DE463242C - Einrichtung zur Signaluebertragung auf bewegte Gegenstaende, insbesondere fahrende Zuege, durch Strahlwirkung - Google Patents

Description

Es sind bereits verschiedene Arten Eisenbalinsignaleinrichtungen bekannt geworden, die das Cberfahren eines Haltesignals verhindern sollen, d. h. auf irgendeine Weise auf dem fahrenden Zug eine Einrichtung auslösen, durch die selbsttätig die Bremsvorrichtung in Tätigkeit gesetzt und der Zug zum Halten gebracht wird. Die meisten bisher angegebenen Vorrichtungen, die mecha-

xo nisch verdrängte Teile oder elektrische Kontakte oder die magnetische Induktion benutzen, sind aber besonders bei größerer Zuggeschwindigkeif nicht zuverlässig.

Es sind ferner bekannt optische Signaleinrichtungen, welche durch die Einwirkung eines Lichtes auf ein lichtempfindliches Organ, z. B. Selenzelle oder Photozelle, irgendwelche Anzeigevorrichtungen durch Lichtsignale auf bewegte Gegenstände betätigen.

ao Des weiteren sind Anordnungen bekannt geworden, bei welchen ein von einer auf dem Fahrzeug befindlichen Lichtquelle ausgehender Lichtstrahl durch einen auf der Strecke angeordneten Spiegel reflektiert und von einem auf dem Fahrzeug vorgesehenen Empfänger aufgefangen wird. Teilweise wurden Einrichtungen getroffen, die durch Anordnung von Filtern, Polarisatoren die Lichtstrahlen verändern. Von diesen bekannten Einrichtungen unterscheidet sich der Gegenstand der Erfindung dadurch, daß auf der Strecke ein von dem zu übermittelnden Signal gesteuerter tetraedrischer Raumspiegel angeordnet ist, der die von der Strahlenquelle ausgehende Lichtstrahlung auf einen in möglichster Nähe der Strahlenquelle befindlichen Empfänger zurückwirft.

Die Wirkungsweise im einzelnen soll an Hand der Abbildungen näher erläutert werden. Die Fahrtrichtung (Abb. 1) sei AB. Der Spiegel -S¹ sei seitlich mit der öffnung senkrecht zur Fahrtrichtung aufgestellt. Die Lichtquelle auf der Lokomotive und zugleich die lichtelektrische Zelle befinden sich bei Beginn der Einwirkung im Punkte A beispielsweise 0,5 m (gemessen in der Fahrtrichtung) vor dem Spiegel, der bei dem Signal ν Halt" voll geöffnet ist. Der von der Lichtquelle ausgesandte Kegel hat, in der horizontalen Ebene gerechnet, einen Öffnungswinkel β, dessen Achse mit der Fahrtrichtung den Winkel α bildet, der im vorliegenden Fall 90 ° beträgt. Der Lichtkegel hat in der gezeichneten Stellung den Spiegel 5 voll erfaßt. Bewegt sich nun das Fahrzeug weiter, so wird der Spiegel dauernd beleuchtet und ist in der gezeichneten Endstellung B 0,5 m hinter dem Spiegel noch voll beleuchtet. Die Einwirkungslänge auf die Lichtzelle beträgt also in diesem Fall 1 m, der bei einer Zuggeschwindigkeit von 36 km/Std. eine Einwirkungsdauer von ¹Z₁₀ Sekunde entspricht.

Die Einwirkungslänge kann unschwer vergrößert werden, falls eine sehr große Fahr-

geschwindigkeit dies erforderlich macht, indem der Spiegel weiter entfernt von der Fahrstrecke aufgestellt wird oder dem Lichtkegel ein größerer Öffnungswinkel gegeben wird oder die Achse des Lichtkegels und entsprechend des Spiegels mehr in die Fahrtrichtung gedreht wird.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, als Lichtquelle gewöhnliches weißes Licht zu benutzen, sondern man kann auch eine andere Lichtart, beispielsweise farbiges Licht, benutzen. Es ist vorteilhaft, eine Lichtart zu wählen, die in den gewöhnlichen Lichtquellen nicht oder nur schwach vorhanden ist, also beispielsweise ultrarotes oder ultraviolettes oder auch polarisiertes Licht. Ebenso kann man andersartige Strahlen, elektrische Strahlen oder Röntgenstrahlen, bei entsprechend ausgebildeter Reflexions- und Empfangsvorrichtung verwenden.

Dem Empfänger werden dann diesem Licht entsprechende selektive optische Eigenschaften gegeben, beispielsweise durch Filter oder durch Ausnutzung des selektiven Photoeffekts. Statt die Lichtquelle selektiv zu gestalten, kann auch eine gewöhnliche Lichtquelle als Geber benutzt werden und erst durch Reflexion an dem Signalspiegel das Licht selektiv verändert werden, indem vor die Spiegel entsprechende Filter oder Polarisatoren o. dgl. geschaltet werden. Auf diese Weise ist es zugleich möglich, nicht nur eine, sondern mehrere differenzierte Wirkungen hervorzubringen. Werden nämlich mehrere Signalspiegel benutzt, deren selektive Eigenschaften verschieden gewählt werden, und mehrere Empfänger vorgesehen, denen ebenfalls entsprechende selektive Eigenschaften gegeben werden, so können unabhängig voneinander mehrere Signale gleichzeitig oder nacheinander übertragen werden, durch die verschiedene Wirkungen ausgeübt werden.

Diese differenzierten Wirkungen sollen benutzt werden, um ein sicheres Halten des Zuges bei jeder Geschwindigkeit zu erreichen, denn es ist erwünscht, den Zug schon vor oder unmittelbar hinter dem Hauptsignal zum Halten zu bringen, da die bis jetzt notgedrungen zugelassene Überfahrungsstrecke von 200 m hinter dem Hauptsignal leicht zu Unfällen führen kann.

Es soll dies näher an Hand der Abb. 2 beschrieben werden. Es sind neben dein Gleis beispielsweise vier Spiegel in Entfernungen von je 150 m angebracht. Die Entfernung vom Vorsignal zum Hauptsignal se'i 700 m. Der erste Spiegel S₁ befindet sich 250 m hinter dem Vorsignal und 450 m vor dem Hauptsignal, der zweite Spiegel S₂ 300 m, der dritte S₃ 150 m, der vierte S₄ unmittelbar vor dem Hauptsignal. Die Spiegel sind mit Filtern aus verschiedenem Glas versehen, beispielsweise S₁ mit einem blauen, S₂ mit einem gelben, S₃ mit einem grünen und S₄ mit einem roten Filter. Die Lichtquelle auf der Maschine strahlt weißes Licht aus. Das von den Spiegeln zurückkehrende Licht ist also je nach den Spiegeln gefärbt. Auf der Lokomotive sind nun vier Empfänger angeordnet, die ebenfalls Lichtfilter besitzen, von denen der eine nur blaues, der zweite nur gelbes, der dritte nur grünes, der vierte nur rotes Licht durchläßt. Der jeweils belichtete Empfänger schließt einen Strom, der durch ein empfindliches Relais verstärkt wird und zur Betätigung der Schnellbremse dient.

Um nun zu erreichen, daß der Zug entsprechend seiner Geschwindigkeit an den angegebenen Stellen vor dem Hauptsignal abgebremst wird, ist auf der Lokomotive beispielsweise ein an sich bekanntes Tachometer mit elektrischer Kontaktscheibe vorgesehen. Durch diese Kontaktseheibe, die im vorliegenden Fail (Abb. 3) vier Kontaktstreifen K₁, K₂, K₃, K₄₁ besitzt, werden bei Überschreitung einer bestimmten, für die einzelnen Spiegel abgestuften Geschwindigkeitsgrenze, die den Spiegeln S₁, S₂, S₃ und S₄ zugeordneten Empfänger B₁, B₂, B₃ und E₁ in den aus Batterie B und Relais R bestehen- ge den Stromkreis eingeschaltet und, falls der Spiegel auf »Halt« steht (d.h. geöffnet ist), durch den ausgelösten Lichtstrom das Relais R und damit die Schnellbremse in Tätigkeit gesetzt. Dem ersten Spiegel S₁ (blau) entspricht die höchste Geschwindigkeit, d. h. der dazugehörige Empfänger E₁ mit blauem Filter wird bei Überschreiten der höchsten Geschwindigkeitsstufe, beispielsweise 70 km/Std., in den Stromkreis eingeschaltet, weil dann der Zeiger Z des Tachometers auf dem Kontakt /C₁ der Kontaktscheibe liegt. Dem zweiten Spiegel entspricht eine Geschwindigkeitsstufe von beispielsweise 50 bis 70 km/Std., dem dritten von 25 bis 5oikm/Std., dem vierten von ο bis 2 5 km/Std. Infolgedessen wird also jeder Zug entsprechend seiner Geschwindigkeit früher oder später abgebremst, so daß er sicher vor dem Hauptsignal zum Halten gebracht wird. Durch Variation der Kontakte der Tachometerscheibe ist eine Abstimmung auf verschiedene Zugarten möglich. Die Einrichtung kann in der Weise vervollständigt werden, daß die an der Kontaktscheibe liegenden Stromkreise nicht geschlossen werden und das Relais R also auch nicht betätigt wird, wenn der Führer bereits von sich aus die Bremse betätigt hat. Die Einrichtung würde also nur die Bremse auslösen, wenn das Signal auf Warnstellung steht und der Führer nicht selbst die Bremse angezogen hat.

Die Betätigung des Relais kann durch einen Zähler, wie er bereits zum Überfahren von Haltesignalen angewandt ist, zur Kontrolle registriert werden. Weiterhin kann auch schon am Vorsignal ein weiterer Spiegel angebracht und ihm ein besonderer Empfänger zugeordnet werden, der ein optisches oder akustisches Zeichen auf den Führerstand auslöst, so daß dem Führer das Xahen des ίο Hauptsignals selbsttätig angezeigt wird.

Statt zum völligen Abbremsen kann diese Einrichtung selbstverständlich auch dazu dienen, zum Schutz von Langsamfahrstrecken dem Zuge mehrere bestimmte Geschwindigkeiten, die nicht überschritten werden sollen, vorzuschreiben.

Das Ansprechen eines bestimmten Empfängerkreises nur bei einer bestimmten Geschwindigkeitsstufe des Fahrzeuges läßt sich statt durch die soeben beschriebene, mit dem Tachometer verbundene Kontaktscheibenvorrichtung auch auf anderem Wege erreichen. Beispielsweise kann mit der Welle des Tachometers eine Gleichstromdynamomaschine gekoppelt werden, die bei verschiedenen Geschwindigkeiten verschiedene .Spannungen abgibt. Diese Dynamo dient dann als gemeinsame Spannungsquelle für die verschiedenen Lichtzellenkreise, von denen jeder ein besonderes, erst oberhalb einer gewissen, einer bestimmten Geschwindigkeitsstufe entsprechenden Spannung ansprechendes Relais besitzt, durch das die Schnellbremse betätigt wird. Statt einer Gleichstromdynamo läßt sich eine Wechselstromdynamo verwenden. Es ergeben sich dann bei verschiedenen Geschwindigkeiten verschiedene Frequenzen des Wechselstromes. Legt man in die einzelnen Lichtzellenkreise nun entsprechend den Geschwindigkeitsstufen abgestimmte Drosselspulen, so erreicht man, daß die verschiedenen Stromkreise über gewissen Geschwindigkeiten nicht erregt werden.

Um die störende Einwirkung fremden Lichtes, d. h. Lichtes, das nicht von den Signalspiegeln reflektiert ist, auf den Empfänger auszuscheiden, kann — wie bereits angegeben — polarisiertes Licht verwandt werden, indem beispielsweise vor die Signalspiegel (oder auch vor die Lichtquelle auf dem Fahrzeug) Kristallgitter gesetzt werden, die linear polarisiertes Licht einer bestimmten Schwingungsebene erzeugen. Auf der Empfängerseite wird dann zweckmäßigerweise die Einrichtung im einzelnen so getroffen, daß statt der bisher beschriebenen Empfänger Doppelempfänger benutzt werden. Dieser Empfänger besitzt zwei Lichtzellen, die beide durch Kristallgitter, deren Schwingungsebenen aufeinander senkrecht stehen, abgeschlossen sind. Dabei ist die . Lage der Schwingungsebenen so gewählt, daß die Schwingungsebene der ersten Zelle genau in die Richtung der Polarisationsebene des j vom Spiegel ankommenden Lichtes fällt. In- ; folgedessen wird das polarisierte Signallicht j nur die eine Zelle erregen, gewöhnliches (störendes) Licht dagegen beide. Die Erregung der zweiten Lichtzelle wird nun dazu benutzt, die Beeinflussung der ersten aufzuheben, indem beispielsweise durch das Ansprechen der zweiten Zelle der Stromkreis der ersten Zelle unterbrochen wird. Es werden deshalb die gewöhnlichen Lichtquellen, wie Sonne, Bogenlampen u. dgl., den Empfänger nur dann beeinflussen können, wenn ihr Licht zufällig gespiegelt ist, und zwar in einer solchen Ebene, daß das reflektierte Licht gerade in derjenigen Ebene völlig linear polarisiert ist, die der Schwingungsebene des vom Signalspiegel ausgehenden polarisierten Lichtes entspricht. Ein solcher Fall ist aber so unwahrscheinlich, daß er praktisch als ausgeschlossen gelten kann. Man könnte allerdings daran denken, auch in diesem Fall die Einwirkung auszuschalten, indem man die verschiedenen Stromkreise noch weiter untereinander abhängig macht, derartig, daß beispielsweise eine Wirkung nur eintritt, wenn einfarbiges und in einer bestimmten Schwingungsrichtung polarisiertes Licht in den Empfänger gelangt.

Wenn in den Empfänger gleichzeitig mit dem vom Geber bzw. vom Signalspiegel ausgestrahlten Licht fremdes Licht gelangt, so würde ebenfalls die Wirkung ausgeschlossen, d. h. die Signalgebung gestört. Die Spiegel auf der Strecke sind deshalb mit einer Blechblende Bl (Abb. 1) umgeben, so daß während der Einwirkungsdauer die Kegelöffnung des Empfängers den Umfang des Bleches nicht überschreitet und fremdes Licht während dieser Zeit nicht hineingelangen kann.

Der Geber und die mit ihm vereinigten Empfänger befinden sich zweckmäßigerweise in Höhe des Schornsteins der Lokomotive, damit sie nicht durch den ausströmenden Dampf beeinflußt werden können. Die Spiegel stehen auf kleinen Masten seitlich des Gleises. Sie sind den örtlichen Verhältnissen und dem Bahnprofil anzupassen. Bei Steigung und größerer Sicherheitsstrecke hinter dem Hauptsignal können sie entsprechend näher dem Hauptsignal stehen. Der Lichtkegel des Gebers ist etwas nach oben geneigt; dadurch kann der Spiegel mit einem Schutzdach versehen werden, das den Schnee fernhält. Zur Entfernung von Ruß oder Staub, durch den der Spiegel verschmutzt und die Signalgebung leiden könnte, wird ein Ab-• streifer vorgesehen, der bei jeder Signalumstellung die Vorderseite des Spiegels reinigt.

Die Reinigung kann auch dauernd durch Anlegen eines geringen elektrischen Feldes erfolgen. Die Signalgebung selbst erfolgt durch Öffnen und Schließen einer Blende, die als leichte, in Spitzen gelagerte, drehbare Scheibe ausgebildet sein kann und durch geringe elektrische Kraft zu steuern ist.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Signalübertragung auf bewegte Gegenstände, insbesondere fahrende Züge, durch Strahlwirkung, bei welcher sich Strahlenquelle und strahlungsempfindlicher Empfänger auf dem bewegten Gegenstand befinden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Strecke ein von dem zu übermittelnden Signal gesteuerter, tetraedrischer Raumspiegel (S) angeordnet ist, der die von der Strahlenquelle (C) ausgehende Lichtstrahlung auf einen in möglichster Nähe der Strahlenquelle (C) befindlichen Empfänger (E) zurückwirft.

2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgebung durch Öffnen und Schließen mittels einer vor dem Spiegel (S) angeordneten Blende (BI) erfolgt.

3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalspiegel (S) seitlich der Fahrstrecke mit der Öffnung senkrecht zur Fahrtrichtung angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung differenzierter Zugbeeinflussungen an dem Signalspiegel (S) und am Empfänger (E) Filter, Polarisatoren, Analysatoren vorgesehen sind, welche dem reflektierten Licht selektive optische Eigenschaften geben:

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Spiegel (S₁ bis S₄) vorgesehen sind, von denen jeder das von der Strahlenquelle (C) ausgehende Licht in bestimmter Weise selektiv verändert und diesen Spiegeln eine gleiche Zahl von Empfängern (E₁ bis U₄) zugeordnet ist, von denen jeder nur auf eine bestimmte der von den Spiegeln (S₁ bis S₄) zurückgehenden verschiedenen Lichtarten (blau, grün usw.) anspricht.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Empfänger (E₁ bis Ii₄) unabhängig voneinander mehrere differenzierte Wirkungen gleichzeitig oder nacheinander auf den bewegten Gegenstand ausgeübt werden.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Vermeidung störender Einwirkungen fremden Lichtes als Empfänger zwei Lichtzellen vorgesehen sind, die durch Kristallgitter mit aufeinander senkrecht stehenden Schwingungsebenen abgeschlossen sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der einen Lichtzelle, deren Schwingungsebene mit dem von den Signalspiegeln (S₁ bis S₄) ausgehenden linear polarisierten Licht zusammenfällt, zur Betätigung des Relais (R) dient, während die Erregung der anderen Lichtzelle dazu dient, die Wirkung der ersten Lichtzelle aufzuheben.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Ausschaltung der Einwirkung fremden Lichtes während der Einwirkungsdauer des durch den Signalspiegel (S) reflektierten Lichtes der Signalspiegel (S) mit einer Blende (Bl) umgeben ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks sieherer Abbremsung des Zuges vor einem Hauptsignal (H) mehrere mit verschiedenen bestimmten Geschwindigkeitsstufen entsprechenden selektiven Eigenschaften versehene Spiegel (S₁ bis S₄) derart angeordnet sind, daß der der höchsten Geschwindigkeitsstufe entsprechende Signalspiegel (S₁) am weitesten vom Hauptsignal (H) entfernt ist, während die anderen Spiegel (S₂, S₃) entsprechend der niedrigen Geschwindigkeitsstufe näher dem Hauptsignal (H) stehen.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzelnen Signalspiegeln (S₁ bis S₄) entsprechenden Empfängerkreise (E₁, K₁ bis -E₄, X₄) mit der durch die Geschwindigkeit des Zuges gesteuerten Tachometerscheibe (T), die mehreren Geschwindigkeitsstufen entsprechende Kontaktstreifen (K₁ bis .K₄) besitzt, in Verbindung stehen, indem die in jedem Empfänger (E₁ bis .S₄) durch den zugeordneten Signalspiegel (S₁ bis S₄) hervorgerufene Lichtwirkung nur dann ein Relais (R) zum Ansprechen bringt, wenn der Zeiger (Z) des Tachometers (T) auf der dem betreffenden Empfänger bzw. Spiegel entsprechenden Geschwindigkeitsstufe steht.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen