DE3313805C2

DE3313805C2 - Annäherungsschalter für das Eisenbahnwesen

Info

Publication number: DE3313805C2
Application number: DE19833313805
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. 3308 Königslutter Sander
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-04-15
Filing date: 1983-04-15
Publication date: 1985-10-17
Also published as: DE3313805A1

Abstract

In den Annäherungsschalter (AS) ist ein Magnetschalter (MS) integriert, der von einem im Annäherungsschalter festgelegten Permanentmagneten (PM) steuerbar ist. Dieser Permanentmagnet liegt mit seinen Polen von der Seite her an der Fahrschiene (FS) an, wobei sich seine Feldlinien im wesentlichen über die Fahrschiene schließen. In dieser Lage ist der Magnetschalter ohne Einfluß auf das Funktionsverhalten des Annäherungsschalters. Wird der Annäherungsschalter von der Fahrschiene getrennt, so können sich die Feldlinien des Permanentmagneten nicht mehr über die Schiene schließen, sondern sie schließen sich mindestens zum Teil über den Magnetschalter (MS). Dieser spricht daraufhin an und ändert das Schwingverhalten des Annäherungsschalters in markanter Weise. Diese Änderung des Schwingverhaltens kann sich z. B. in einer Änderung der Stromaufnahme des Annäherungsschalters oder in einer Änderung seiner Schwingfrequenz ausdrücken. Das Abreißen des Annäherungsschalters von der Fahrschiene ist damit eindeutig erkennbar.

Description

eines Annäherungsschalters von einer Fahrschiene erkennen läßt, ist der Anbau von zwei derartigen Schaltern, jeder an einer Schiene des Gleises. Aus der Verdopplung und der räumlichen Trennung der Annäherungsschalter lassen sich sicherungstechnische Eigenschaften ableiten. Diese Lösung ist jedoch aufwendig und sie hat darüber hinaus auch funktionelle Mängel. Für eine richtungsunterscheidende Raderfassung müssen enge Anbautoleranzen der jeweils zusammenwirkenden Annäherungsschalter eingehalten werden. Unterschiedliche Wanderungen der beiden Schienen verändern jedoch die Anbaumaße der Annäherungsschalter und führen zu betrieblich nicht mehr tragbaren Funktionsstörungen der zugeordneten Freimeldeeinrichtung. Bei Gleisbauarbeiten, bei denen die Annäherungsschalter vorübergehend von den Fahrschienen gelöst werden, kommt es auch bei Verdopplung der Annäherungsschalter zu den bereits geschilderten Funktionsstörungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Annäherungsschalter der durch den Oberbegriff festgelegten Gattung so auszubilden, daß seine Loslösung \'on der Fahrschiene sich wie ein Befahrungsereignis auswirkt

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den jeweils in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 2 angegebenen Merkmalen.

Vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemäßen Näherungsschalters sind in den Unteransprüchen angegeben. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Annäherungsschalters sieht vor, daß der Magnetschalter als Rückkopplungsübertrager für die Schwingschaltung ausgebildet ist, dessen Kern aus einem weichmagnetischen Material besteht und durch das Feld des Permanentmagneten bei von der Fahrschiene gelöstem Annäherungsschalter gesättigt ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird neben dem an sich bekannten Annäherungsschalter lediglich ein Permanentmagnet benötigt, der im Gehäuse des Annäherungsschalter festzulegen ist.

Die Verwendung von Permanentmagneten zur Beeinflussung des Schwingverhaltens eines Annäherungsschalters ist bereits aus der DE-OS 15 15 840 bekannt. Dort wird ein als Weichenquittungsschalter eingesetzter Annäherungsschalter beschrieben, bei dem sich bei Annäherung einer beweglichen Weichenzunge an einen Annäherungsschalter das von einem starken Permanentmagneten ausgehende Magnetfeld im Bereich der Oszillatorspule des Schalters so verformt, daß ein zwischen die Oszillatorspule und eine Rückkopplungsspule geschaitetes Blech aus einem hochpermeablen Material in die Sättigung gelangt. Dabei ändert sich die Stromaufnahme des Oszillators in markanter Weise und diese Stromänderung wird von einem nachgeschalteten Leistungstransistor zur Steuerung eines Relais verwendet.

Bei diesem bekannten Annäherungsschalter liegen die gleichen Voraussetzungen vor wie bei den zuvor erläuterten Annäherungsschaltern ohne Permanentmagneten; auch hier werden nur solange Aimäherungsmeldungen ausgegeben, solange der Annäherungsschalter insgesamt die vorgegebene Einbauposition einnimmt. Löst sich der Annäherungsschalter aus irgend einem Grunde von der Fahrschiene. so werden keine weiteren Meldungen ausgegeben. Es wäre zwar denkbar, den bekannten Annäherungsschalter konstruktiv so umzugestalten, daß er für aie Raderkennung zu verwenden wäre; auch diese Ausführung des Annäherungsschalters aber gibt keine Anregungen zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe, nämlich das unbeabsichtigte oder gewollte Lösen des Annäherungsschalters von der Fahrschiene in eine entsprechende Meldung umzusetzen, die im Stellwerk eine Freimeldung des zugehörigen Abschnittes zur Unzeit verhindert

Die Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 das Schema des Annäherungsschalters nach

ίο der Erfindung,

F i g. 2 eine besonders vorteilhafte Ausführungrform, die einen extrem niedrigen zusätzlichen Bauteileaufwand erfordert

F i g. 3 die räumliche Anordnung eines Teiles der in Fig.2 nur schematisch angedeuteten Bauelemente innerhalb des Näherungsschalters.

F i g. 1 zeigt eine Fahrschiene FS normaler Bauart mit einem am Schienensteg montierten Annäherungsschalter AS. Dieser Annäherungsschalter besteht in bekannter Weise aus einer Oszillatorschaltung O, deren Schwingkreis SK durch eine Kapav.'^ät C und eine Induktivität L gebildet wird, im unbeeinflußten Zustand schwingt der Oszillator auf der durch den Schwingkreis SK bestimmten Resonanzfrequenz. Kommt ein Fahrzeugrad in den Wirkbereich des Annäherungsschalters AS, so 'vird der Schwingkreis infolge Wirbelstrombildung so stark bedämpft, daß die Schwingungen aussetzen. Der dem Oszillator von einem Überwachungseinrichtung U zugeführte Betriebsstrom ändert sich dabei

in markanter Weise und diese Änderung des Betriebsstromes wird als Meldekennzeichen für das Ansprechen des Näherungsschalters verwendet

Dem Schwingkreis SK des Annäherungsschalters ist ein Magnetschalter MS parallelgeschaltet. Dieser Magnetschalter, der beispielsweise als Schutzrohrkontakt ausgebildet sein kann, wird von einem Permanentmagneten PAi gesteuert, der im Annäherungsschalter AS bezüglich des Magnetschalters MS festgelegt ist Solange der Annäherungsschalter ordnungsgerecht an der Fahrschiene montiert ist, schließen sich die Feldlinien des Permanentmagneten PM überwiegend über den Scfiienensteg; der Magnetschalter MS ist dabei unbeeinflußt. Reißt der Annäherungsschalter AS von der Fahrschiene FS ab, so können sich die Feldlinien des Permanentmagneten nicht mehr über die Fahrschiene schließen, sondern sie schließen sich mindestens zum Teil über den Magnetschalter MS. Der Magnetschalter wird dabei betätigt und schließt den Schwingkreis SK kurz. Dadurch ändert sich die Stromaufnahme des Annäherungsschalter in gleicher Weise wie bei einer Bedämpfung des Schwingkreises durch ein vorüberlaufendes Fahrzeugrad. Die Überwachungseinrichtung U leitet aus der eingetretenen Stromänderung ein Signal für r'as An sprechen des Annäherungsschalters ab und setzt dieses — gegebenenfalls nach einer zeitlichen Bewertung — in ein Störjngssignal für den Annäherungsschalter um.

Als Magnetschalter MS kommen alle durch magnetische Gleichfelder steuerbaren Schaltmittel in Frage.

Wo die Magnetschalter innerhalb der Oszillatorschaltung angeordnet sind, ist prinzipiell ohne Bedeutung; wichtig ist nur, daß sie bei Betätigung durch dsn ihnen zugeordneten Permanentmagneten zu einer markanten Änderung der Stromaufnahme des Oszillators bzw. zu

einer markanten Milderung der Resonanzfrequenz des Oszillators führen.

F i g. 2 zeigt eine Ausführung des erfindungsgemäßen Annäherungsschalters, bei der auf die Verwendung ei-

nes gesonderten Magnetschalters für die Beeinflussung der Schwingfrequenz des Oszillators O verzichtet werden kann. Die Funktion des Magnetschalters wird durch einen Übertrager Ük im Rückkopplungszweig des Oszillators realisiert. Dieser Rückkopplungsübertrager weist einen Kern aus weichmagnetischem Material auf, der vom Feld des Permanentmagneten — sofern der Annäherungsschalter von der Fahrschiene FS gelöst ist — in die Sättigung gelangt. Ist dies geschehen, kann der Rückkopplungsübertrager den Strom, der zum Aufrechterhalten der Schwingungen erforderlich ist, nicht mehr in den Schwingkreis übertragen und die Schwingungen setzen aus. Die Stromaufnahme des Annäherungsschalters ändert sich dabei auf den Wert, der sich bei Betätigung des Schalters durch ein vorüberlaufendes Fahrzeugrad einstellt.

F i g. 3 zeigt die Anordnung der wesentlichen Elemente des Annäherungsschalters in einem gemeinsamen Gehäuse G des Annäherungsschalters. Dieses Gehäuse besteht aus zwei Teilen, von denen das unteren, G 1, aus einem elektrisch gut, magnetisch jedoch schlecht leitenden Material und das obere, G 2, aus einem magnetisch neutralen Material besteht. Bei dieser Ausbildung des Gehäuses induzieren die von der im oberen Teil des Gehäuses untergebrachten Schwingspuie L ausgehenden hochfrequenten Streufelder in der unteren Gehäuseschale Wirbelströme, welche das von einem vorüberlaufenden Fahrzeugrad zu beeinflussende Magnetfeld der Schwingspule von der Schiene fernhalten und so daß Ansprechverhalten des Annäherungsschalters weitgehend unabhängig machen vom Einfluß der in der Fahrschiene fließenden Bahnströme. Der Permanentmagnet PM und der Rückkopplungsübertrager Ük sind räumlich benachbart im Gehäuse festgelegt. Beim Abreißen des Gehäuses von der Fahrschiene kann davon ausgegangen werden, daß die räumliche Zuordnung die-■ ser beiden Elemente zueinander beibehalten wird, so

daß ein sicheres Ansprechen des Annäherungsschalters gewährleistet ist

40

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

45

50

55

60

Claims

1 2

stimmenden Elemente (L, C) des Schwingkreises Patentansprüche: (SK) der Schwingschaltung (O) kurzschließt

6. Annäherungsschalter nach einem der Anspru-

1 Annäherungsschalter für das Eisenbahnwesen ehe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäu-

zum Erkennen von auf einer Fahrschiene vorüber- 5 se (G 2) mindestens in seinem schienennahen Belaufenden Eisenbahnrädern, unter Verwendung ei- reich aus einem magnetischen neutralen Material ner Schwingschaltung, die in unbeeinflußtem Zu- besteht i stand des Annäherungsschalters schwingt und deren

ψ. Schwingverhalten sich unter dem Einfluß eines einen

fl Magnetschalter abhängig vom Vorhandensein oder io

I NichtVorhandensein von zu registrierenden Metall- ,_..·,_,· * »ι, „„c

% massen im Beeinflussungsbereich des Annäherungs- Die Erfindung bezieht sich auf einen Annäherungs-

S schalters steuernden Permanentmagneten in mar- schalter nach dem Oberbegriff des PatentanspruchesA.

Ϊ kanter Weise ändert, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h - Aus der DE-OS 23 26 089 ist ein berührungslos arbei-

ψ net daß der Permanentmagnet (PM) mit seinen is tender Schalter zum Erkennen von auf einer Fahrschie-

$ beiden Polen von der Seite her am Schienensteg (FS) ne vorüberlaufenden Eisenbahnradern bekannt Dieser

I anliegt, wobei sich seine Feldlinien im wesentlichen Schalter beinhaltet eine Schwingschaltung, die im unbe-

% über die Fahrschiene schließen und den Magnet- einflußteil Zustand des Annäherungsschalter schwingt

% schalter (MS) unbeeinflußt lassen, daß sich seine und dabei einen bestimmten Strom über einen Schalt-

1 Feldlinien jedoch bei Entfernung des Annäherungs- 20 transistor fließen läßt Wird der Schwingkreis durch ein

I schalters (AS) von der Fahrschiene (FS) mindestens vorübermuiendes Eisenbahnrad bedampft, so reißen -se

ψ _ZUm Teil über den Magnetschalter (MS) schließen, Schwingungen ab und die Stromaufnahme des Schalt-

i diesen betätigen und damit das Schwingverhalten transistors ändert sich in markanter Weise. Aus dieser

1 der Schwingschaltung (O) in markanter Weise an- Änderung der Stromaufnahme wird das Befahrungser-

:; dem und daß der Magnetschalter (MS) und der Per- 25 eignis schaltungstechnisch abgeleitet

ή manentmagnet (PM) im GeMuse des Annäherungs- Nach diesem oder einem ähnlichen Prinzip arbeiten-

schaltersfAS; festgelegt sind. de Annäherungsschalter werden im Eisenbahnwesen

ij 2. Annäherungsschalter für das Eisenbahnwesen nicht nur zum Auslösen von sicherungstechnisch nicht

?·; zum Erkennen von auf einer Fahrschiene vorüber- relevanten Schaltvorgängen, wie z. B. zum Starten eines

I laufenden Eisenbahnrädern, unter Verwendung ei- 30 Förderwagens im Rangierbetrieb, sondern auch für si-

% ner Sendeschaltung, die in unbeeinflußtem Zu- cherungstechnisch relevante Steuerungsaufgaben, näm-

Ii stand des Annäherungsscte'ters schwingt und deren Hch für die Gleisfreimeldung, verwendet Hier ist durch

' Schwingverhalten sich unter dem Einfluß eines einen schaltungstechnische und/oder verfahrenstechnische

A Magnetschalter abhängig ve λ Vorhandensein oder Maßnahmen sicherzustellen, daß es zu keiner Freimel-

i j NichtVorhandensein von zu registrierenden Metall- 35 dung eines Gleisabschnittes bei tatsächlich noch besetz-

I massen im Beeinflussungsbereich des Annäherungs- tem Gleisabschnitt kommen kann: hingegen darf eine

^v schalters steuernden Permanentmagneten in mar- Störung in der Funktionsweise des Annäherur.gsschal-

< kanter Weise ändert, dadurch gekennzeichnet, daß ters bzw. der nachgeordneten Auswertung zu einer Be-

> der Permanentmagnet (PM) mit seinen beiden Polen setztmeldung eines tatsächlich freien Gleisabschnittes

von der Seite her am Schienensteg (FS) anliegt, wo- 40 führen, weil die Besetztmeldung eines Gleisabschnittes bei sich seine Feldlinien im wesentlichen über die über die Stellwerksschaltung far einen auf diesen Ab-Fahrschiene schließen und einen, die Funktion c^;nes schnitt zulaufenden Zug restriktivere Fahranweisungen Magnetschalters realisierenden Übertrager (ÜK) veranlaßt als ein freigemeldeter Abschnitt. Durch schalunbeeinflußt lassen, daß der in die Schwingschaltung tungstechnische Maßnahmen ist es möglich, den Annä- ύ einbezogene Übertrager (ÜK) aus einem Kern aus 45 herungsschalter so auszubilden, daß er failsafe arbeitet,

weichmagnetischem Material besteht, das durch das d.h. jeder Bauteildefekt wirkt sich im sicheren Sinne, Feld des Permanentmagneten (PM) bei von der also wie ein dauernd beeinflußter Annäherungsschalter, Fahrschiene (FS) gelöstem Annäherungsschalter in aus (DE-AS 25 21 307); ein dauernd beeinflußter Annädie Sättigung geht und damit das Schwingverhalten herungsschalter kann aber niemals eine Freimeldung der Schwingschaltung (O) in markanter Weise an- 50 eines Gleisabschnittes herbeiführen, dert und daß der Übertrager (ÜK) und der Perma- Voraussetzung für das ordnungsgerechte Arbeiten ei-

nentmagnet (PM) im Gehäuse des Annäherungs- nes Annäherungsschalters ist seine ordnungsgerechte schalters (AS) festgelegt sind. Anordnung am Gleis. Im rauhen Eisenbahnbetrieb kann

3. Annäherungsschalter nach Anspruch 2, dadurch jedoch nicht ausgeschlossen werden, daß sich die Befegekennzeichnet, daß der Übertrager als Rückkopp- 55 stigungselemente für die Anbringung von Annähelungsübertrager (Ü_K) verwendet ist. rungsschaltern am Gleis mit der Zeit lockern und gege-

4. Annäherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch benenfalls verlorengehen; auch das Abreißen von Annagekennzeichnet, daß der Magnetschalter als Arbeits- herungsschaltern durch von den Fahrzeugen herabhänkontakt (MS) ausgebildet ist, der durch das Feld des gende Teile und durch von den Fahrzeugen mitgerisse-Permanentmagneten (PM) bei von der Fahrschiene 60 ner Fremdkörper kommt gelegentlich vor. Darüber hin- (FS) gelöstem Annäherungsschalter (AS) in die aus werden die Annäherungsschalter gelegentlich auch Wirkstellung gelangt und dabei ein für die Aufrecht- bei Gleisbauarbeiten und Wartungsarbeiten vorübergeerhaltung des Schwingvorganges oder die Beibehal- hend von den Fahrschienen gelöst und erst später wietung der Schwingfrequenz funktionswesentliches der montiert. In der Zwischenzeit sind sie wirkungslos. Teil der Scbwingschaltung (O; kurzschließt. 65 d. h. sie sprechen nicht auf die vorüberlaufenden Fahr-

5. Annäherungsschalter nach Anspruch 4, dadurch zeugräder an; die Besetztmeldungen der zugehörigen gekennzeichnet, daß der Schaltkontakt bei seinem Gleisabschnitte unterbleiben während dieser Zeit. Wirksamschalten mindestens eines der frequenzbe- Eine übliche Maßnahme, mit der sich das Abreißen