DE3515088C2

DE3515088C2 -

Info

Publication number: DE3515088C2
Application number: DE19853515088
Authority: DE
Inventors: Hans Prof. Dr.-Ing. 3340 Wolfenbuettel De Fricke; Helmut Dipl.-Ing. 3174 Meine De Schuck
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1985-04-26
Filing date: 1985-04-26
Publication date: 1988-03-24
Also published as: DE3515088A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Ober begriff des Anspruchs 1.

Eine solche Einrichtung stellt z. B. das in Anlagen der Deutschen Bundesbahn eingesetzte Röhrengleisrelais dar, dessen Prinzip in der DE-PS 10 98 982 im Zusammenhang mit der dort dargestellten Figur 1 beschrieben ist.

Im Röhrengleisrelais wirkt die Elektronenröhre als Phasen diskriminator, der, abhängig von der Phasenlage einer aus der Gleisspannung U _G und einer Vergleichsspannung U durch Addition gewonnenen, am Gitter der Röhre anliegenden Summenspannung, zwei den Frei- oder Besetztzustand des Gleisabschnittes anzeigende Relais B und F ansteuert.

Das bekannte Röhrengleisrelais arbeitet signaltechnisch sicher, da eine Störung niemals eine Gleisfreimeldung be wirken kann. Im Regelfall bewirkt eine Störung die gleich zeitige Betätigung beider den Freizustand oder den Besetzt zustand anzeigender Relais. Dies wird ebenso wie das Fehlen jeglicher Anzeige als Störung gedeutet.

Das Röhrengleisrelais hat jedoch auch Nachteile. Diese sind vor allem durch den Einsatz der empfindlichen und wegen der benötigten Beschaltung aufwendigen Elektronenröhre bedingt. Ein Ersatz dieser Röhre durch einen Halbleiter ist aus Sicherheitsgründen nicht möglich, da ein Halbleiter bei Ausfall, im Gegensatz zu einer Elektronenröhre, in einen niederohmigen Zustand übergehen und eine ungerechtfertigte Gleisfreimeldung bewirken kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Frei- oder Besetztmeldung eines Gleisabschnitts zu schaffen, die, ähnlich dem Röhrengleisrelais, zwei aktive Betriebszustände zur Anzeige des Frei- und des Besetztzustandes aufweist und die unter Ver wendung von Halbleiterbauelementen signaltechnisch sicher arbeitet.

Eine Einrichtung der obengenannten Art, die die Aufgabe der Er findung löst, ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Phasendis kriminatorschaltung zeichnet sich durch eine dynamische Betriebs weise aus, welche Bauelementeausfälle erkennen läßt, und arbeitet somit signaltechnisch sicher.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft die Addierschal tung und ist in Anspruch 2 beschrieben, während die Ansprüche 3 und 4 Möglichkeiten zur Gewinnung der gegenüber der Gleisspannung phasenverschobenen Vergleichsspannung angeben.

Die Ansprüche 5 und 6 schließlich betreffen Weiterbildungen der Erfindung, welche die erfindungsgemäße Einrichtung unempfindlicher gegenüber Phasenverschiebungen zwischen Gleisspannung und Vergleichs spannung machen.

Anhand der Zeichnungen wird nun ein Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemäßen Einrichtung eingehend beschrieben und ihre Funktion erklärt. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Einrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2a und b Verläufe der aus der Gleis spannung gewonnenen Teilspannung U _G, der Gegenspannung U _GG und der Summen spannung U _M mit Frei- und Besetztzustand, wie sie auch aus dem Stand der Technik bekannt sind,

Fig. 3 Spannungsverläufe der Summenspannung und der Vergleichsspannungen bei Vergleichsspannungs absenkung.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung dargestellt. Den Primärwicklungen zweier Transformatoren TR 1, TR 2 werden die am Ausspeise punkt A des Gleisabschnittes gewonnene Gleisspannung U _A und eine Referenzspannung U _R primärseitig zugeführt. Eine Sekundärwicklung W 1 des Transformators TR 1 ist mit einer Sekundärwicklung W 2 des Transformators TR 2 so in Reihe geschaltet, daß die in den beiden Wicklungen in duzierten Spannungen bei Phasengleichheit der Primär spannungen U _A und U _R gegeneinander um 180° phasenver schoben sind. Die aus der Reihenschaltung der Wicklungen W 1 und W 2 gewonnene Summenspannung U _M wird über eine Diode D 3 gleichgerichtet. Die pulsierende Gleichspannung U _S am Ausgang der Diode D 3 besteht aus den positiven Halb wellen der Summenspannung U _M. Zwei weitere Sekundärwick lungen W 3 und W 4 des Transformators TR 2 liefern Spannungen, von denen eine mit der Referenzspannung U _R gleichphasig, die andere gegenphasig ist. Ein gemeinsamer Anschluß der Wicklungen W 3 und W 4 ist über eine Gleichspannungsquelle U _B an Nullpotential gelegt. Die in den Wicklungen W 3 und W 4 induzierten Spannungen werden über die Dioden D 1 und D 2 gleichgerichtet, ihre positiven Halbwellen bilden pulsierende Gleichspannungen UV 1 und UV 2.

Fig. 2a zeigt den Verlauf der in der Wicklung W 1 indu zierten Spannung U _G, der in der Wicklung W 2 induzierten Spannung U _GG sowie der Summenspannung U _M über eine Periode bei freiem Gleisabschnitt. Fig. 2b zeigt dieselben Span nungsverläufe bei besetztem Gleisabschnitt. Aus einem Vergleich der in den Fig. 2a und 2b dargestellten Spannungsverläufe wird deutlich, daß die Summenspannung U _M bei Besetzung des Gleisabschnittes ihre Phasenlage wechselt.

Die Auswertung der Summenspannung U _M erfolgt über zwei gleiche Transistorschaltungen, die jeweils aus zwei Transistoren T 1, T 3 bzw. T 2, T 4 bestehen, deren Emitter anschlüsse auf Nullpotential liegen. Der Basisanschluß des jeweils nachgeschalteten Transistors T 3 oder T 4 ist über einen Widerstand R 5, R 6 mit dem Kollektoranschluß des vorgeschalteten Transistors T 1, T 2 verbunden. Die Basisanschlüsse der vorgeschalteten Transistoren werden über Eingangswiderstände R 9, R 10 mit einer von einem Taktgeber TG erzeugten Rechteckspannung beaufschlagt, deren Frequenz wesentlich höher liegt, als die Frequenz der Gleisspannung. Den Kollektoranschlüssen der vorge schalteten Transistoren T 1, T 2 beider Transistorschal tungen werden über Arbeitswiderstände R 1, R 2 die positi ven Halbwellen der Summenspannung U _M zugeführt. Die Kollektoranschlüsse der nachgeschalteten Transistoren werden über Arbeitswiderstände R 3 und R 4 mit den um 180° gegeneinander phasenverschobenen pulsierenden Gleichspannungen U _V ₁ und U _V ₂ beaufschlagt. Die Kollektoren der nachgeschalte ten Transistoren T 3 und T 4 sind über RC-Glieder R 7, C 1 und R 8, C 2 mit den Basisanschlüssen zweier Ausgangstran sistoren T 5 und T 6 verbunden, in deren Kollektorleitungen die Primärwicklungen zweier Ausgangstransformatoren TR 3 und TR 4 liegen. Die in Sekundärwicklungen der Aus gangstransformatoren induzierten Spannungen werden über Dioden D 4, D 5 gleichgerichtet und bilden die Betriebs spannungen für den Gleisfreizustand oder den Gleis besetztzustand anzeigende Relais GF und GB. Kondensatoren C 3 und C 4 dienen der Glättung der Betriebsspannungen. Dioden D 6 und D 7 parallel zu den Basis-Emitter-Strecken der Transistoren T 5 und T 6 filtern negative Spannungs impulse ab.

Die beiden Transistorschaltungen sind für die Taktgeber frequenz nur dann durchlässig, wenn an den Kollektoran schlüssen jeweils beider Transistoren (npn-Transistoren) positive Spannung anliegt. In diesem Falle erscheint am Kollektor des jeweiligen nachgeschalteten Transistors eine Rechteckspannung mit der Taktgeberfrequenz, die zu einer Folge von Steuerimpulsen an der Basis des zuge hörigen Ausgangstransistors und damit zu einem Wechsel strom über den zugehörigen Ausgangstransformator führt. Da bei freiem Gleisabschnitt die Spannung U _G die Gegen spannung U _GG überwiegt, ist die Spannung U _S phasen gleich mit der Spannung UV 2. Es ist demnach die Transistor schaltung mit den Transistoren T 1 und T 3 für die Taktgeber frequenz durchlässig. Der Transistor T 5 erhält Steuerimpulse und das den Gleisfreizustand anzeigende Relais GF zieht an. Die Transistorschaltung mit den Transistoren T 2 und T 4 läßt die Taktgeberfrequenz nicht durch, da infolge der Phasenverschiebung der Spannung U _S zur Spannung UV 1 immer nur einer der Transistoren Betriebsspannung bekommt. Bei besetztem Gleisabschnitt nimmt die Spannung U _G, die ja von der Gleisspannung U _A abhängt, durch den Achskurz schluß auf einen sehr niedrigen Wert ab. Damit überwiegt in der Spannung U _S die Gegenspannung U _GG und die Spannung U _S wird phasengleich mit der Spannung UV 1. Damit wird die Transistorschaltung mit den Transistoren T 2 und T 4 für die Taktgeberfrequenz durchlässig und der Ausgangstransistor T 6 wird angesteuert. Damit zieht das die Besetzung des Gleisabschnittes anzeigende Relais GB an. Das Gleisfreimelderelais GF bleibt unerregt.

Die von der Gleichspannungsquelle U _B gelieferte negative Vorspannung für die Spannungen UV 1 und UV 2 bewirkt deren Absenkung gegenüber Nullpotential. Damit sind die Ver gleichsspannungen gegenüber Nullpotential nicht mehr symmetrisch und die positiven Halbwellen zeitlich ver kürzt. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Toleranz der Einrichtung gegenüber unerwünschten Phasenverschiebungen zwischen der Senderspannung und der Ausspeisespannung aus. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß durch die Verkürzung der positiven Halbwellen der pulsierenden Gleichspan nungen UV 1, UV 2 auf eine Länge UP infolge der Absenkung um den Betrag der Spannung U _B ein Toleranzbereich Δ T ent steht, innerhalb dessen eine Phasenverschiebung der Aus speisespannung und damit der Summenspannung U _M gegenüber der Einspeisespannung, die sonst infolge einer teilweisen Überlappung der gegenphasigen positiven Halbwellen (Spannung U _S) der Summenspannung U _M und der pulsierenden Gleichspan nungen zu einer zumindest kurzzeitigen, gleichzeitigen Betätigung beider Relais und damit zu einer Störungs meldung führen würde, unschädlich ist. Der Bereich, in dem eine Ansteuerung eines Relais erfolgt, wird durch die Absenkung der pulsierenden Gleichspannungen ver kürzt. Dieser Nachteil kann aber durch eine entsprechend große Dimensionierung der Kondensatoren C 3 und C 4 ausge glichen werden.

Die Transistorschaltungen arbeiten dynamisch, das heißt, ein Versagen des Taktgenerators TG wie auch ein Ausfall irgend eines anderen Bauelementes würde sich dadurch be merkbar machen, daß der anzusteuernde Ausgangstransistor einen statischen Zustand, gesperrt oder niederohmig, an nehmen würde. Damit würde aber keine Spannung in der Sekundärwicklung des zugehörigen Ausgangstransformators mehr induziert und das zugehörige Relais würde abfallen. Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung kann somit als signaltechnisch sicher bezeichnet werden.

Claims

1. Einrichtung zur Frei- und Besetztmeldung eines Gleisabschnittes, der an einer Einspeisestelle durch einen Gleisstromkreissender mit Wechselspannung beaufschlagt wird, mit einem Gleisstromkreisempfänger, der die an einer Ausspeisestelle des Gleisabschnittes anstehende Gleisspan nung auswertet und hierzu eine Addierschaltung enthält, in der einer dieser Gleisspannung proportionalen Signalspan nung eine gegenüber der vom Gleisstromkreissender einge speisten Wechselspannung um 180° phasenverschobene Gegen spannung gleicher Frequenz zuaddiert wird, wobei die Höhe der zuaddierten Spannung so bemessen ist, daß sie bei freiem Gleis niedriger, bei besetztem Gleis höher ist als die Signalspannung, und mit einer Phasendiskriminator schaltung, die abhängig von der Phasenlage der Ausgangs spannung der Addierschaltung gegenüber einer gleichfre quenten Vergleichsspannung die Ausgabe eines Frei- oder Besetztkriteriums veranlaßt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- die Phasendiskriminatorschaltung enthält zwei Torschal tungen mit je zwei Steuereingängen, die eine von einem Taktgenerator (TG) erzeugte, beiden Torschaltungen paral lel zugeführte Rechteckspannung von wesentlich höherer Frequenz als die Gleisspannung auf zwei Schaltstufen (ST 1, ST 2) durchschalten, von denen eine abhängig vom Anstehen der Rechteckspannung an ihrem Eingang eine Gleisfreimeldung, die andere eine Gleisbesetztmeldung abgibt,
- die Torschaltungen sind aus jeweils zwei Transistoren (T 1, T 3; T 2, T 4) aufgebaut, die über einen zwischen den Kollektoranschluß des ersten Transistors (T 1, T 2) und den Basisanschluß des zweiten Transistors (T 3, T 4) ge schalteten Basiswiderstand (R 5, R 6) gekoppelt sind und mit ihren Emitteranschlüssen auf Nullpotential liegen,
- als Steuerspannungen für die Torschaltungen werden über parallele Dioden (D 1, D 2, D 3) aus der Ausgangsspannung (U _M) der Addierschaltung sowie aus der Vergleichsspan nung und einer zur Vergleichsspannung um 180° phasenver schobenen Spannung gewonnene pulsierende Gleichspan nungen verwendet,
- die Ausgänge der Dioden sind mit den Torschaltungen über kollektorseitige Arbeitswiderstände (R 1, R 3; R 2, R 4) derart verbunden, daß die Kollektoren der jeweils ersten Transistoren (T 1, T 2) der Torschaltungen gemein sam von der aus der Ausgangsspannung der Addierschal tung gewonnenen pulsierenden Gleichspannung, die Kollek toren der zweiten Transistoren (T 3, T 4) der Torschal tungen von aus der Vergleichsspannung oder der zur Ver gleichsspannung um 180° phasenverschobenen Spannung ge wonnenen pulsierenden Gleichspannungen (U _V ₁, U _V ₂) beauf schlagt werden,
- im Freizustand ist die dem zweiten Transistor (T 3) der ersten Torschaltung zugeführte pulsierende Gleichspan nung mit der aus der Ausgangsspannung der Addierschal tung gewonnenen pulsierenden Gleichspannung (U _S) gleich phasig, die dem zweiten Transistor (T 4) der zweiten Torschaltung zugeführte pulsierende Gleichspannung zu der aus der Ausgangsspannung der Addierschaltung gewon nenen pulsierenden Gleichspannung gegenphasig,
- im Besetztzustand ist die dem zweiten Transistor (T 4) der zweiten Torschaltung zugeführte pulsierende Gleich spannung mit der aus der Ausgangsspannung der Addier schaltung gewonnenen pulsierenden Gleichspannung (U _S) gleichphasig und die dem zweiten Transistor (T 3) der ersten Torschaltung zugeführte pulsierende Gleichspan nung zu der aus der Ausgangsspannung der Addierschal tung gewonnenen pulsierenden Gleichspannung gegenphasig.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Addierschaltung zwei Transformatoren (TR 1, TR 2) vorgesehen sind, von denen einem die Gleisspannung, dem anderen eine mit der Wechselspan nung des Gleisstromkreissenders phasengleiche Referenz spannung (U _R) primärseitig zugeführt wird und daß zur Bildung einer Summenspannung (U _M) als Ausgangsspannung der Addierschaltung Sekundärwicklungen (W 1, W 2) der bei den Transformatoren, die zueinander gegenphasige Teil spannungen (U _G, U _GG) abgeben, in Reihe geschaltet sind, wobei die Wicklungen so bemessen sind, daß bei niedriger Gleisspannung die aus der Referenzspannung gewonnene Teilspannung (U _GG), bei hoher Gleisspannung die aus der Gleisspannung gewonnene Teilspannung (U _G ) überwiegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Vergleichsspannung und die zur Vergleichs spannung um 180° phasenverschobene Spannung über weitere Sekundärwicklungen (W 3, W 4) aus der Referenzspannung (U _R) gewonnen werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die aus der Referenzspannung (U _R) gewonnene Teilspannung (U _GG) der Summenspannung (U _M) und die zur Vergleichsspannung um 180° phasenverschobene Spannung aus derselben Sekundärwicklung des primärseitig mit der Re ferenzspannung beaufschlagten Transformators entnommen werden.

5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichsspannung eine feste Gleichspannung (U _B) überlagert ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die weiteren Sekundärwicklungen (W 3, W 4) einen gemeinsamen Anschluß besitzen und daß dieser An schluß über eine Gleichspannungsquelle mit Nullpotential verbunden ist.