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Schaltungsanordnung bei induktiv beeinflußbaren Gleisge-
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räten in Eisenbahnsicherungsanlagen Die Erfindung bezieht sich auf
eine Schaltungsanordnung bei induktiv beeinflußbaren Gleisgeräten in Eisenbahnsicherungsanlagen,
die im Bereich einer Fahrschiene angeordnet sind und mindestens eine wechselstromgespeiste
Sende- und eine Empfangsspule aufweisen, deren durch passierende Räder veränderbare
Empfangs spannung einer Auswerte schaltung zugeführt wird, die eine Gleichrichterschaltung
enthält.
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Diese bekannten Einrichtungen (DE-PS 16 05 427) werden im Eisenbahnwesen
beispielsweise als elektronische;Impulsgeber verwendet, die das Passieren von Fahrzeugachsen
an vorgegebenen Stellen eines Gleises ermitteln sollen. Derartige Impulsgeber bestehen
vielfach aus einer auf der einen Seite einer Eisenbahnschiene zwischen dem Schienenkopf
und dem Schienenfuß angeordneten Sendespule, die mit Wechselstrom gespeist wird,
und einer mit dieser zusammenwirkenden Empfangsspule, die entweder auf der gleichen
Seite der Schiene oder aber jenseits des Schienenfußes angeordnet ist. Wenn der
Laufkranz eines Rades diese Spulenanordnung passiert, erhöht sich die Kopplung zwischen
der Sende- und der Empfangsspule derart, daß sich die Empfangs spannung in der Empfangsspule
erhöht. Die Empfangsspannung wird einer Auswerteschaltung zugeführt, die unter anderem
einen Wechselspannungsverstärker und eine Gleichrichterschaltung enthält. Es entstehen
schließlich elektrische Signale, die über ein Adernpaar nach einem Stellwerk geleitet
werden können, wo sie schließlich ei-
nen Achszähler steuern. Zum
Ermitteln von fahrrichtungsabhängigen elektrischen Kriterien werden am Gleis Zwillingsanordnungen
vorgesehen, die sich seit vielen Jahren gut bewährt haben.
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Die in der Amplitude veränderbaren Empfangs spannungen werden - wie
oben kurz erläutert wurde - einer Gleichrichterschaltung zugeführt, welche praktisch
eine Demodulation vornimmt. Da der Betrieb der Gleisgeräte mit einer niederfrequenten
Trägerfrequenz, z. B. 1 kHz, erfolgt, treten jedoch durch die zwangsläufig vorhandenen
Zeitkonstanten der Gleichrichterschaltung bei schnellen Amplitudenänderungen, also
bei mit hoher Geschwindigkeit passierenden Fahrzeugrädern, Verfälschungen auf. Bisher
wurden die besagten Zeitkonstanten der Gleichrichtung auf die maximal zulässige
Restwelligkeit der Gleichspannung abgestimmt. Die dabei auftretenden Verfälschungen
wurden in Kauf genommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
der oben angegebenen Art bezüglich der Gleichrichterschaltung dahingehend weiterzubilden,
daß trotz der Verwendung niederfrequenter Trägerfrequenzen aufgrund einer schnellen
Gleichrichtung eine derartige Demodulation der amplitudenmodulierten Wechselspannungssignale
bei geringer Welligkeit erfolgt, derart, daß auch schnelle Amplitudenänderungen
unverfälscht als entsprechendes Gleichspannungssignal an die Auswerteschaltung weitergegeben
werden. Bei der zu konzipierenden schnellen Gleichrichterschaltung sollen nur passive
Bauelemente eingesetzt werden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Empfangs
spannung mindestens mittelbar einem Übertrager
mit einer mittenangezapften
Sekundärwicklung zugeführt ist, in deren Schaltungszusammenhang eine gesonderte
mittenangezapfte Spule vorhanden ist, deren Anfang über zwei in der einen Richtung
gepolte Dioden und deren Ende über ein paralleles RC-Glied und zwei weitere in der
anderen Richtung gepolte Dioden mit dem Anfang bzw. Ende der Sekundärwicklung verbunden
sind und daß die Auswerteschaltung an die beiden Mittenanzapfungen angeschlossen
ist.
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Der große Vorteil dieser erfindungsgemäßen Schaltung liegt darin,
daß Signalverzerrungen der bisherigen Gleichrichterschaltungen um mindestens den
Faktor 10 gesenkt werden können, ohne daß ein besonderer elektronischer Aufwand
zur Demodulation der Empfangs spannungen erforderlich wäre.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird nachstehend näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 schematisch als Blockschaltbild
eine richtungsunterscheidende Einrichtung zum Erzeugen und Übertragen von Achszählsignalen
und Figur 2 das Ausführungsbeispiel einer in der Einrichtung nach Figur 1 verwendeten
schnellen Gleichrichterschaltung.
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Figur 1 zeigt anhand eines Blockschaltbildes einige wesentliche Baugruppen
einer richtungsunterscheidenden Achszählanlage, und zwar diejenigen Einrichtungen,
die an der Strecke vorhanden sind. Ein Generator 1 speist zwei an einer Schiene
2 hintereinander angeordnete Sende spulen 3 und 4, die mit Kondensatoren 5 und 6
im Hinblick auf die
Frequenz des Generators 1 Reihenresonanzkreise
bilden.
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Auf der anderen Seite der Schiene 2 ist jeder Sendespule 3 bzw. 4
eine Empfangsspule 7 bzw. 8 zugeordnet, die mit einem Kondensator 9 bzw. 10 je einen
Parallelresonanzkreis bilden. Diese weisen Empfangsspannungen auf, die beim Passieren
von zu zählenden Rädern durch diese veränderbar sind. Die Empfangs spannungen werden
also in der Amplitude moduliert und gelangen je auf einen nachgeordneten Wechselspannungsverstärker
11 bzw. 12. Die vom Wechselspannungsverstärker 11 bzw. 12 abgegebene, zu demodulierende,
also gleichzurichtende, Wechselspannung wird über Klemmen K1, K2 jeweils einer Gleichrichterschaltung
13 bzw. 14 zugeführt. Diese haben die Aufgabe, die zugeführten amplitudenmodulierten
Wechselspannungssignale auch dann einer unverfälschten Demodulation zu unterziehen,
wenn bei Fahrzeugrädern mit hoher Geschwindigkeit eine schnelle Amplitudenänderung
der zugeführten Wechselstromsignale vorliegt. Nähere Einzelheiten bezüglich einer
derartigen schnellen Gleichrichterschaltung werden anhand von Figur 2 näher erläutert.
An die Gleichrichterschaltungen 13 bzw. 14 ist über Klemmen K3, K4 noch eine Baugruppe
15 angeschlossen, die je nach Aufgabenstellung bzw. einer erforderlichen Signalanpassung
im Hinblick auf eine Fernübertragung der Signale die erforderliche Anpassung vornimmt.
Uber ein mehradriges Kabel LG, das an die Baugruppe 15 angeschlossen ist, werden
die Signale des beschriebenen Gleisgerätes an Einrichtungen in einem Stellwerk (nicht
weiter dargestellt) geleitet, die beispielsweise eine richtungsabhängige Achszählung
vornehmen.
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Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der schnellen Gleichrichterschaltung
13 bzw. 14 in der Schaltungsanord-
nung nach Figur 1. Di e Die Gleichrichterschaltung
ist nur aus passiven Bauteilen aufgebaut. Sie besteht eingangsseitig aus einem Ubertrager
U mit einer Primärwicklung U1 und einer mittenangezapften Sekundärwicklung U2. Die
mit der Primärwicklung U1 verbundenen Klemmen sind wie bei der Gleichrichterschaltung
13 in Figur 1 mit K1 und K2 bezeichnet. Ferner ist eine mittenangezapfte Spule L1
vorgesehen, die vom Übertrager U elektromagnetisch unabhängig ist. An den Anfang
L11 der Spule L1 sind zwei in ein und derselben Richtung gepolte Dioden D1 und D2
angeschlossen, die andererseits mit dem Anfang U21 bzw. mit dem Ende U23 der Sekundärwicklung
U2 verbunden sind. An das Ende L13 der Spule L1 sind mittelbar über ein RC-Glied
R1/C1 zwei weitere Dioden D3 und D4 angeschlossen, und zwar gleichsinnig, jedoch
gegenüber den Dioden D1 und D2 in der anderen Richtung. Von diesen beiden Dioden
ist die Diode D3 wieder mit dem Anfang U21 und die Diode D4 mit dem Ende U23 der
Sekundärwicklung U2 des Übertragers U verbunden. Als fiktive Last ist zwischen den
Mittenanzapfungen U22 und L12 der Sekundärwicklung U2 bzw.
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der Spule L1 ein ohmscher Widerstand RL vorgesehen; dieser Widerstand
entspricht praktisch dem Eingangswiderstand der Baugruppe 15 gemäß Figur 1. An zwei
Klemmen K3 und K4 entsteht bei an den Klemmen K1 und K2 anliegender Wechselspannung
schließlich die gewünschte Gleichspannung mit geringer Welligkeit.
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Die Gleichrichterschaltung stellt für Wechselspannungen eine Brückenschaltung
dar, in welcher mit Hilfe der Spule L1 bezüglich der Klemme K4 gegenüber der Klemme
K3 eine derartige Kompensation von Wechselspannungsanteilen erfolgt, daß die Wechselspannung
an der Klemme K4 bei entsprechender Dimensionierung der Schaltung unabhängig
vom
Wert des Widerstandes RL gegen null Volt geht. Die Klemme K4 führt somit ausschließlich
einen Gleichspannungsmittelwert. Für die Dimensionierung der Gleichrichterschaltung
ist es von Bedeutung, daß die Spule L1 bezogen auf die Frequenz des Generators 1
einen hohen Blindwiderstand aufweist; dann kann der Wert des Kondensators CI in
vorteilhafter Weise klein gehalten werden. Außerdem ist es wichtig, daß der Wert
des Widerstandes R1 groß ist gegenüber dem Wert des Widerstandes RL.
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Die beschriebene Gleichrichterschaltung liefert an der Klemme K4 positives
Potential. Wenn es für bestimmte Anwendungsfälle jedoch von Vorteil sein sollte,
an der Klemme K4 gegenüber der Klemme K3 ein negatives Potential zu erzeugen, so
braucht nur das RC-Glied R1/C1 an der bisherigen Stelle durch einen Kurzschluß ersetzt
und zwischen den Anfang L11 der Spule L1 und die beiden Dioden D1 und D2 eingefügt
zu werden.
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Die erfindungsgemäße Gleichrichterschaltung kann in vorteilhafter
Weise auch bei solchen Gleisgeräten eingesetzt werden, bei denen die Empfangs spannung
zunächst in ein anderes Frequenzband umgesetzt wird.
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Es sei besonders darauf hingewiesen, daß der Kondensator CI nicht
wie bei bekannten Gleichrichterschaltungen die Aufgabe eines Ladekondensators hat.
Somit ergibt sich für diesen Kondensator ein relativ kleiner Kapazitätswert, so
daß die Gleichrichterschaltung bei sehr kleinen Lade- und Entladezeiten gegenüber
den herkömmlichen Schaltungen so gut wie keine Signalverzerrungen erzeugt, auch
dann nicht, wenn die gleichzurichtenden Empfangsspannungen schnellen Amplitudenänderungen
unterliegen.
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1 Patentanspruch 2 Figuren
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