DE586080C - Mit Gleisstroemen arbeitendes Eisenbahnsignalsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Eisenbahnsignalanlagen, insbesondere auf Anlagen der Art, bei denen ein zur Steuerung der längs der Strecke angeordneten Signale dienendes Relais von einer den Schienen aufgedrückten elektromotorischen Kraft beeinflußt wird.

Bei derartigen Anlagen wird im allgemeinen den Schienen jeder Blockstrecke eine geeignete elektromotorische Kraft aufgedrückt, und zwar wird diese Kraft am Ende (in bezug auf die Fahrtrichtung) jeder Blockstrecke angelegt. Am Anfang jeder Blockstrecke ist ein Streckenrelais vorgesehen, welches auf die über die Schienen übertragene elektromoto-

ig rische Kraft anspricht. Dieses Relais wird erregt, wenn der entsprechende Block frei ist, und es wird durch ein sich auf der Blockstrecke befindliches Fahrzeug kurzgeschlossen. Die dem Streckenrelais übertragene elektromotorische Kraft ist großen Veränderungen unterworfen; beispielsweise ist diese Kraft bei trocknem Wetter, wenn die Bettung trocken ist, bedeutend größer als bei feuchtem Wetter, da dann sehr große Kriechströme zwischen den Schienen durch die Bettung fließen. Tatsächlich kann bei nassem Wetter der Widerstand zwischen den Schienen in solchem Maße herabgesetzt werden, daß durch ein in den Block einfahrendes Fahrzeug nur eine Änderung von einem Bruchteil eines Ohms hervorgerufen wird. Es ist daher ersichtlich, daß unter diesen Umständen die durch ein in dem Block befindliches Fahrzeug an dem Streckenrelais hervorgerufenen Spannungsänderungen sehr klein sind.

Um die erforderliche Empfindlichkeit bei der Betätigung des Streckensignals durch diese veränderliche Spannung zu erreichen, ist es erforderlich, ein Relais vorzusehen, welches _ äußerst empfindlich auf Spannungsänderungien anspricht und bei dem ferner die Ansprech- und Abfallspannung annähernd gleich groß ist. Das letztere ist selbstverständlich bei gewöhnlichen Relais nicht erreichbar, da bei diesen eine bedeutend höhere Spannung zum Anzug des Ankers erforderlich ist als zum Festhalten des Ankers in der angezogenen Stellung. Eine weitere Bedingung für das Strekkenrelais besteht darin, daß es in Abhängigkeit von den kleinen Änderungen der Strekkenspannung, welche durch das. Vorhandensein oder NichtVorhandensein eines Fahrzeuges in dem Block hervorgerufen werden, Ströme von verhältnismäßig großer Stärke steuern muß.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, ein Streckenrelais vorzusehen, welches alle obenerwähnten Bedingungen erfüllt und bei

dem ferner die Stärke des von ihm gesteuerten Stromes unabhängig ist von der Größe der Änderung der Streckenspannung. Erfindungsgemäß dient als Streckenrelais eine Elektronenröhre, auf die der über die Schienen geleitete Strom einwirkt und die ihrerseits den Signalstrom gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Relais steuert.

Zwar ist es bekannt, als Streckenrelais

ίο Hochvakuumelektronenröhren zu verwenden; doch wurden diese bei den bisher bekannten Anordnungen nur verwendet, wenn man überhaupt auf bewegliche Schaltmittel verzichten wollte, oder wenn man die Steuerung der Schaltmittel mit möglichst wenig Energieverbrauch im Gleisstromkreis durchführen wollte. Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Erfindung ein mit Gleisströmen arbeitendes Signalsystem geschaffen, wobei zwischen die Signaleinrichtung und das Gleis eine die Signale steuernde Elektronenröhre eingeschaltet ist und wobei eine Elektronenröhre angewendet wird, die entweder mit negativer, vom Spannungszustand leicht abhängiger Gittervorspannung versehen ist oder aber eine sprunghafte Änderung des Anodenstromes aufweist, dessen Stärke nach seinem Einsetzen von der Gitterspannung unabhängig ist, um die Sicherheit der Signaländerung auch bei unvollkommenem Kurzschluß der Schienen zu erhöhen.

In der Zeichnung sind zwei .Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die entsprechenden Teile in den beiden Abbildungen sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Mit ι sind die Schienen eines Blockes bezeichnet, welche von den Schienen der benachbarten Blocks bei 2 isoliert sind. Die Strecke wird über einen Transformator 4 und eine Impedanz 4', welche am äußersten Ende des Blockes angeordnet sind, von einer sich längs der Strecke erstreckenden Leitung 3 gespeist. Die Fahrtrichtung ist durch den Pfeil 5 angedeutet. Durch die Impedanz 4' wird verhindert, daß beim Eintritt eines Fahrzeuges in den Block zu große Spannungsänderungen in der Leitung 3 hervorgerufen werden. Am anderen Ende des Blockes sind die zu dem Block gehörigen und durch das Rechteck 7 angedeuteten Signale und Signaleinrichtungen angeordnet. Die Signale können von bekannter Bauart sein, und sie geben, wie üblich, eine Gefahrmeldung, wenn der entsprechende Block besetzt ist, eine Warnmeldung, wenn der zugehörige Block selbst frei, dagegen der nachfolgende Block besetzt ist, und eine Freimeldung, wenn die beiden Blockstrecken frei sind. Diese Signale sind durch die Buchstaben R, Y und G in dem Rechteck 7 angedeutet. Zur Steuerung der Signale 7 in Abhängigkeit von der Spannung zwischen den Schienen ι ist eine Elektronenentladungsröhre 8 vorgesehen. Die Elektronenröhre besteht aus einem mit einem geeigneten verdünnten Gas, beispielsweise Quecksilberdampf, gefülltenGefaß, und sie besitzt eine Anode, eine Kathode und ein Gitter. Die Elektronenröhre wird durch eine Wechselspannung erregt, die von der Leitung 3 über den Transformator 9 angelegt wird. Der Transformator ist mit mehreren Sekundärwicklungen versehen. Die linke Wicklung 10 ist in Reihe mit einem geeigneten Relais 11 zwischen die Anode und Kathode geschaltet. Die Wicklung 12 liegt zwischen dem Gitter und der Kathode, während die Wicklung 13 zum Anlegen des Heizstromes an die Kathode der Entladungsröhre dient. Die zur Steuerung dienende elektromotorische Kraft wird von den Schienen an das Gitter der Elektronenröhre mittels eines Transformators 14 angelegt, dessen Primärwicklung an die Schienen, und zwar am Anfang der Blockstrecke, angeschlossen ist und dessen Sekundärwicklung in Reihe mit der Sekundärwicklung 12 des Transformators 9 zwischen die Kathode und das Gitter geschaltet ist.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt: Die elektromotorische Kraft, welche dem Gitter durch" die Wicklung 12 aufgedrückt wird, ist in Phasenopposition mit der Kraft, welche durch die Wicklung 10 an die Anode angelegt wird. Daher kann man annehmen, daß, falls sich in dem Block 1 ein Fahrzeug befindet und. in der Sekundärwicklung des Transformators 14 keine elektromotorische .Kraft vorhanden ist, das Gas in der Elektronenröhre 8 nicht ionisiert und die Röhre nicht leitend ist, d. h. das Gitter ist während derjenigen Halbwellen, bei denen die Anode positiv ist, genügend negativ aufgeladen, um die Ionisation und damit einen Stromfluß in dem Anodenkreis zu verhindern. Das Relais 11 wird daher aberregt und durch das Signal 7 eine Gefahrmeldung gegeben. Gleichzeitig kann_s durch eine bei 15 angedeutete Leitung in der Signaleinrichtung, des benachbarten rechten Blockes eine Warnmeldung ausgelöst werden.

Wenn nun das Fahrzeug den Block 1 ver- na läßt, wird die elektromotorische Kraft über den Transformator 14 an das Gitter der Elektronenröhre S angelegt. Die Sekundärwicklung dieses Transformators ist im entgegengesetzten Sinne zu der Wicklung 12 des Transformators 9 geschaltet, so daß durch diese elektromotorische Kraft das Potential am Gitter während der Halbwelle, bei der die Anode positiv ist, im positiven Sinne bis über den Wert verstärkt wird, bei dem die Ionisation des Gases eintritt. Das Gas wird nun bei jeder positiven Halbwelle ionisiert, und durch

den dann fließenden Strom wird das Relais ii erregt und das Frei-Signal gegeben.

Für den. gewünschten Zweck sind als Dampfentladungsgefäße ausgebildete Elektronenröhren besonders geeignet, weil, obwohl die Hervorrufung oder Aufrechterhaltung des Anodenstromes von kleinen Änderungen des Gitterpotentials abhängig ist, die Größe des Stromes unabhängig von dem Gitterpotential ίο ist. Nachdem die Elektronenröhre leitend ■ geworden ist, ist der Strom im Anodenkreis - lediglich von der Anodenspannung abhängig. Aus diesem Grunde wird zur Erregung der Anode eine Wechselspannung verwendet. Der Anodenstrom wird also während jeder Halbwelle der Wechselspannung unterbrochen. Wenn der Anodenstrom jedoch einmal unterbrochen ist, wird der Anodenstrom bereits durch kleine. Änderungen des Gitterpotentials zum Fließen gebracht. Wenn das Gitterpotential oberhalb eines bestimmten Wertes liegt, fließt der lediglich durch die Anodenspannung bestimmte Betrag von Anodenstrom, während, wenn das Gitter unterhalb dieses Wertes liegt, ein Stromfluß im Anodenkreis verhindert ist.

Mittels der in Reihe gegeneinandergeschalteten Wicklungen 12 und 13 kann nun das Gitter für gewöhnlich' genügend positiv gemacht werden, um gerade einen Anodenstrom hervorzurufen. Wenn das Potential des Transformators infolge des Vorhandenseins eines Zuges in dem Block verschwindet, ist das negative Potential der Wicklung 12 genügend groß, um ein Fließen des Anodenstromes während der aufeinanderfolgenden Halbwellen zu verhindern. Je nachdem, ob die Strecke frei oder besetzt ist, besitzt der Anodenstrom seinen vollen Wert oder es fließt überhaupt kein Anodenstrom.

Selbstverständlich ist der Wert der Gitterspannung, oberhalb dem die Röhre während der positiven Halbwellen leitend wird, von der Bauart der Elektronenröhre abhängig.

Die Spannung und Polarität der Wicklung 12 ist daher in Übereinstimmung mit der Charakteristik der jeweils verwendeten Elektronenröhren zu wählen.

Falls erwünscht, kann der Transformator 14 als Aufwärtstransformator ausgebildet sein, um die an dem Gitter hervorgerufenen Spannungsänderungen zu vergrößern. Das Relais 11 kann von einfacher und billiger Konstruktion sein. Der Unterschied zwischen der Ansprech- und Abfallspannung dieses Relais beeinflußt dieEmpfindlichkeit des Systems nicht wesentlich wegen des großen Anodenstromes, der durch die Elektronenröhre fließt, wenn sie leitend ist.

In Abb. 2 ist eine Abänderung der Anordnung nach. Abb: 1 dargestellt, bei der der Anodenstromkreis der Elektronenröhre eine Drosselspule 11' anstatt des mechanischen Relais 11 in Abb. 1 enthält. Diese Drosselspule kann von beliebiger Konstruktion sein. Sie besteht aus einer in dem Anodenkreis der Elektronen- röhre liegenden Gleichstromwicklung und aus einer in Reihe mit der Wechselstromquelle 16 und geeigneten Steuervorrichtungen in der Signaleinrichtung 7- liegenden Wechselstromwicklung. Diese Wicklungen sind auf einem ,,, Kern aus Eisen oder aus ferromagnetischem Material angeordnet, so daß, wenn die Gleichstromwicklung erregt ist, der Eisenkern gesättigt wird und die Wechselstromwicklung eine niedrige Impedanz besitzt, während bei _; > aberregter Gleichstromwicklung die Wechselstromwicklung eine hohe Impedanz besitzt. Die Impedanz der Wechselstromwicklung der Drosselspule wird also dadurch gesteuert, daß die Leitfähigkeit der Elektronenröhre ge-, steuert wird.

Bei der Anordnung nach Abb. 2 wird das Gitterpotential vollständig durch die Sekundärwicklung des Transformators 14 angelegt; diese Wicklung ist unmittelbar zwischen das ? ■ Gitter und die Kathode der Elektronenröhre geschaltet. Die Elektronenröhre kann durch die positive elektromotorische Kraft, welche durch diesen Transformator angelegt wird, in ihrem leitenden Zustand gehalten werden und .», nichtleitend gemacht werden, wenn diese elektromotorische Kraft zum Verschwinden gebracht wird. Wenn jedoch die Elektronenröhre so ausgebildet ist, daß die Ionisation auftritt, wenn das Gitter das gleiche Potential wie die Kathode oder im Verhältnis zur Kathode ein negatives Potential besitzt, kann der Transformator 14 so polarisiert sein, daß er dem Gitter ein negatives Potential aufdrückt und hierdurch die Elektronenröhre leitend macht, wenn der Block frei ist.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   x. Mit Gleisströmen arbeitendes Eisenbahnsignalsystem, insbesondere für mehr- ' begriffige Signale, die durch den Zug selbst gesteuert werden, wobei zwischen die Signaleinrichtung und das Gleis eine.uo die Signale steuernde Elektronenröhre eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektronenröhre angewendet wird, die entweder mit negativer, vom Spannungszustand des Gleises abhängiger Gittervorspannung versehen ist oder aber eine sprunghafte Änderung des Anodenstromes aufweist, dessen Stärke nach seinem Einsetzen von der Gitterspannung unabhängig ist, um die Sicherheit der Signaländerung auch bei unvollkommenem Kurzschluß der Schienen zu erhöhen.
2. 2. Mit Gleisströmen arbeitendes Eisenbahnsignalsystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenröhre eine solche Charakteristik besitzt, daß unterhalb eines bestimmten Gitterpotentials kein Anodenstrom fließt und daß, wenn das Gitterpotential um einen bestimmten Betrag erhöht wird, ein Anodenstrom fließt, dessen Stärke unabhängig ίο von der Größe des Gitterpotentials ist.
3. 3. Mit Gleisströmen arbeitendes Eisenbahnsignalsystem nach Anspruch 1 und 2, .dadurch gekennzeichnet, daß als Elektronenröhre ein mit einem verdünnten Gas gefülltes Entladungsgefäß dient, an dessen Anode und Kathode eine zur Ionisation des Gases dienende elektromotorische Kraft angelegt ist, während eine durch den über die Schienen geleiteten Strom erzeugte elektromotorische Kraft auf das Gitter wirkt und den Ionisationszustand des Gases steuert.
4. 4. Mit Gleisströmen arbeitendes Eisenbahnsignalsystem nach Anspruch 1 bis 3,

   as dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Anode und Kathode eine Wechselspannung angelegt ist.
5. 5. Mit Gleisströmen arbeitendes Eisenbannsignalsystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kathode und Gitter eine elektromotorische Kraft angelegt ist, welche so groß und von solcher Polarität ist, daß die Elektronenröhre für gewöhnlich entweder gerade im leitenden oder nichtleitenden Zustand gehalten wird, und daß durch den über die Schienen geleiteten Strom zwischen Kathode und Gitter eine dieser elektromotorischen Kraft entgegengerichtete elektromotorische Kraft von solcher Größe hervorgerufen wird, daß die Elektronenröhre jeweils in einen Zustand, nichtleitend bzw. leitend, gebracht wird, der dem durch die erstgenannte elektromotorische Kraft hervorgerufenen entgegengesetzt ist.
6. 6. Mit Gleisströmen arbeitendes Eisenbahnsignalsystem nach Anspruch 4 und 5, dadurch, gekennzeichnet, daß die die Anodenspanmingerzeug-endeWechselspannung über einen Transformator angelegt wird, der eine weitere Sekundärwicklung besitzt, die zwischen Gitter und Anode geschaltet ist.
7. 7. Mit Gleisströmen arbeitendes Eisenbahnsignalsystem nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung in Reihe mit der Sekundärwicklung eines an dieSchienen angeschlossenen Transformators zwischen Kathode und Gitter liegt.

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8. 8. Mit Gleisströmen arbeitendes Eisenbahnsignalsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Schienen angeschlossene Transformator als Aufwärtstransformator ausgebildet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen