DE624877C - Schaltung fuer einen selbsttaetigen Streckenblock - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
30. JANUAR 1936

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 2Oi GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. Dezember 1932 ab

Das bei selbsttätigen Streckenblockanlagen verwendete Zweiphasenmotorrelais wird, wie der Name sagt, durch einen kleinen Zweiphasenmotor betätigt. Der Motor arbeitet nach dem Induktionsprinzip und besteht aus einem Stator mit zwei Wicklungen und einem Rotor, der mit Kurzschlußanker ausgebildet ist. Der Rotor wirkt auf eine Kontaktwippe; ist in dem Rotor kein Drehmoment vorhanden, so sorgt ein in der Kontaktwippe angebrachtes Gewicht dafür, daß die Kontaktwippe in der abgefallenen Lage liegt. Ist ein in entsprechendem Drehsinne wifkendes Drehmoment vorhanden, so bewegt der Rotor die Kontaktwippe in die angezogene Stellung und hält sie in der angezogenen Stellung fest.

Die Verwendung des Zweiphaseninduk-

tionsmotors des Blockrelais für selbsttätige Streckenblockanlagen bringt beträchtliche Vorteile gegenüber der Verwendung von sonst im Sicherungswesen üblichen Relais. Gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich nun darüber hinaus die Herstellung der Blockabhängigkeit ohne Leitungen in einfacher Weise durch Ausnutzung der charakteristischen Eigenheiten in der Arbeitsweise dieses Zweiphasenmotorrelais erreichen. Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß als Gleisrelais Zweiphasenrelais Verwendung finden, bei denen beide Wicklungen in Abhängigkeit von den Verkehrsbedingungen Strom wechselnder Phasenlage erhalten. Es ist zwar bekannt, dem Gleisstromkreis Strom wechselnder Phasenlage zuzuführen. Jedoch hat man dies bisher lediglich zur Steuerung verschiedener Signalbegriffe, nicht aber zur Herstellung verschiedener Blockabhängigkeiten benutzt. Es ist ferner bekannt, die Blockabhängigkeit dadurch zu erzielen, daß man dem Blockrelais verschiedene Spannungen zuführt. Diese Anordnung hat aber den beträchtlichen Nachteil, daß sie bei starken Schwankungen des Bettungswiderstandes oder bei höheren Widerständen der Zugachsen, wie sie in der Praxis vorkommen, nicht sicher genug wirkt.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung wirkt nun folgendermaßen: Ist das Blockrelais abgefallen, so ist die Phasenlage des Stromes der Hilfswicklung eine solche, daß nur bei auf Halt stehendem Signal der vorliegenden Blockstrecke und dementsprechender Phasenlage des Stromes der Gleiswicklung ein positives Drehmoment im Blockrelais entsteht. Ist dagegen das Blockrelais angezogen, so ist gemäß der Erfindung die Phasenlage des Stromes der. Hilfswicklung eine solche, daß unabhängig von der Stellung des Signals der vorliegenden Blockstrecke im Blockrelais ein positives Drehmoment erzeugt wird. Dabei wird die Änderung der Phasenlage der Ströme der Gleis- und Hilfswicklung gemäß der Erfindung entweder durch Anschließen der

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Gotthold Rehschuh in Berlin-Charlottenburg.

Hilfswicklung-bzw. des Gleisstromkreises an verschiedene Phasen' eines Zwei- oder Mehrphasennetzes oder durch künstliche Phasen-"verschiebung mit Hilfe von Kondensatoren oder anderen eine Phasenverschiebung erzeugenden Mitteln bewirkt.,

Die Erfindung ist grundsätzlich an Hand der beiliegenden Ausführungsbeispiele (Abb. 1 und 2) erläutert.
to In Abb. ι sind ι und I₀ die Schienen, auf denen sich die Züge in der durch den Pfeil dargestellten Richtung bewegen. Die Schienen sind durch Isolierlasche 2 in Blockstrecken eingeteilt, die durch Signale S₁, S₂ geschützt werden. Die Signale werden in üblicher Weise durch die Blockrelais 3 und 4 gesteuert. Diese Blockrelais sind Zweiphasenrelais mit den Gleiswicklungen 5, 6 und den Hilfswicklungen 7, 8. Die Gleiswicklungen erhalten über die Schienen von den Blocktransformatoren 9, 10, die am anderen Ende der Blockstrecke an die Schienen angeschlossen sind, in an sich bekannter Weise Strom, der beispielsweise einem Drehstromnetz TJ-V-W entnommen wird. Die Hilfswicklungen 7, 8-erhalten ebenfalls, und zwar unmittelbar aus diesem Netz Strom. In der Zuleitung zu den Gleistransformatoren, z. B. zum Transformator 10, befindet sich ein Kotitaktwechsler 11 des Blockrelais 4,,der in angezogener Stellung des Blockrelais 4 den Gieistransformator 10 an die Speiseleitung W, in abgefallener Stellung an die Speiseleitung V anschließt. Das hat bei einem Drehstromnetz zur Folge, daß die Phasenlage des Stromes in der Gleiswicklung 5 um 120 ° verschieden ist, je nachdem, ob der Gleistransformator 10 von der Leitung V oder W Strom erhält. In der Zuleitung zur Hilfswicklung 7 des Blockrelais 3 liegt ein Kontaktwechsler 12, der ebenfalls dazu dient, die Phasenlage des Stromes der Hilfswicklung zu ändern, je nachdem, ob das Relais sich in angezogener oder abgefallener Lage befindet. Zu diesem +5 Zweck kann beispielsweise in angezogener Stellung des Relais der Strom über einen Kondensator 13, in abgefallener Stellung aber direkt vom Netz entnommen werden. Gemäß der Erfindung wird nun die Phasenlage des Stromes der Hilfs- und Gleiswicklung und die gesamte Anordnung so gewählt, daß bei abgefallenem Relais 3 nur dann ein positives Drehmoment im Relais 3 entstehen kann, wenn das Blockrelais 4 abgefallen ist und das Signal S₂ Halt zeigt. Würde also ein Zug die Blockstrecke i₂ durchfahren haben und am Signal S₂ das Haltsignal erzeugt haben, so könnte das Blockrelais 3 wieder anziehen. ■Würde dagegen das Haltsignal nicht erzeugt werden, so würde am Blockrelais 3 entweder gar kein oder ein negatives Drehmoment erzeugt werden, und das Signal S₁ würde auf Halt liegen bleiben. Hat das Blockrelais 3 aber in ordnungsmäßiger Weise ein positives Drehmoment erhalten und angezogen, so wird erfindungsgemäß dieses Drehmoment auch dann positiv gehalten, wenn das Signal S₂ wieder auf Fahrt gegangen ist, nachdem die Blockstrecke i₂ wieder vom Zuge geräumt ist, und zwar geschieht dies erfindungsgemäß dadurch, daß nach Anzug des Relais 3 die Phasenlage des Stromes der Hilfswicklung so geändert wird, daß eben das Drehmoment positiv ist, unabhängig von der Stellung des Signals S₂ bzw. des Block- ?» relais 4. Dies kann mit Hilfe des Kondensators 13 erreicht werden. An Stelle des Kondensators 13 könnten auch Ohmsche oder induktive Widerstände treten, oder die Hilfswicklung kann an die eine oder andere Phase eines Zwei- oder Mehrphasennetzes angeschlossen werden. Weiter kann dieselbe Wirkungsweise erreicht werden, wenn die Anlage nicht von einem Drehstromnetz, sondern von einem Einphasennetz gespeist wird. Dann könnten die erforderlichen Phasenverschiebungen, wie dies z. B. in Fig. 2 dargestellt ist, durch Ohmsche, induktive oder kapazitive Widerstände 15, 1.6 o. dgl. erreicht werden. Der in Fig. 1 dargestellte Kondensator 13 und der Wechsler 12 können beispielsweise auch vor die Gleiswicklung 5 geschaltet werden, und an Stelle der Reihenschaltung könnte z. B. auch Parallelschaltung angewendet werden, ohne daß etwas am Charakter der Erfindung geändert wird.

An Stelle des Kontaktes 11 in Abb. 1 könnte auch ein Kontakt am Haltlichtüberwachungsrelais, ein Flügelstromschließer oder ein Fahrsperrenkontakt treten, oder es könntan mehrere dieser Kontakte zur Kontrolle verwendet werden. Man könnte schließlich in an sich bekannter Weise die Signallampen in Reihe mit Gleistransformatoren schalten, wodurch an der Erfindung nichts geändert wird. Die erwähnten Kontakte 11 und 12 können schließlich, um mit noch größerer Sicherheit ein ordnungsmäßiges Arbeiten sowohl im normalen Betriebe wie bei Aus- und Wiedereinschalten der gesamten Anlage zu erreichen, als Schleppwechsler, schnell arbeitende Kontakte oder mit gegenseitiger Überlappung arbeitende Kontakte ausgebildet werden.

Man hat bereits vorgeschlagen, Schutz ;egen Überbrückung der Isolierlaschen durch Änderung der Polarität oder Phase zwischen den einzelnen Gleisstromkreisen zu erreichen. Im vorliegenden Fall würde dies ohne weiteres nicht möglich sein, da ja die Phasenlage des dem Gleis bzw. der Gleiswicklung zugeführten Stromes eine andere ist, je nachdem,

ob das Signal auf Halt oder auf Fahrt liegt. Gemäß der Erfindung kann jedoch auch hier ein vollkommener Schutz erreicht werden, wenn man die Polarität und Phase der einzelnen Gleisstromkreise so wählt, daß bei abgefallenem Blockrelais dem benachbarten Gleisstromkreis Strom solcher Polarität oder Phase zugeführt wird, daß bei Isolierlaschenüberbriickung im Blockrelais ein negatives

ίο Drehmoment entsteht. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß ein Schutz gegen Isolierlaschenüberbrückung nur dann gebraucht wird, wenn das Signal auf Halt und das Blockrelais abgefallen ist. Wenn das

)5 Blockrelais angezogen ist und das Signal auf Fahrt steht, würde eine Isolierlaschenüberbrückung keinen Gefahrenzustand herbeiführen, so daß dieser Betriebszustand der Signalanlage nicht beachtet zu werden braucht.

Abb. 3 zeigt ein Beispiel für den Fall, wo durch ein Zweiphasenrelais dreibegriffige Signale gesteuert werden. Das Relais 3 bewirkt hierbei den einen SignalbegrifE in der Ruhestellung, den zweiten Signalbegriff in der einen Endlage, den dritten in der anderen Endlage. Erzeugt werden die drei Begriffe dadurch, daß der Transformator io über einen Umschaltkontakt ii gespeist wird, der in dem einen Falle über die Leitung 17 die zweite Phase V₁ im anderen Falle über die Leitung 18 die dritte Phase W anschließt.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung seien im Zusammenhang mit den in den Abb. 4 bis 9 dargestellten Vektordiagrammen die elektrischen Vorgänge auseinandergesetzt. Das Zweiphasenmotorrelais hat in seinem Stator zwei voneinander getrennte Wicklungen liegen, die wie bei einem zweiphasigen Induktionsmotor oder bei einem Drehstromasynchronmotor angeordnet sind. Schickt man durch die beiden Wicklungen Wechselstrom, so entstehen durch die Wicklungen pulsierende Felder. Sind die Ströme der beiden Wicklungen gegeneinander zeitlich phasenverschoben, so entsteht ein Drehfeld, das ein Rotieren des Kurzschlußankers in bekannter Weise bewirkt. Ist eine zeitliche Phasenverschiebung nicht vorhanden, so kann auch kein Drehfeld entstehen, und es entwickelt sich auch kein Drehmoment für die Drehung des Ankers. Die Stärke des Drehmomentes ist dabei abhängig von der Stärke der durch die Wicklungen fließenden Ströme /1 und / 2 und außerdem von der Größe der Phasenver-Schiebung zwischen den beiden Strömen. Für das Drehmoment D gilt die Formel

D = C X /1 X /2 X sin φ,

wobei C eine Konstante ist, die aus verschiedenen anderen Größen bestimmt ist, /1 und /2 die Ströme in der einen und in der aiide- .

ren Wicklung sind und φ. diePhasenverschiebung zwischen /1 und / 2 ist. -

Der Winkel φ kann zwischen ο und 360 ° liegen, sein Sinus schwankt zwischen + 1 J₅ und — i. Dje Grenzwerte für sin φ sind

φ = ο; sin φ = ο,

φ — 9·ο; sin φ — ι,

φ = ΐ8ο; sin φ = ο,

φ = 270; sin φ = —ι.

Daraus geht hervor, daß das Drehmoment, das der Rotor entwickelt, positiv oder negativ sein kann, d. h. daß der Rotor beispielsweise bei einer Phasenverschiebung zwischen Ji und /2 von ο bis i8o° nach der einen Seite, bei einer Phasenverschiebung von 180 bis 360 ° nach der anderen Seite rotiert. Dies zeigt auch die Abb. 4. /1 ist hier in der Nullstellung als Bezugsvektor aufgetragen, und für /2 sind verschiedene Lagen I bis IV eingezeichnet. Bei den Lagen I und II entwickelt das Relais ein positives Drehmoment, während bei den Lagen III und IV das Drehmoment gerade im entgegengesetzten Sinne g₅ wirkt. Sehr klein ist das Drehmoment bei einer Phasenverschiebung, von annähernd ο oder 180°.

Diese Eigenheit des Zweiphaseninduktionsmotors wird gemäß der Erfindung zur Her- _go stellung von Blockabhängigkeit ohne Leitungen benutzt, indem beide Wicklungen, nämlich die Gleis- und die Hilfswicklung, in Abhängigkeit von den Verkehrsbedingungen Strom wechselnder Phasenlage erhalten und der Wechsel der Phasenlage so vorgenommen wird, daß in einem abgefallenen Blockrelais ein positives Drehmoment nur dann entstehen kann, wenn das Signal der vorliegenden Blockstrecke durch den Zug ordnungsgemäß auf Halt gebracht ist.

Dies wird dadurch erreicht, daß einerseits die Phasenlage des Stromes der Gleiswicklung, andererseits die Phasenlage des Stromes der Hilfswicklung, bezogen auf einen Bezugsvektor, in Abhängigkeit von der Gleisbesetzung geändert wird. Und zwar ist die Phasenlage der Hilfswicklung eine andere, je nachdem, ob sich das Relais in angezogener oder in abgefallener Stellung befindet, während die Phasenlage des Stromes der Gleiswicklung des Relais eine andere ist, je nachdem, ob das Signal der vorliegenden Blockstrecke auf Halt oder auf Fahrt steht. Die Abb. 5 zeigt die Phasenlagen, die zweckmäßig bei Ausführung des Erfindungsgedankens mit dem Ziele der Herstellung der Blockabhängigkeit ohne Leitungen gewählt werden. Wenn das Blockrelais angezogen ist, hat z. B. der Strom der Hilfsphase die mit J_h bezeichnete Lage. _iao Der Strom der Gleiswicklung hat eine andere · Lage, je nachdem, ob das Signal der vorlie-

genden Strecke auf Fahrt oder auf Halt stellt. In beiden Fälien%tuß-^r das Drehmoment positiv sein. Die.beiden Lagen J_Bf bzw. J_gn sind in Abb. S eingezeichnet; man sieht, daß das Drehmoment in beiden Fällen positiv ist und bei der gewählten Lage der Vektoren auch etwa gleich groß ist, da der Winkel cc unge-

^x : fähr gleich ist dem Winkel α'. Fällt das Blockrelais ab, so wird gemäß der Erfindung ίο die. Phasenlage des Stromes der Hilfswicklung geändert und nimmt die in Abb. 5 gestrichelt eingezeichnete Stellung I_n' ein. Es entsteht dann die Abb. 6. Dabei ist vorausgesetzt, daß der Kurzschluß des Gleisstromkreises bereits aufgehoben ist, denn sonst könnte ja der Strom Tg]₁ überhaupt nicht fließen.

Wie aus der Abb. 6 ersichtlich ist, entsteht nur dann ein positives Drehmoment, wenn der Strom J_gh fließt, d. h. wenn das Signal der vorliegenden Strecke auf Halt liegt. Steht dagegen das Signal der vorliegenden Strecke auf Fahrt, so entsteht im Relais ein negatives Drehmoment, und das Relais wird dadurch in der abgefallenen Lage festgehalten. Das Drehmoment wirkt im Sinne des in der Kontaktwippe angebrachten Gewichtes, d. h. nach der abgefallenen Richtung, Steht dagegen das Signal auf Halt, so ist das Drehmoment positiv, und das Relais zieht an. Es ändert in angezogener Stellung mit Hilfe eines an der Kontaktwippe angebrachten Kontaktes sofort die Phasenlage des Stromes Tj₁ zurück in die Lage, die i'n Abb. S gezeichnet ist,"und es entsteht die in Abb. 7 dargestellte Lage der Vektoren. Das Drehmoment bleibt, wie auch be- . reits aus Abb. 5 ersichtlich, positiv. Geht jetzt das vorliegende Signal auf Fahrt, so bleibt der Vektor des Stromes der Hü'fswicklung Jj₁ liegen, während sich der Vektor des Stromes der Gleiswicklung gemäß Abb. S ändert, und es entsteht die in Abb. 8 gezeichnete Phasenlage; das Drehmoment bleibt positiv.

Sobald jetzt das Relais zum Abfall gebracht wird, sei es, indem man es von Hand abdrückt oder durch Zugachsen zum Abfall bringt, so entsteht ein Vektordiagramm gemäß Abb. 9. Das Drehmoment ist negativ, und das Relais bleibt zunächst in abgefallener Lage liegen, es sei denn, das Signal der vorliegenden Blockstrecke wechselt wieder in die Haltstellung.

Auf die beschriebene Weise wird die Herstellung der Blockabhängigkeit in einwandfreier Weise vorgenommen, ohne daß Leitungen zwischen den einzelnen Blockstellen gebraucht werden. Die Lösung stellt gegenüber den bisher bekannten Ausführungsformen eine technische Neuerung dar, da sie einerseits eine sichere, technisch einwandfreie Ausführungsform und andererseits die Verwendung der Zweiphasenmotorrelais ermöglicht, die außer den bereits erwähnten Vorteilen noch folgende Vorzüge haben:

Da ein Drehmoment im Relais nur durch Induktionswirkung entstehen kann, so kann das Relais niemals durch Gleichstrom zum Anzug gebracht werden; es kann also ohne Bedenken auf Bahnen Verwendung finden, deren Triebstrom Gleichstrom ist. Ein weiterer Vorteil ist, daß das Relais nur dann zum Anzug gebracht werden kann, wenn in beiden Wicklungen Strom gleicher Frequenz fließt. Würde also beispielsweise in der Hilfswicklung ein Strom yon 50 Hz· und in der Gleiswicklung ein Strom von i6²/_s Hz fließen, so kann es ebenfalls nicht zum Anziehen gebracht werden.

Das ist in vielen Fällen auch von Wichtigkeit.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß man die zum Anzug erforderliche Energie nicht gleichmäßig auf beide Wicklungen zu verteilen braucht. Man geht vielmehr so vor, daß man den weitaus größten Teil des Energiebedarfs der Hilfswicklung zuführt und nur einen Ideinen Prozentsatz der Gleiswicklung. Das hat den Vorteil, daß nur eine sehr kleine Energie durch den Gleisstromkreis zur Gleiswicklung geschickt zu werden braucht, und daß damit auch die Verluste in den Schienen und in der Bettung entsprechend niedrig werden und die Kurzschlußverhältnisse sich günstig gestalten. -

Obwohl die vorliegende Erfindung nur für automatische Streckenblockung beschrieben ist, gilt sie auch für alle anderen Anwendungsgebiete, bei denen zwei voneinander getrennte Apparate voneinander abhängig gemacht werden sollen. Sie wird sich mit Vorteil überall da anwenden lassen, wo es darauf ankommt, an Leitungen zu sparen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schaltung für einen selbsttätigen Streckenblock, bei der die Blockabhängig- ■ keit zwischen aufeinanderfolgenden Blockstrecken ohne besondere Blockleitungen erfolgt, wobei die Phasenlage des Gleisstromes wechselt, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleisrelais Zweiphasenrelais Verwendung finden, bei denen beide Wicklungen in Abhängigkeit von den Verkehrsbedingungen Strom wechselnder Phasenlage erhalten.

2. Selbsttätige Streckenblockschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem abgefallenen Blockrelais (z. B. 3) ein positives Drehmoment nur dann entstehen kann, wenn das Signal (S₂)

der vorliegenden Blockstrecke (%) auf Halt steht.

3. Selbsttätige Streckenblockschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch

.ϊ gekennzeichnet, daß die Phasenlage des den Gleisstromkreisen bzw. der Gleiswicklung (5) des Blockrelais (3) zugeführten Stromes geändert wird in Abhängigkeit von der Stellung des Signals (S₂) ίο bzw. des Blockrelais (4) der vorliegenden Blockstrecke.

4. Streckenblockschaltung nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stromzuführungsleitung zum Gleisstromkreis (z. B. i₂) ein Kontakt (11) des Blockrelais (4), Signals (S₂) o. dgl. der vorliegenden Blockstrecke (i_a) angeordnet ist, der durch Zu- oder Abschalten eines Kondensators oder einer Reaktanz

ao oder durch Anschließen an eine andere Phase (v bzw. w) eines Mehrphasennetzes (u, v, w) die. Phasenlage des Stromes der Gleiswicklung ändert.

5. Selbsttätige Streckenblockschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage des Stromes der Hilfswicklung (7) des Blockrelais (3) in angezogener und abgefallener Stellung eine andere ist und daß diese Phasenlage so gewählt wird, daß bei abgefallenem Relais (3) nur dann ein positives Drehmoment entstehen kann, wenn das nächstfolgende Signal (S₂) auf Halt steht, während bei angezogenem Blockrelais (3) die Ströme der Gleis- und Hilfswicklung (5 bzw. 7) ein positives Drehmoment erzeugen, unabhängig von der Stellung des Signals (^₂) der vorliegenden Blockstrecke.

6. Selbsttätige Streckenblockschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stromzuführungsleitung der Hilfswicklung (7) des Relais (3) ein Kontakt (12) eingefügt ist, der durch Zu- oder Abschalten eines Kondensators (13) oder eines anderen die Phasenverschiebung ändernden Elementes oder durch Anschluß an eine andere Phase eines Mehrphasennetzes (u, V₁ w) die Phasenlage des Stromes der Hilfswicklung (7) ändert.

7. Selbsttätige Streckenblockschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage bzw. Polarität der einzelnen Ströme so gewählt wird, daß bei abgefallenem Relais der infolge' Isolierlaschenüberbrückung von dem benachbarten Gleisabschnitt kommende Strom ein negatives Drehmoment oder gar kein Drehmoment im Blockrelais erzeugt.

8. Selbsttätige Streckenblockschaltung nach Anspruch 1, wobei zur Steuerung dreibegriffiger Signale dreistellige Zweiphasenrelais verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die eine oder andere angezogene Stellung des Relais (3) durch Änderungen der Phasenlage des der Gleiswicklung (5) zugeführten Stromes herbeigeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen