrtrichtuno3in diesem Falle der Anzahl
der abgegebenen Überspannungs-Impulse, nur erreicht werden, wenn jeder einzelne
abgegebene Überspannungsimpuls auch zu einer tatsächlichen Umschaltung in der Lokomotive
führt.
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Bei der im Anspruch 11 gekennzeichneten Weiterbildung der Erfindung
in Verbindung mit einem Wechselstrom-Fahrgerät wird die Einhaltung einer festen
Beziehung zwischen tatsächlicher Fahrtrichtung und Zahl der abgegebenen Überspannungsrmpulse
dadurch gewährleistet, daß die manuell oder von einem Computer erzeugten Fahrtrichtungsimpulse
nur dann wirksam werden und dementsprechend zur Erzeugung eines Überpannungs-Impulses
führen können, wenn auf der oder den vom Fahrgerät gespeisten Fahrstrecken auch
tatsächlich eire Lokomotive vorhanden ist, in welcher der abgegebene Überspannungsimpuls
zu einer Fahrtrichtungsumschaltung führt.
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Bei leerer oder nur mit motorlosen Fahrzeugen besetzter Fahrstrecke
kann kein Fahrstrom fließen und dementsprechend kein dem Sensorwiderstand kein Fahrspannungsabfall
entstehen.
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Der fehlende Fahrspannungsabfall wird dazu genutzt, um an dem Unglied
die Weitergabe eines etwaigen Fahrtrichtungsimpulses zu sperren. Eine besonders
geeignete Ausbildung der Fahrstrecken-Prüfschaltung, die aus dem etwaigen Fahrspannungsabfall
am Sensorwiderstand ein zur Durchschaltung des Ungliedes geeignetes, die Besetzung
der Fahnstrecke anzeiendes Signal erzeugt, geht aus Anspruch 12 hervor.
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Bei einem Gleichstrom-Fahrgerät ist zur Änderung der Fahrtrichtung
die Umschaltung der Polarität der abgegebenen Fahrspannung notwendig. Anspruch 13
kennzeichnet die erfindungsgemäße Ausbildung eines Gleichstrom-Fahrgerätes, bei
dem
zu Polaritäts-Umkehr lediglich ein einpoliger Umschaltr notwendig ist. Die Weiterbildung
dieses Gleichstromthr,cir'ä' es nach Anspruch 14 stellt in besonders einfacher Weise
sicher, daß die Höhe bzw. Amplitude der Fahrspannung einerseits für beide Polaritäten
jeweils genau die gleiche ist und andererseits genau der Höhe der variablen Gleichspannung
gleicht, mit welcher die Fahrgeschwindigkeit vorgegeben wird.
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Bei einem Wechselstrom-Fahrgerät ist es erfindungsgemäß im Sinne von
Anspruch 15 besonders günstig, wenn die erzeugte Fahrspannung einschließlich der
Überspannungs-Impulse nur aus Sapnnungswellen einer Polarität besteht. Dies ermöglicht
die Erzeugung der eigentlichen Fahrspannung aus einer einfachen Steuerspannung mittels
einer Leistungsverstärker-Itt'e, die nur fiir eine Polarität ausgelegt zu sein braucht,
und gestattet es außerdem, mit einer einzigen Diode die Überspannungs-Impulse von
den empfindlicheren Teilen des Wechselstrom-Fahrgerätes fernzuhalten, die der Erzeu-«ung
der eigentlichen variablen Fahrspannung dienen. Die Ausgestaltung eines Wechselstrom-Fahrgerätes
unter Ausnutzung dieser Möglichkeiten geht aus Anspruch 17 hervor.
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Außerdem schafft die Verwendung einer Fahrspannung, die nur .nus Spannungswellen
einer Polarität besteht, die Voraussetzung für eine wichtige Weiterbildung eines
Wechselstrom-Fahrgerätes nach der Erfindung gemäß Anspruch 16, die ein besonders
weiches Anfahren der Lokomotiven ermöglicht, indem in der Fahrspannung bei niedriger
Einstellung zunächst Jede zweite Halbwelle fehlt, die erst bei höherer Einstellung
der Fahrspannung allmählich hinzu tritt, bis die auf höchste Amplitude eingestellte
Fahrspannung alle. Halbwellen mit voller Amplitude enthält. Hierbei kann der Einsatzs)unkt
für das Hinzutreten der zunächst fehlenden Halbwellen durch das Spannungsteiler-Verhältnis
des an die Sekundärspule insgesamt angeschlossenen Spannungsteilers bestimmt werden.
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Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten
anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen
zeigen: Figur 1 das Schemabild einer Modelleisenbahn-Anordnung nach der Erfindung,
Figur 2 das Schemabild einer Wendeschleife mit einer zugeordneten elektrischen Steuereinrichtung
in einer Modeleisenbahn-Anordnung nach der Erfindung, Figur 3 das Blockschaltbild
einer Sensor-Kippschaltung der Steuereinrichtung nach Figur 2, Figur 4 das Blockschaltbild
des Logik-Relais der Steuereinrichtung nach Figur 2, Figur 5 das Blockschaltbild
der Weicheninterface-Schaltung der Modelleisenbahn-Anordnung nach Figur 1, Figur
6 das vereinfachte Schaltbild eines Gleichstrom-Fahrgerätes für die Modelleisenbahn-Anordnung
nach Figur 1, Figur 7 das vereinfachte Schaltbild eines Wechselstrom-Fahrgerätes
für die Modelleisenbahn-Anordnung nach Figur 1, Figur 8 das Schaltbild der zum Wechselstrom-Fahrgerit
nach Figur 7 gehörenden Fahnstrecken-Prüfschaltung.
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Figur 1 zeigt in einer stark vereinfachten, schematisierten Darstellung
eine Modelleisenbahn-Anordnung, auf deren Schienennetz mehrere Züge bzw. Lokomotiven,
für die keine bestimmte Fahrtrichtung von vornherein festgelegt ist, bewegt
werden
können, ohne daß die Gefahr des Zusammenstoßes zwischen den verschiedenen Zügen
besteht. Auf der Modelleisenbahn-Anordnung kann, insbesondere auch durch Computer
gesteuert, der übliche Fahrbetrieb simuliert werden. Es kann mit ihr aber auch der
in der DE-OS 2 759 244 .des Anmelders beschriebene Spielablauf durchgeführt werden,
bei welchem ein Spiel-Gewinner ermittelt wird.
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In Figur 1 ist das Schienennetz der Modelleisenbahn-Anordnung nur
in einer stark reduzierten Form, nämlich reduziert auf zwei Fahrstrecken und zwei
Querstrecken zwischen diesen gezeigt. In Wirklichkeit wird ein komplexeres Schienennetz
aus mehreren Fahrstrecken und jeweils Querstrecken zwischen diesen in der Weise
aufgebaut, die in der genannten DE-OS im einzelnen beschrieben ist und zum Beispiel
das Schienennetz nach Figur 5 der DE-OS 2 759 244 ergibt.
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Gemäß Figur 1 sind also zwei, hier parallele, Fahrstrecken 1 und 2
durch zwei Querstrecken in Form einer sogenannten Wendeschleife 3 und eines sogenannten
Überganges 4 untereinander verbunden. Die Wendesch leife 3 zweigt von der Fahrtrecke
1 an einer Weiche 5 und von der Fahrstrecke 2 an einer Weiche 6 ab. Der Übergang
4 zweigt von der Fahrstrekke 1 an einer Weiche 7 und von der Fahrstrecke 2 an einer
Weiche 8 ab. Alle Weichen sind mittels eines eingebauten tellantriebes elektrisch
stellbar. Jede Fahrstrecke weist zwei Stromleiter la und 1b bzw. 2a und 2b auf.
Diese sind bei einer Gleichstrom-Bahn üblicherweise von den beiden Gleissträngen
gebildet, bei einer Wechselstrom-Bahn von den beiden elektrisch zusammengefaßten
Gleissträngen und einem Mittelleiter. Ein Stromleiter lb bzw. 2b liegt auf Masse,
während der andere Stromleiter la bzw. 2a mit einer gegenüber Masse anstehenden
Fahrspannung Uf beaufschlagt wird.
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Ausgehend von zwei angenommenen Fahrtrichtungen auf zwei
Fahrstrecken
ist eine Querstrecke zwischen diesen als Wendeschleife definiert, wenn deren Durchfahren
von der einen Fahrstrecke aus in der für diese angenommenen Fahrtrichtung u einer
Fahrtrichtung auf der anderen Fahrstrecke führt, die der dort angenommenen entgegengesetzt
ist. Als Übergang ist eine Querstrecke definiert, bei deren Durchfahren die Fahrtrichtung
in der neuen Fahrstrecke mit der dort angenommenen übereinstimmt. Zwei tatsächliche
Fahrtrichtungen sind abstrakt, nicht räumlich als "gleich" definiert, wenn sie beide
mit den angenommenen übereinstimmen oder ihnen beide entgegengesetzt sind, als "ungleich",
wenn nur eine mit der angenommenen übereinstimmt. Definiert man bei Gleichstrombahnen,
wie es üblich ist, diejenigen Fahrtrichtungen auf wei Fahrstrecken als gleich, die
dort von Fahrspannungen gleicher Polarität erzeugt werden, stoßen im Zuge einer
Wendeschleife die auf Masse liegenden Gleisstränge der Fahrstrecken jeweils auf
einen Fahrspannung führenden Gleisstrang der anderen Fahrstrecke, während beim Übergang
die auf Masse liegenden Gleisstränge zusammenlaufen. In diesem Sinne sind bei der
Anordnung, wie sie in Figur 1 gezeigt st, "gleiche" Fahrtrichtungen solche, die
auch raümlich Sereinstimmen, woraus sich die Querstrecken, wie angegeben, als Wendeschleife
3 bzw. Übergang 4 ergeben.
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Die beiden Fahrstrecken 1 und 2 sind elektrisch voneinander getrennt,
und zwar durch zwei Trennstellen 9a und 9b, die im Zuge der Wendeschleife 3 angeordnet
sind, und durch eine Trennstelle 10 im Übergang 4. Jeder Fahrstrecke ist ein iqrnns
Fahrgerät FG 11 bzw. 12 zugeordnet, das eine Fahrspannung Uf abgibt. Die Fahrspannung
bestimmt die Geschwindigkeit und Fahrtrichtung einer Lokomotive bzw. eines Zuges
auf der betreffenden Fahrstrecke in üblicher Weise, d.h. im Falle einer Gleichstrombahn
mit Amplitude und Polarität, im Falle einer Wechselstrombahn mit Amplitude und Überspan-
nngsimpuls.
Jedes Fahrgerät erzeugt außer der Fahrspannung ein binäres Fahrtrichtungssignal
Vf, welches die jeweils eingestellte Fahrtrichtung angibt.
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Die Fahrtrichtungssignale der beiden Fahrgeräte 11 und 12 gelangen
zu einer Richtungsfühler-Schaltung RF 20, in welcher sie mittels eines Verknüpfungsgliedes
21 einer XOR-Verknüpfung unterzogen werden, als deren Resultat ein binäres Relationssignal
Vr entsteht, das die Relation - gleich oder ungleich - der auf den beiden Fahrstrecken
1 und 2 mittels der Fahrgeräte eingestellten Fahrtrichtungen angibt. Von einem zur
Richtungsfühler-schaltung 20 gehörenden Inverter 22 wird außerdem ein inverses Relationssignal
Vr' erzeugt.
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Alle Weichen 5-8 haben als Stellantrieb eine Doppelspule 25, deren
Mittelanschluß G mit einer Weichen-Speisespannung Uw beaufschalgt wird, vgl. auch
Figur 5. Bei der Weichen-Speisespannung handelt es sich zweckmäßigerweise um eine
Vollwellen-Spannung, damit sowohl für Gleichstrom als auch für Wechselstrom ausgelegte
Weichen gleichermaßen gut betrieben werden können. Die beiden Doppelspulen der jeweils
zu einer Querstrecke 3 bzw. 4 gehörenden beiden Weichen 5 und 6 bzw. 7 und 8 sind
elektrisch derart parallel geschaltet, daß die Weichen einer Querstrecke entweder
beide auf das Durch fahren der Querstrecke gestellt oder auf Geradeausfahrt in der
jeweiligen Fahrstrecke rückgestellt sind. Diese Steuerung der beiden Weichenpaare
5 und 6 bzw. 7 und 8 geschieht jeweils mittels einer zugeordneten Weicheninterface-Schaltung
WI 23 bzw. 24 in Abhängigkeit von dem Relationssignal Wr und einem Umstellbefehlsignal
Wu für das jeweilige Weichen-Paar.
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L)ie Umstellbefehlsignale Wu stammen aus einem Programmspeicher 26,
der für jede Weicheninterface-Schaltung WI einen
Flipflop-Speicherbaustein
SB aufweist. Mittels je eines Tasters 27 bzw. 28 ist der einzelne Speicherbaustein
von Hand setzbar bzw. rücksetzbar, wobei er im gesetzten Zustand das Umstellbefehlsignal
abgibt. Statt der Taster 27 und 28 kann auch eine digitale Ansteuerung zum Beispiel
von einem Computer aus vorgesehen sein.
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Jede Weicheninterface-Schaltung WI ist so ausgelegt, daß immer einem
Ausgang S dann und nur dann ein Stellimpuls Is für die beiden Doppelspulen 25 des
zugeordneten Weichen-Paares fließt, wenn an einem Eingang Y das Umstellbefehisignal
Vu und an einem Eingang X das Relationssignal Vr bzw. Vr' mit bestimmtem Schaltwert
anliegt. Dieser Schaltwert entpricht im Falle der Weicheninterface-Schaltung 23
für die endeschleife 3 einer ungleichen Fahrtrichtungs-Relation, weil nur bei dieser
die Wendeschleife durchfahren werden darf, wenn Zusammenstöße zwischen mehreren
ZUgen auf der zeichen Strecke vermieden werden sollen. Im Falle der Weicheninterface-Schaltung
24 entspricht der Schaltwert gleichen Fahrtrichtungen auf beiden Fahrstrecken, weil
nur dann der Übergang 4 durchfahren werden darf. Bei elektrisch gleicher Auslegung
beider Weicheninterface-Schaltungen 23 und '?4 wird die unterschiedliche Zuordnung
durch Verwendung des direkten Relationssignals im einen Fall und des inversen Relationssignals
im anderen Fall erreicht. Wenn das Umstellbefehlsignal Vu durch Rücksetzen im Programmspeicher
aufhört oder die jeweils "stimmende" Fahrtrichtungs-Relation durch Fahrtrichtungsänderung
auf einer der beiden Fahrstrecken beendet wird, fließt über einen Ausgang R der
Weicheninterface-Schaltung WI ein RUckstellìmpuls Ir für jeweils eine Hälfte der
beiden Doppelspulen 25 des zugeordneten Weichen-Paares. An einem dritten Ausgang
A jeder Weichen interface-Schaltung wird, solange die Weichen gestellt sind, ein
Signal an eine optische Anzeige 29 bzw. 30 abgegeben, die dadurch den gestellten
Zustand beider Weichen meldet.
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Der Aufbau einer Weicheninterface-Schaltung WI ist in Figur 5 gezeigt.
Die beiden Eingänge X und Y sind über ein Undglied 51 verknUpft, das direkt ein
erstes Zeitglied ZG 53 und über einen Inverter 52 ein zweites Zeitglied ZG 54 ansteuert.
Die beiden gleich ausgelegten Zeitglieder 53 und 54 erzeugen bei Ansteuerung jeweils
einen kurzen Impuls, der über eine Diode 55 bzw. 56 eine nachfolgende Transistor-Treiberstufe
57 bzw. 58 am Ausgang S bzw. R durchschaltet. Hierbei haben die Dioden 55 und 56
die Funktion, ein Durchschalten ohne An-sprechen des Zeitgliedes zu verhindern.
Der Ausgang A ist an den Ausgang des Inverters 52 angeschlossen.
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Eine für Gleichstrombahnen geeignete Auslegung der Wendeschleife 3
mit einer zugeordneten Steuereinrichtung ist im Detail in Figur 2 gezeigt. Die zwei
Trennstellen 9a und gb sind jeweils relativ nahe bei einer der beiden Weichen 5
und 6 angeordnet. Die Gleise beiderseits dieser Trennstellen sind elektrisch mit
dem doppelpoligen Umschaltkontakt 411 eines Relais 41 verbunden1 der je nach Stellung
bzw.
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Erregung des Relais 41 entweder die eine Trennstelle 9a an der Weiche
5 oder die andere Trennstelle 9b-an der Weiche 6 überbrückt. Das Relais 41 gehört
zu einem Logik-Relais 40, das das Relais 41 mit seinem Ausgang U ansteuert und einen
Stelleingang S, einen Wechseleingang W und einen Rückstelleingang R besitzt. Die
Auslegung ist so getroffen, daß bei Ansteuerung des Einganges S das Relais 41 erregt
ist und die Erennstelle 9a überbrückt, während es bei Ansteuerung des Einganges
R abgefallen ist und die Trennstelle 9b übertr'.ckt . ei Ansteuerung des Wechseleinganges
W wechselt das Logik-Relais seinen Zustand einmalig in die Stellung, die den nichtangesteuerten
der beiden Eingänge S und R entspricht. Der Wechseleingang ist mit einem Zugsensor
in Form eines Schienenkontaktes 42 verbunden, der dem Gleisab-
schnitt
zwischen den beiden Trennstellen 9a und 9b zugeordnet ist. Wird der Schienenkontakt
42 erstmalig durch einen dieses Gleichstück passierenden Zug betätigt, findet der
erläuterte Zustands-Wechsel statt.
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Unmittelbar vor den beiden Trennstellen 9a und 9b, von den beiden
Fahnstrecken-1 und 2 aus gesehen, ist jeweils ein weiterer Zugsensor 31 bzw. 32
angeordnet, der beim Ansprechen aufgrund eines vorbeifahrenden Zuges über eine zugeordnete
Sensor-Kippschaltung SK 33 bzw. 34 die Ansteuerung eIns Stelleinganges S bzw. des
Rückstelleinganges R de Logik-Relais 40 bewirkt. Hierdurch wird erreicht, daß beim
Einfahren eines Zuges von der Fahrstrecke 1 aus in die Weneschleife 3 zunächst die
Trennstelle 9a überbrückt wird, nil über den Zugsensor 31 der Stelleingang S ansteuert
wird, und anschließend beim Passieren des Zugssensors 42 das Logik-Relais 40 seinen
Zustand wechselt, so daß nunmehr die Trennstelle 9b zur Fahrstrecke 2 über.brückt
und dafür die Überbrückung der Trennstelle 9a wieder aufgehoben wird.
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Der gleiche Vorgang läuft im umgekehrter Richtung ab, wenn ein Zug
von der Fahrstrecke 2 aus in die Wendeschleife 3 in Richtung zur Fahrstrecke 1 einfährt.
Dann wird mittels des Zugsensors 32 das Logik-Relais zunächst rückgestellt, also
die Trennstelle 9b überbrückt, und anschließend durch Betätigung des Zugsensors
42 das Logik-Relais in den gesetzten Zustand gebracht und sodann die Trennstelle
9a überbrückt unter Aufhebung der Überbrückung der Trennstelle Db. Hierbei sind
die beiden Sensor-Kippschaltungen SK 33 und 34 gegenseitig dadurch verriegelt, daß
jeder Zugsensor .1 bzw. 32 sowohl mit dem Stelleingang U der einen Sensor--Kippschaltung
als auch gleichzeitig mit dem Rückstelleingang V der jeweils anderen Sensor-Kippschaltung
verbunden ist.
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Einzelheiten einer Sensor-Kippschaltung SK gehen aus Figur
.:
hervor. Es sind zwei Flipflops 35 und 36 in gerader Master-Slave-Schaltung vorgesehen.
Dies bedeutet, daß die beiden Ausgänge Q und Q des Ubergeordneten Flipflops 35 mit
zwei Vorbereitungs-Eingängen J und K des untergeordneten Flipflop 36 derart verbunden
sind, daß letzteres beim Erhalt eines Wechselimpulses an einem Wechseleingang W
den gleichen Zustand wie das übergeordnete Flipflop 35 einannimmt. Der Wechseleingang
des Flipflops 36 ist über einen Inverter 37 mit dem Eingang U der Sensor-Kippschaltung
verhunden, während ihr Eingang V an einen direkten Stelleingang S des übergeordneten
Flipflops 35 und übereinen Inverter an die direkten Rückstelleingänge R beider Flipflops
geführt ist. Dies hat zur Folge, daß das Flipflop 35 normalerweise gesetzt ist und
somit das rückgesetzte Flipflop 36 zum Setzen vorbereitet. Trifft dann ein Zugsensor-Impuls
am Eingang U ein, wird das Flipflop 36 gesetzt, so daß sein Ausgang Q niedrigen
Schaltwert annimmt. Dieser Zustand hält für die Dauer T an, bis am Eingang V ein
Zugsensor-Impuls cm anderen nunmehr durch den Zug erreichten Zugsensor eintrifft,
dessen positiv gehende Flanke über den Inverter 38 die Rückstellung beider Flipflops
bewirkt, so daß der Ausgang Q das Flipflop 36 wieder hohen Schaltwert annimmt, und
dessen nächste negativ gehende Flanke das Flipflop 35 setzt. Weitere etwaige Impulse
am Eingang V haben nur die gleiche Wirkung, nämlich das Flipflop 36 rückgesetzt
und das Flipflop 35 gesetzt zu halten; ein Zustandswechsel des Flipflops 36 kann
erst wieder beim Auftreten eines Impulses .Im Eingang U stattfinden. Hierdurch ist
sichergestellt, das die Sensor-Kippschaltung 33 im Ergebnis nur auf das erste Ansprechen
des Zugsensors 31 und die Sensor-Kippschalung 34 nur auf das erste Ansprechen des
Zugsensor 32 mit ,.abgabe eines Ausgangsimpulses am Ausgang Q reagiert.
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Das Logik-Relais 40, dessen Einzelheiten aus Figur 4 hervorgehen,
umfaßt zwei Flipflops 45 und 46 in überkreuzter Master-Slave-Schaltung. Hierbei
ist sein Stelleingang S über
en Monoflop 47 an die beiden zusammengeschalteten
Stelleingänge der Flipflops 45 und 46 und sein Rückstelleingang ueber ein Monoflop
48 und einen Inverter 49 an die beiden zusammengeschalteten Rückstelleingänge R
der Flipflops 45 tn<i 4ez geführt. Die überkreuzte Master-Slave-Schaltung ha
zur Folge, daß das übergeordnete Flipflop 45 das untergeordnete Flipflop 46 jeweils
für einen Zustand vorbereitet, der zu dem vom Flipflop 45 eingenommenen komplernentär
ist. Sind also z.B. beide Flipflops über den Rückstelleingang R rückgesetzt, ist
das Flipflop 46 für den gesetzten Zustand vorbereitet und nimmt diesen ein, sobald
es an seinem Wechseleingang, der mit dem Wechseleingang W des LogikRelais verhunden
ist, einen ersten Impuls erhält. Weitere Impulse am oechseleingang haben keine Wirkung
solange, bis die Voreinstellung durch Setzen der Flipflops über den Eingang S geändert
wird. Hierdurch wird erreicht, daß ein am Schienenkontakt 42 vorbeifahrender Zug
auch bei mehrmaliger Betätigung des Schienenkontaktes nur eine einmalige Zustanosänderung
des Logik-Relais auslösen kann. Die Monoflops 47 und 48 dienen der zeitlichen Normierung
der Stell- und Rückstell mpulse für die beiden Flipflops 45 und 46, die sonst in
ihrer Dauer von der Zeit des Passierens eines Zuges zwischen den beiden Zugsensoren
31 und 32 abhängig wären.
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Die Fahrgeräte 11 und 12 sind entweder für Gleichspannung I(m.iI I
iqur 6 octer für Wechselspannung gemäß Figuren 7 und . ausgelegt,.
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Gemäß Figur 6 umfaßt ein Gleichspannungs-Fahrgerät FG zwei in Serie
liegende Operationsverstärker 61 und 62, deren Ausgang jeweils über einen Spannungsteiler
aus zwei gleich großen Widerständen 611 und 612 bzw. 621 und 622 auf den negativen
Eingang rückgekoppelt ist. Dem positiven Eingang des ersten Operationsverstärkers
wird über ein Spannungst:eiler-Potentiometer 614 eine positive, variable Gleichspannung
zugeführt, mit mit deren Höhe die gewünschte Fahrgewschwindigkeit vorgegeben wird.
Der Ausgang des ersten Operationsverstärkers 61 ist über den einpoligen Umschalt-Kontakt
631 eines Relais 63 entweder mit dem positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers
über ein Spannungsteiler-Potentiometer 624 oder den negativen Eingang des Operationsverstärkers
62 über einen Vorwiderstand 623 verbunden, der die gleiche Größe wie die Widerstände
621 und 622 hat. Beide Operationsverstärker erzielen mit der angegebenen Rückkopplung
e nen Verstärkungsfaktor von 2, wobei der erste (perationsterstärker für den zweiten
eine praktisch innenwiderstandsfreie Spannungsquelle darstellt. Das Potentiometer
t,24 wird - theoretisch- auf einen Teilerfaktor von 50 % - so einjustiert, daß die
Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 62 in beiden Schaltstellungen des Umschalt-Kontaktes
631 die gleiche Höhe hat, wobei ihre Polarität natürlich von der jeweiligen Schalt-Stellung
des Kontaktes 631 abhängt. Das Potentiometer 614 wird - theoretisch ebenfalls auf
einen Teilerfaktor von 50 % - so einjustiert, daß die Ausgans nil.' p.i nnunq am
Operationsverstärker 62 der vnr i ab I.cn Gleichspannung am Eingang gleicht und
somit eine Anordnung orliegt, die eine der variablen Gleichspannung gleichende Ausgangsspannung,
jedoch mit einer durch einpolige Umschalung wechs-.'lbaren Polarität abgibt. Aus
dieser Ausgangsspannung wird mittels einer Leistungsstufe 64 die eigentliche
r,ihrl'annung
Uf erzeugt.
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Zjr Ansteuerung des Relais 63 ist ein Richtungs-lipflop 64 vorgesehen,
das jeweils mittels eines Fahrtrichtungsimpulses If wahlweise setzbar und rücksetzbar
ist. Der Fahrtrichtungsimpuls wird bei jeder Betätigung eines Tasters 65 erzeugt,
kann aber auch von einer Steuerung, z. B. einem Computer stammen. Am Ausgang des
Richtungs-Flipflops 64 steht das binäre Fahrtrichtungssignal Vf an, das einerseits
nach außen der Richtungsfühler-Schaltung 20 zugeführt wird und andererseits eine
Transistor-Treiberstufe 66 ansteuert, die je nach Zustand des Richtungs-Flipflops
das Relais 63 -it einer Speisespannung Us verbindet oder nicht.
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Das Wechselstrom-Fahrgerät nach Figur 7 umfaßt einen Netztransformator
71 mit einer Sekundärspule 711, die eine Mittelanzapfung 712 und symetrisch zu beiden
Seiten der Mittelanzapfung je einen Abgriff 713 bzw. 714 hat. An den Abgriff 713
und die Mittelanzapfung 712 ist ein Potentiometer 72 angeschlossen. An die Abgriffe
713 und 714 ist eine Serien-Schaltung 73 angeschlossen, die zwei gleichsinniy gepolte
Dioden 731 und 732 jeweils unmittelbar an den Abgriffen und dazwischen ein Spannungsteiler
aus einem Potentiometer 733 und einem einstellbaren Widerstand 734 umfaßt, wobei
der Widerstand 734 zwischen dem Potentiometer 733 und dem Abgriff 713 liegt und
das Potentiometer 733 mit dem Potentiometer 72 mechanisch gekuppelt ist. Die Abgriffe
beider gekuppelten Potentiometer sind über je eine gleichsinnig gepolte Diode 725
bzw. 735 an ein Spannungsteiler-Potentiometer 74 geführt. An diesem entsteht eine
durch Einstellung der gekuppelten Potentiometer variable Vollwellen-Spannung Uh,
deren eine Halbwellen vom Potentiometer 72 und deren andere Halbwellen vom Potentiometer
733 stammen, wobei bei niedriger Einstellung der Potentiometer zunächst nur die
einen Halbwellen vom Potentiometer 72 vorhanden sind und erst mit höher Stellung
der Potentiometer auch
die Halbwellen vom Potentiometer 733 hinzutreten.
Der Einsatzpunkt für die Halbwellen vom Potentiometer 733 hängt un der tirlstelluny
des Einstellwiderstandes 734 ab. Ln der Endstellung der Potentiometer sind beide
Halbwellen mit praktisch voller Amplitude vorhanden. Der nachgehende Einsatz der
zweiten Halbwellen ergibt ein besonders weiches und allmähliches Anfahrverhalten
der Wechselstrom-Lokomotiven.
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Die variable Vollwellen-Spannung Uh wird einer Leistungs-Vorstufe
75 und von dieser über eine Schutz-Diode 76 einer Leistungs-Endstufe 77 zugeführt,
an deren Ausgang die Fahrstrecke 1 oder 2 angeschlossen ist. Die beiden Endanschlüsse
715 und 716 der Sekundärwicklung 711 sind über je eine Diode 78 bzw. 79 an einen
Widerstand 90 zusammengeschaltet, dessen andere Seite über den einpoligen Arbeitskontakt
931 eines Relais 93 mit dem Eingang der Leistungs-Endstufe 77 verbunden ist. Am
Widerstand 90 steht eine Vollwellen-Überspannung Uu an, deren Amplitude größer als
die größte Amplit-ude der variablen Vollwellen-Spannung Uh ist und die bei kurzzeitiger
Betätigung des Relais 93 als Überdspannungs-Imuls der variablen Spannung hinzugefügt
wird, wodurch am Ausgang dei' Leistungs-Endstufe 77 eine Fahrspannung Uf erhalten
wird, die sich aus der variablen Spannung Uh und etwaigen Überspannungs-Impulsen
zusammensetzt.
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Das Relais 93 wird analog zum Gleichstrom-Fahrgerät mittels eines
Richtungs-Flipflops 94 aufgrund von Fahrtrichtungsimpulsen If gesteuert, die bei
Betätigung eines Tasters 95 entstehen oder alternativ von einem Computer stammen.
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Zwischen das Richtungs-Flipflop 94 und eine Transistor-TreiierstuVe
Dtj für das Relais 93 ist allerdings ein Zeitglied 97 eingefügt, welches jeweils
beim Setzen und beim Rückset-.:en des Richtungs-Flipflops 94 einen Impuls bildet,
so daß
oas Relais 93 jeweils nur für eine kurze Zeit, der Dauer
des Überspannungs-Impulses, erregt ist. Das anhaltende Fahrtrichtungssignal Vf wird
wie beim Gleichstrom-Fahrgerät am Ausgang des Richtungs-Flipflops 94 abgenommen.
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<ir clie richtige Arbeitsweise der Anordnung nach Figur 1 .-.t
Voraussetzung, daß eine feste Zuordnung zwischen ratrtrichtungs-Einstellung und
tatsächlicher Fahrtrichtung immer erhalten bleibt. Bei Gleichstrombetrieb stellt
dies kein Problem dar, weil die jeweilige Polarität der Fahrspannung stets eine
bestimmte Fahrtrichtung erzwingt. Bei Wechselstrombetrieb dagegen bleibt eine einmal
gewählte Zuordnung nur dann erhalten, wenn bei jeder Abgabe eines Üperspan-.ungs-Impulses
auch tatsächlich in der Lokomotive die entsprechende Fahrtrichtungs-Änderung vollzogen
wird. Das aber kann nur der Fall sein, wenn sich auf der mit einem Über-I,tnnngs-Impul;
zur Fahrt richtungsänderung jeweils hen iifehlagten Fahrstrecke auch tatsächlich
mindestens eine Lohomotive befindet. Mit anderen Worten dürfen auf unbesetzten fahrstrecken
keine Überspannungs-Impulse abgegeben werden.
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Um die Abgabe von Überspannungs-Impulsen auf unbesetzte Fahrstrecke
zu verhindern, ist dem Richtungs-Flipflop 94 ein Undglied 98 vorgeschaltet, das
an einem Eingang die t-ahrtrichtungsimpulse und am anderen Eingang ein Besetztsignal
Vb nur dann erhält, wenn die betreffende Fahrstrecke mit einer Lokomotive besetzt
ist. Bei fehlendem Besetztsignal verhindert das Undglied eine Weitergabe etwaiger
Fahrtrichtungsimpulse an das Richtungs-Flipflop 94 und damit die Erzeugung von Überspannungs-Impulsen.
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Das Besetztsignal Vb wird von einer Fahrstrecken-Prüfschaltung FP
80 an einem Ausgang B anhand eines geringen Fahrspannungsabfalls Ufa erzeugt, der
ihrem Eingang E zugeführt wird. Der Fahrspannungsabfall ensteht an einem kleinen
Sen-
Qrw oerstand , der zwischen die zugeordnete Fahrstrecke und
deren Masseansch luß eingefügt ist, und zwar nur dann wenn die Fahrstrecke mit einer
Lokomotive besetzt und dementsprechend der Fahrstromkreis über den Vorwiderstand
81 geschlossen ist.
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[inzelheiten der Fahrstrecken-Prüfschaltung 80 gehen aus figur 8 hervor.
Der Fahrspannungsabfall Ufa wird einem Operationsverstärker 82 zugeführt, dessen
Ausgang über eine erste Diode 83 und parallel hierzu über eine Phasenumkehrstufe
t34 mit nttchfolgender zweiter Diode 85 an eine anschließende Verstärkerstufe 86
angeschlossen ist. Je nach Polarität gelangt der verstärkte Fahrspannungsabfall
entweder über die Diode 83 oder die Phasenumkehrstufe 84 und die nachfolgende Diode
85 zur Verstärkerstufe 86, die deshalb ei beiden Polaritäten des Fahrspannungsabfalls
angesteuert wird und im Ubrigen schon bei kleinsten Amplituden des Fahrspannungsabfalls
voll ausgesteuert ist. Deshalb entsteht bei praktisch jedem Fahrspannungsabfall
ein verstärktes Signal, das über einen Inverter 87 als Besetztsignal Vb zum Ausgang
B abgegeben wird.
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