DE3835206A1

DE3835206A1 - Gleisstromkreisanordnung

Info

Publication number: DE3835206A1
Application number: DE19883835206
Authority: DE
Inventors: Hans Prof Dr Ing Fricke
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1988-10-15
Filing date: 1988-10-15
Publication date: 1990-04-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 36 16 750 bekannt und läßt eine wesentliche Verlängerung der heute üblichen Gleisstromkreise zu. Bei dieser Einrichtung wird der zu speichernde aktuelle Empfänger-Schwellwert aus den während des Freizustandes ermittelten elektrischen Betriebsgrößen des Gleisstromkreises berechnet. Dies geschieht unter der Annahme, daß sich bestimmte Parameter wie z.B. der Widerstandsbelag, der Kapazitätsbelag und der Induktivitätsbelag des Gleises langfristig nicht ändern und daß der Bettungsleitwert entlang des Gleises keine starken lokalen Schwankungen aufweist.

Die Erfindung soll demgegenüber die Festlegung eines Schwellwertes unmittelbar vor jeder Zugfahrt ermöglichen, wobei dieser Schwellwert nur von aktuellen Werten elektrischer Größen abhängen soll und zu seiner Ermittlung keine das Langzeitverhalten bestimmter Parameter betreffenden Annahmen erforderlich sein sollen.

Diese Aufgabe wird sowohl durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 als auch durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst.

Beide Lösungen ermitteln den zur Gleisfreimeldung erforderlichen Empfänger-Schwellwert unmittelbar durch Messung der Gleisspannung am Anschlußort des Gleisstromkreisempfängers. Diese Messung erfolgt dabei zu einem Zeitpunkt, zu dem eine Achse in der Nähe des Anschlußortes des Gleisstromkreissenders in den Beeinflussungsbereich des Gleisstromkreises eingetreten ist und durch ihre Kurzschlußwirkung die Gleisspannung bereits auf einen vorgegebenen Wert oder einen Wert herabgesetzt hat, der zu einer an einem in die Einspeiseleitung geschalteten Vorwiderstand abfallenden Spannung in einem vorgegebenen Verhältnis steht.

Durch die Festlegung des Empfänger-Schwellwerts zu einem möglichst späten Zeitpunkt werden alle Witterungseinflüsse, soweit sie nicht erst während der Zugfahrt eintreten, mit erfaßt und berücksichtigt. Ebenso werden dadurch, daß der Schwellwert durch Messung am Anschlußort des Gleisstromkreisempfängers gewonnen wird, alle auf Langzeiteinflüssen beruhenden Parameteränderungen sowie lokale Schwankungen des Bettungsleitwerts bei der Schwellwertfestlegung mitberücksichtigt und damit als mögliche Fehlerquelle ausgeschaltet.

Die im Anspruch 2 wiedergegebene Lösung hat gegenüber der Lösung nach Anspruch 1 den Vorteil, daß die Speicherung eines vorgegebenen Sender-Schwellwertes entfallen kann.

Voraussetzung für die Festlegung des Empfänger-Schwellwerts unmittelbar vor der Zugfahrt ist, daß diese Zugfahrt in vorgegebener Richtung vom Anschlußort des Gleisstromkreissenders zum Anschlußort des Gleisstromkreisempfängers erfolgt. Erfolgt sie in umgekehrter Richtung, muß der bei der Zugfahrt zuvor gewonnene Schwellwert verwendet werden.

Dies stellt gegenüber der eingangs genannten, bekannten Gleisstromkreisanordnung einen gewissen Nachteil dar, der allerdings dann nicht ins Gewicht fällt, wenn die Erfindung auf Strecken eingesetzt wird, deren Gleise nur in einer Richtung befahren werden, oder wenn für sich bekannte Umschalteinrichtungen Verwendung finden, die die Anschlußorte von Gleisstromkreissender und Gleisstromkreisempfänger abhängig von der Richtung einer angekündigten Zugfahrt vertauschen.

Weiterbildungen der Erfindung betreffen die Signalisierung des Zeitpunktes für die Festlegung des Empfänger-Schwellwertes an die Schwellwert-Einstellschaltung und sind in den Ansprüchen 3 und 4 beschrieben.

Anhand von 2 Figuren sollen nun Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und daran die Erfindung erklärt werden.

In Fig. 1a ist schematisch ein Gleisabschnitt GL dargestellt, in dessen Schienen S 1, S 2 an einem Einspeiseort EO von einem Gleisstromkreissender GS Gleisstrom bestimmter Frequenz eingespeist wird. Die am Einspeiseort an den Schienen des Gleisabschnitts anliegende Spannung U _S wird einem sendeseitigen Vergleicher V zugeführt und dort mit einer vorgegebenen Spannung U _SO verglichen.

Im Abstand l vom Einspeiseort, am anderen Ende des Gleisabschnitts, ist an einem Ausspeiseort AO ein Gleisstromkreisempfänger GE mit beiden Schienen des Gleisabschnitts verbunden, der eine dort anstehende Gleisspannung U _G mit einem gespeicherten Schwellwert U _B vergleicht und über einen Ausgang GF/GB eine Gleisfreimeldung an ein Stellwerk abgibt, so lange die Gleisspannung höher als der gespeicherte Schwellwert ist, dagegen eine Gleisbesetztmeldung, sobald die gemessene Gleisspannung den gespeicherten Schwellwert unterschreitet.

Mit dem Gleisstromkreisempfänger ist eine Schwellwert-Einstellschaltung SE verbunden, der die Gleisspannung U _G ebenfalls zugeführt wird und die den im Gleisstromkreisempfänger gespeicherten Schwellwert vorgibt. Außerdem ist die Schwellwert-Einstellschaltung mit dem sendeseitigen Vergleicher V verbunden.

Fig. 1b zeigt den Verlauf der am Einspeiseort gemessenen Gleisspannung U _S während einer Zugfahrt über den Gleisabschnitt. Der Zug - in Fig. 1a ist symbolisch eine Achse A dargestellt - dringt zu einem Zeitpunkt t _e in den Gleisabschnitt ein, indem seine erste Achse den Einspeiseort EO überfährt. Zum Zeitpunkt t _a überfährt seine letzte Achse den Ausspeiseort AO und verläßt damit den Gleisabschnitt.

Die Gleisspannung U _S beginnt bereits abzusinken, wenn sich die erste Achse des Zuges dem Einspeiseort nähert. Zu einem dicht vor dem Zeitpunkt t _e liegenden Zeitpunkt t _o unterschreitet die Gleisspannung US die vorgegebene konstante Spannung U _SO und verläuft danach deutlich unterhalb dieser vorgegebenen Spannung. Sie steigt erst wieder auf ihre ursprüngliche Höhe an, wenn die letzte Achse des Zuges den Einspeiseort passiert und sich von diesem ein Stück weit entfernt hat.

Der Verlauf der am Ausspeiseort AO gemessenen Gleisspannung U _G während einer Zugfahrt ist in Fig. 1c dargestellt. Die Gleisspannung U _G ist - dies kommt in der Fig. 1c nicht zum Ausdruck - wegen Gleiswiderstand und Bettungsableitung stets niedriger als die am Einspeiseort gemessene Gleisspannung U _S. Ihr zeitlicher Verlauf ist jedoch, so lange keine Achse in den Gleisabschnitt eingedrungen ist (bis zum Zeitpunkt t _e), ähnlich dem der Spannung U _S. Diese Ähnlichkeit läßt sich ausnützen:

Gibt man als konstante Spannung U _SO einen Wert vor, der etwa in der Mitte zwischen dem höchsten und dem niedrigsten vorkommenden Wert der am Einspeiseort anstehenden Gleisspannung liegt, so mißt man zum Zeitpunkt t _o am Ausspeiseort eine Spannung U _B, die ebenfalls etwa in der Mitte zwischen maximaler und minimaler dort auftretender Gleisspannung liegt. Die Mittellage der Spannung U _B ist dabei unabhängig von irgendwelchen Änderungen der elektrischen Größen des Gleises und seiner Bettung. Wird die Spannung U _B zum Zeitpunkt t _o gemessen und gespeichert, so kann sie als aktueller Empfänger-Schwellwert für die Ermittlung des Gleisbesetzungszustandes verwendet werden.

Die in Fig. 1a dargestellte Anordnung ermöglicht eine solche Schwellwertermittlung. Der Vergleicher V, der die am Einspeiseort EO gemessene Gleisspannung U _S mit der vorgegebenen konstanten Spannung U _SO vergleicht, gibt zum Zeitpunkt t _o, in dem die Gleisspannung U _S die vorgegebene konstante Spannung unterschreitet, einen Impuls an die Schwellwert-Einstellschaltung SE ab. Diese mißt daraufhin die am Ausspeiseort anstehende Gleisspannung U _G und gibt den gemessenen Wert U _G=U _B zur Speicherung als Empfänger-Schwellwert an den Gleisstromkreisempfänger GE weiter.

Die in Fig. 2a dargestellte Anordnung unterscheidet sich von der in Fig. 1a dargestellten darin, daß der Gleisstromkreissender den Gleisstrom hier über einen Vorwiderstand R einspeist und daß der sendeseitige Vergleicher V hier die am Einspeiseort anstehende Gleisspannung U _S nicht mit einem vorgegebenen Wert U _SO, sondern mit einer am Vorwiderstand abfallenden Spannung U _V oder einem mittels eines nachgeschalteten Verstärkers erzeugten Vielfachen oder Bruchteil dieser Spannung vergleicht. Durch den Vergleich mit dieser ebenfalls vom Gleisstromkreissender erzeugten, mit der Gleisspannung U _S gekoppelten Spannung entfällt eine sonst notwendige sichere Referenzspannungsquelle. Außerdem werden Änderungen der Ausgangsspannung des Gleisstromkreissenders in ihrer Wirkung kompensiert.

Fig. 2b zeigt die Verläufe der am Einspeiseort gemessenen Gleisspannung U _S und einer der am Vorwiderstand R gemessenen Spannung U _V proportionalen Spannung f U _V neben der Ausgangsspannung U _Q des Gleisstromkreissenders.

Bei eingeprägter Ausgangsspannung U _Q des Gleisstromkreissenders ist bei Abwesenheit einer Achse der Spannungsabfall am Vorwiderstand R gering, der Großteil der Spannung U _Q steht als Gleisspannung U _S an den Schienen des Gleisabschnitts, am Einspeiseort an. Bei Annäherung einer Achse wird der Eingangswiderstand des Gleiskreises durch deren Kurzschlußwirkung stark herabgesetzt, wodurch der Strom in den Gleiskreis ansteigt. Die vom Gleisstromkreissender gelieferte Spannung fällt dann zu ihrem größten Teil U _V am Vorwiderstand R ab. Der Zeitpunkt t _o ist dann gekommen, wenn die Spannungen U _S und f U _V den gleichen Wert erreicht haben, der etwa in der Mitte zwischen den beiden von der Spannung U _S erreichbaren Extremwerten liegen sollte. Durch geeignete Wahl des Verstärkungsfaktors f läßt sich dies auch bei unterschiedlichen Werten des Vorwiderstands erreichen.

Die zum Zeitpunkt t _o am Ausspeiseort gemessene Gleisspannung, deren Verlauf dem in Fig. 1c dargestellten Verlauf entspricht, wird, wie bei der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Anordnung, als Schwellwert U _B zur Feststellung des Gleisbesetzungszustandes verwendet.

Die Signalisierung des Zeitpunktes t _o an die Schwellwert-Einstellschaltung kann, wie in Fig. 1a und Fig. 2a schematisch dargestellt, über eine besondere Kabelverbindung (Draht oder Glasfaser) erfolgen. Es ist auch möglich, den Zeitpunkt t _o durch eine Frequenzänderung oder Phasenänderung des Gleisstromes zu signalisieren. Eine besondere Kabelverbindung kann dann entfallen.

Claims

1. Einrichtung zum Feststellen der Anwesenheit mindestens einer Achse eines Schienenfahrzeuges innerhalb eines Gleisabschnitts mit einem an einem Ende des Gleisabschnitts einspeisenden Gleisstromkreissender und einem am anderen Ende des Gleisabschnitts an beide Schienen des Gleisabschnitts angeschlossenen, eine dort anstehende Gleisspannung auswertenden Gleisstromkreisempfänger, der abhängig von einem Vergleich der Gleisspannung mit einem gespeicherten Empfänger-Schwellwert eine Frei- oder Besetztmeldung für den Gleisabschnitt ausgibt, wobei der Empfänger-Schwellwert durch eine Schwellwert-Einstellschaltung abhängig vom jeweiligen aktuellen Bettungsleitwert eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwert-Einstellschaltung (SE) die am Anschlußort (AO) des Gleisstromkreisempfängers (GE) an den Schienen (S 1, S 2) des Gleisabschnitts (GL) anstehende Spannung (U _G) aufnimmt und als Empfänger-Schwellwert (U _B) diejenige Spannung vorgibt, die am Anschlußort des Gleisstromkreisempfängers zu dem Zeitpunkt (t _o) ansteht, zu dem die am Anschlußort (EO) des Gleisstromkreissenders (GS) an den Schienen des Gleises anstehende, einem Vergleicher (V) zugeführte Spannung (U _S) einen vorgegebenen Sender-Schwellwert (U _SO) unterschreitet, und daß zur Übertragung einer diesen Zeitpunkt (t _o) kennzeichnenden Zeitmarke der Ausgang des Vergleichers (V) mit der Schwellwert-Einstellschaltung (SE) verbunden ist.

2. Einrichtung zum Feststellen der Anwesenheit mindestens einer Achse eines Schienenfahrzeuges innerhalb eines Gleisabschnitts mit einem an einem Ende des Gleisabschnitts einspeisenden Gleisstromkreissender und einem am anderen Ende des Gleisabschnitts an beide Schienen des Gleisabschnitts angeschlossenen, eine dort anstehende Gleisspannung auswertenden Gleisstromkreisempfänger, der abhängig von einem Vergleich der Gleisspannung mit einem gespeicherten Empfänger-Schwellwert eine Frei- oder Besetztmeldung für den Gleisabschnitt ausgibt, wobei der Empfänger-Schwellwert durch eine Schwellwert-Einstellschaltung abhängig vom jeweiligen aktuellen Bettungsleitwert eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleisstromkreissender (GS) den Gleisstrom über einen Vorwiderstand (R) in den Gleisabschnitt (GL) einspeist, daß die Schwellwert-Einstellschaltung (SE) die am Anschlußort (AO) des Gleisstromkreisempfängers (GE) an den Schienen (S 1, S 2) des Gleisabschnitts anstehende Spannung (U _G) aufnimmt und als Empfänger-Schwellwert (U _B) diejenige Spannung vorgibt, die am Anschlußort (AO) des Gleisstromkreisempfängers zu dem Zeitpunkt (t _o) ansteht, zu dem die am Anschlußort (EO) des Gleisstromkreissenders (GS) an den Schienen des Gleisabschnitts anstehende, zusammen mit einer am Vorwiderstand (R) abfallenden Spannung (U _V) einem Vergleicher (V) zugeführte Spannung (U _S) einen in einem vorgegebenen Verhältnis zu der am Vorwiderstand abfallenden Spannung (U _V) stehenden Wert (f U _V) unterschreitet und daß zur Übertragung einer diesen Zeitpunkt (t _o) kennzeichnenden Zeitmarke der Ausgang des Vergleichers (V) mit der Schwellwert-Einstellschaltung (SE) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der den Zeitpunkt (t _o) kennzeichnenden Zeitmarke über eine besondere Kabelverbindung erfolgt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der den Zeitpunkt (t _o) kennzeichnenden Zeitmarke über das Gleis erfolgt.