DE501483C - UEberwachungseinrichtung fuer optische Signaluebertragungseinrichtungen - Google Patents

Description

in München

Zur Übertragung von Signalen auf Eisenbahnzüge oder sonstige bewegte Gegenstände oder umgekehrt zur Übertragung von Signalen vom Eisembahnzug auf die Strecke sind Verfahren bekannt geworden, die mit Licht arbeiten und als Empfänger lichtempfindliche Zellen, die bei Belichtung ihren Widerstand für den elektrischen Strom ändern, verwenden. Man ist bestrebt, bei derartigen

to Signalübertragungseinrichtungen wie auch sonst in Sicherungs- und Überwachungsanlagen, nach Möglichkeit das Ruhestromprinzip zu verwenden, da bei diesem Prinzip die größte Gewähr gegeben ist, daß Störungen in der Anlage sich selbsttätig bemerkbar machein. Nun läßt sich aber bei' dien obengenannten optischen Einrichtungen das Ruhestromprinzip nicht durchwegs ohne weiteres verwirklichen. Die schwachen Wirkungen,

ao welche die lichtempfindlichen Zellen auslösen können, zwingen meist zur Anwendung von Verstärkern. Man kann nun zwar, wie bereits vorgeschlagen ist, die Verstärkerröhre oder, falls ein mehrstufiger Verstärker verwendet wird, wenigstens die letzte Röhre nach dem Ruhestromprinzip schalten. Dagegen liegt es im Prinzip der optischen Einrichtungen, daß die lichtempfindliche Zelle, die ebenfalls überwacht werden soll, nur nach dem Arbeitsstromprinzip arbeiten kann, denn sie wird ja nur von dem zur Signalübertragung benutzten Licht getroffen, wenn der Zug an einem Signalpunkt vorbeifährt. Das umgekehrte Verfahren, das dem Ruhestromprinzip entsprechen würde, daß nämlich die Zelle auch während der Fahrt dauernd belichtet wird und daß die Lichtunterbrechung nur an den Signalpunkten erfolgt, ist praktisch nicht durchführbar.

Vorliegende Erfindung gibt nun ein Verfahren an, mit dem dennoch eine dauernde Überwachung der lichtempfindlichen Zellen durchgeführt wird, wobei dieselbe Sicherheit wie bei den regelmäßigen Ruhestromschaltungen erreicht wird. Um die Zelle zu überwachen, könnte man sie zunächst dauernd von einem Gleich- oder Wechselstrom durchfließen lassen, wobei die Schaltung so getroffen sein müßte, daß dieser Überwachungsstrom auf die Signalanzeige keine Wirkung hat. Man würde hiermit jedoch lediglich den ordnungsmäßigen Zustand der Leitungen und der Widerstandsverhältnisse der lichtelektrischen Zelle überwachen. Man hätte jedoch keine Gewähr dafür, daß die Zelle nach wie vor genügend lichtempfindlich ist. Durch die vorliegende Erfindung wird aber auch die Lichtempfindlichkeit der Zelle einer dauernden Überwachung ausgesetzt. Es wird dies dadurch erreicht, daß die Zelle dauernd einer zusätzlichen wechselnden Belichtung (Überwachungslicht) ausgesetzt wird, die in ihrer Frequenz jedoch so abgestimmt ist, und wobei die Kopplungsglieder der elektrischen Schaltung so ausgeführt sind, daß dieses Überwachungswechsellicht

keinerlei Wirkungen auf die zur Signalanzeigung dienende Vorrichtung ausübt und wobei andererseits eine besondere Vorrichtung zur Überwachung der Empfindlichkeit der Zelle auf das Wechsellicht angeordnet wird. Auf elektrischem Wege ist diese gegenseitige Ausscheidung von überwachungslicht und Signallicht durch Sperrkreise, Siebketten u. dgl. leicht auszuführen. ίο An einem Beispiel) an Hand dessen zugleich noch einige weitere Vorteile sich herausstellen werden, die sich durch diese Art der Überwachung ergeben, soll eine Anordnung näher erläutert werden.

In Abb. I wird das Licht der Scheinwerferlampe ι (z. B. auf der Lokomotive) durch eine rasch sich drehende Lochscheibe raschen Wechseln unterworfen. Die Frequenz des Wechsellichtes ist bestimmt durch ao die Drehzahl der Lochscheibe und der auf ihr vorhandenen Löcherzahl. Ein beispielsweise herausgegriffener Lichtstrahl 3 trifft den Winkel- oder Raumspiegel 4 (z. B. während der Vorbeifahrt an einem Signalpunkt der Strecke) und wird zur lichtempfindlichen Zelle 5 (z. B. wieder auf der Lokomotive) zurückgeworfen. In dem gewählten Beispiel ist die Erzeugung von Wechsellicht für die Signalübertragung gewählt, um ein Mittel in die Hand zu bekommen, schädliches Tageslicht oder sonstiges Fremdlicht von dem zur Signalübertragung benutzten Licht zu unterscheiden. Die Zelle 5 wird aber auch noch von dem Überwachttngslichit, und zwar in dauerndem Wechsel getroffen. Das überwachungslicht folgt dem Strahlengang 6. Auf der sich drehenden Lochscheibe 2 ist auf einem Teil des Umfanges ein Spiegel 7 angebracht, der das Überwachungslicht zur Zelle 5 zurückwirft. Beispielsweise führe die Lochscheibe auf ihrem Umfang 5 Löcher für das Signallicht, dagegen nur einen Spiegel für das Überwachungslicht; das Überwachungslicht hat also eine fünfmal kleinere Frequenz. (Man könnte durch eine entsprechende Spiegelzahl dem Überwachungslicht auch eine höhere Frequenz als dem Signallicht geben. Durch die Gestaltung des Spiegels kann man, wenn erwünscht, auch einen sinusartigen Verlauf der Überwachungslichtstärker erreichen.) In Reihe mit der Zelle 5 sind zwei elektrische Schwingungskreise geschaltet, wovon beispielsweise der Schwingungskreis 8 auf die Frequenz des 55. Uberwachungslichtes und Schwingungskreis 9 auf die Frequenz des Signallichtes abgestimmt ist. Bei Belichtung der Zelle mit den beiden Liehtarten entstehen Spannungen an den Schwingungskreisen, die beide durch (5o die Elektronenröhre 10 verstärkt werden. Hinter dieser Verstärkerröhre werden die beiden Frequenzen wiederum getrennt, und zwar wirkt die Überwachungsfrequenz durch den Schwingungskreis 11 auf die Röhre 12, deren Gitter negative Vorspannung führt. Solange genügend starke Spannungen an dem auf die Uberwachungsfrequenz abgestimmten Kreis 11 bestehen, führen die Röhre 12 und das Relais 13 genügend Strom, um den Überwachungskontakt 14 durch den angezogenen Anker geschlossen zu halten. Diese Schaltung ist gewählt, um die Überwachungsröhre 12 und das Überwachungsrelais 13 nach dem Ruhestromprinzip wirken zu lassen, solange Zelle 5 auf das Überwachungslicht 6 anspricht. Durch den Schwingungskreis 15 wird das von einer Signalübertragung herrührende Wechsellicht ausgesiebt und dem Gitter der Röhre 16 zugeführt. Diese Röhre ist ebenfalls nach dem Ruhestromprinzip geschaltet; das heißt, der Relais 17 führt einen Ruhestrom, solange keine Signalübertragung stattfindet; treten jedoch Spannungen am Kreis 15 auf, so wird durch den dabei fließenden Gitterstrom der Kondensator 18 soweit negativ aufgeladen, daß das Relais 17 genügend stromlos wird, um seinen Anker loszulassen und den Konakt 19 zu öffnen, wodurch dann die weiter nicht gezeichneten Zwischenvorrichtungen, z. B. ein Bremsventil, betätigt werden. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß Widerstand 20 und Kondensator 21 zur Reinigung der Speisespannung für die Selenzelle und zur Verhinderung von Rückkopplungen über die Spannungsquelle, die an den Klemmen (+A) (+H) (—) angeschlossen ist, dienen. Man sieht aus dem beschriebenen Beispiel, daß man durch dieses Verfahren eine sehr vielseitige Dauerüberwachung ausüben kann, nämlich 1. auf die Lichtempfindlichkeit der Zelle, 2. auf den ordnungsmäßigen Zustand der ganzen Leitungsanlage, 3. der genügenden Lichtintensität der Lampe i, 4. der Wirksamkeit vorgeschalteter Verstärkerstufen (Röhre 10), 5. der richtigen Frequenz des Signalichtes (durch die starre Kopplung zwischen Lochscheibe und Überwachungsspiegel 7).

Für den Fall, daß, wie in dem Beispiel no angenommen ist, mit abgestimmten Signalkreisen gearbeitet wird, könnte die Überwachungsröhre 12 sogar dazu benutzt werden, um durch Zwischenvorrichtungen die Drehzahl der Lochscheibe und damit die Frequenz des Signallichtes zu regeln. Wie sich aus der Praxis jedoch ergeben hat, kann man die Komplikation, die durch die Bedingung der scharfen Einhaltung der Lichtfrequenz entsteht, vermeiden. Es genügt nämlich, um genügend Störungsfreiheit gegenüber dem Tageslicht zu haben, dem Signallicht einen

gewissen ziemlich großen Frequenzbereich zuzuordnen. Man ist dann nicht gezwungen, die Drehzahl der Lochscheibe oder die Frequenz irgendeines anderem Wechselliiciitgenerators unbedingt gleichmäßig zu halten. Man wird dann zur Unterscheidung zwischen Signallicht und Überwachungslicht Siebketten zur Anwendung bringen, die nur für gewisse Frequenzbereiche, die aber durch die ίο vorkommenden Drehzahlschwankungen der Scheibe nicht überschritten werden, empfindlich sind. Diese Art von Schaltungen (elektrische Weichen) sind aus der Telegraphentachnik bekannt, so daß darauf nicht im einzelnen einzugehen ist. In der Praxis kommt man mit verhältnismäßig einfachen Anordnungen aus, wofür als Beispiel noch die Abbildung 2 angeführt sei. Es sei dabei außerdem angenommen, daß zwar für das Signallicht eine ao ziemlich große Abweichung in der Frequenz zugelassen ist, daß aber doch eine etwas schärfere Überwachung der Lochscheibendrehzahl erfolgen soll, um auf alle Fälle die Sicherheit zu haben, mit der Frequenz des Signallichtes im richtigen Bereich zu arbeiten. In Abb. 2 stimmen die Teile mit dem Bezugszeichen ι bis 7 mit den entsprechend bezeichneten Teilen der Abbildung ι überein, das heißt, die Zelle 5 kann sowohl von dem Signallicht 3 als auch von dem Überwachungslicht 6 getroffen werden. Die Drosselspule 8 ist so bemessen, daß außer Wechselspannungen von der Frequenz des Signallichtes auch die Wechselspannungen von der Frequenz des Überwachungslichtes in genügendem Maße an das Steuergitter der Röhre 10 übertragen werden. Die Röhre 10 verstärkt somit beide Schwingungen. Der Kreis 11 ist wiederum auf die Überwachungsfrequenz abgestimmt. Die Überwachungsröhre 12 und das Relais 13 sind wie in Abbildung ι geschaltet. Es ist in dem Beispiel der Abbildung 2 mit Absicht nur ein abgestimmter Kreis für die Überwachungsfrequenz angeordnet, um die Resonanzkurve nicht allzu spitz zu gestalten. Nötigenfalls kann sie außerdem durch den Dämpfungswiderstand 22 abgeflacht werden. Der Transformator 15 überträgt die Anodcnschwingungen der Röhre 10 an eine beispielsweise zweigliedrig angenommene Siebkette, bestehend aus der Sekundärwicklung 15, dem Kondensator 23, der Drosselspule 24 und dem Kondensator 18. Diese Siebkette überträgt im wesentlichen nur Schwingungen ain die Röhre 16, die über einer durch die Bemessung der Glieder der Siebkette festgelegten Grenzfrequenz liegen. Die zur Signalübertragung benutzte Frequenz liegt oberhalb dilaser Grenze und wirkt in gleicher Weise wie in Abb. ι über die in Ruhestrom geschaltete Röhre 16 und Relais 17 durch Öffnung des Kontaktes 19. (Eine Ergänzung der Siebkette dahin, daß oberhalb einer zweiten höher liegenden Grenzfrequienz 'die Schwingungen wieder unterdrückt werden, ist nicht nötig, da derartig hohe Frequenzen über 1000 Herz in störendem Fremdlicht kaum vorkommen. Wird als lichtempfindliche Zelle eine Selenzelle verwendet, so sorgt außerdem deren Trägheit für genügende Unempfindlichkeit gegenüber zu raschen Schwingungen.) Damit die Überwachungsfrequenz nicht bis zur Röhre 16 gelangen kann, ist sie für dieses Beispiel kleiner als die Grenzfrequenz der Siebkette gewählt. Eine Vereinfachung der Schaltung läßt sich dadurch erzielen, daß die Transformatoren 11 und 15 zu einem Transformator mit zwei getrennten Sekundärwicklungen vereinigt werden. Der Vollständigkeit halber sind in das Schaltbild noch die Drossel 26 und der Kondensator 27 zur Reinigung der Anodenspannung und der Vorschaltwiderstand 28 und die Drossel 29 zur Reinigung der Heizspannung der Verstärkerröhren eingezeichnet, wobei angenommen ist, daß für die Stromversorgung nur die einzige Spannungsquelle 25, die außerdem nicht frei von Oberwellen ist, zur Verfugung stehe.

Die beiden Beispiele sind gewählt worden, um die vielseitigen Vorteile, die mit der beschriebenen Einrichtung der Überwachung zu erreichen sind, zu zeigen. Selbstverständlich könnte unter Verzicht auf einen Teil dieser Vorteile die Erzeugung des Überwachungslichtes auch ganz unabhängig von der Erzeugung des Signallichtes (Lochscheibe) auf eine beliebig andere bekannte Methode erfolgen (z. B. sich drehende Scheibe mit getrenntem Antrieb, besondere Lichtquelle, schwingendes Licht einer Wolfram-Bogenlampe usw). Auch können z. B. die Vorverstärker, falls sie überhaupt notwendig sind, für Signal- und Überwachungsfrequenz getrennt sein. Außerdem läßt sich natürlich diese Art der Überwachung auch auf andere optische Einrichtungen ausdehnen, welche die Trennung des Signallichtes von fremdem störenden Licht nicht durch einen Wechsellichtgenerator, sondern auf irgendeine andere Weise erreichen (z. B. durch Aufspaltung des Lichtes in rote und grüne Strahlen, in polarisierte und nicht polarisierte Strahlen usw.). Die dafür notwendigen Schaltungen sind grundsäzlich dieselben wie in den beiden Abbildungen, das heißt, es muß eben die Überwachungsfrequenz durch abgestimmte Schwingungskreise oder durch Siebkreise besonders ausgesiebt und an einem Überwachungsorgan wirksam gemacht werden. Schließlich sei noch erwähnt, daß es

nicht nötig ist, die Überwachung gerade durch ein Relais besorgen zu lassen; an dessen Stelle können natürlich auch andere Apparate, z. B. ein Schauzeichen oder ein tönendes System, das z. B. einen Ton von der Höhe der Überwachungfrequenz als Schall abgibt, solange die Zelle in Ordnung ist, u. dgl. treten. Die Beispiele sind so beschrieben worden, daß auf die Überwachungsvorrichtung die Überwachungsfrequenz allein einwirkt. Dies ist jedoch nicht unbedingt nötig; es kann sehr wohl die Schaltung auch so getroffen werden, daß die Überwachungsvorrichtung nicht nur auf die Überwachungsfrequenz, sondern zugleich auch auf die Signalfrequenz empfindlich ist. Dagegen ist es natürlich unerläßlich, die Überwachungsfrequenz auf die eigentlichen Signalübertragungseinrichtungen unwirksam zu machen.

ao Trotzdem kann man auch die letzte Röhre für die Signal frequenz (Röhre 16 in den Beispielen) durch die Überwachungsfrequenz überwachen. Man bemißt zu diesem Zweck die am Gitter der letzten Röhre liegende

as Siebkette oder den Schwingungskreis so, daß noch ein kleiner Rest der Überwachungsfrequenz, der aber für die Signalbetätigung unwirksam ist, übrigbleibt. Hinter der Röhre kann sodann die Überwachungsfrequenz wieder ausgesiebt und zur Betätigung einer Überwachungsvorrichtung weiterhin verstärkt werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Überwachungseinrichtung für optische S ignalüber tragungseinrichtungen, insbesondere im Eisenbahnsicherungswesen, mit lichtempfindlichen Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle (5) durch ein in Frequenz bzw. Taktfolge vom Signal-Wechsellicht (3) sich unterscheidendes, zusätzliches Überwachungs-Wechsellicht (6) belichtet ist und elektrische Kopplungsglieder (Sperrkreise 8, 9, 11, 15 oder Siebketten 23 und 24) derart geschaltet sind, daß das Überwachungslicht (6) nur auf das Überwachungsrelais (13) wirkt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungslicht (6) und das Signallicht (3) von derselben Lichtquelle (1) erzeugt werden.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Überwachungslichtes (6) und des Signallichtes (3) zwangsläufig voneinander abhängig sind, beispielsweise durch eine sich drehende Scheibe (2) mit Löchern und Spiegel (7).
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorverstärker (10) für die Wechselspannungen des Signallichtes (3) auch zur Ver-Stärkung der Wechselspannungen des Überwach-Tingsliahites (6) benutzt wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch . gekennzeichnet, daß durch frequenzabhängige Schaltungsglieder die Frequenz des Überwachungslichtes geprüft und dadurch gleichzeitig die Frequenz des zur Signalübertragung benutzten Lichtes überwacht wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   Berlin, gedruckt in »er