DE684021C - Einrichtung zum Umstellen von Vorrichtungen des Eisenbahnsicherungswesens - Google Patents

Description

y338991

Im Eisenbahnsicherungswesen ist es vielfach notwendig, Einrichtungen mit einer gewissen Regelmäßigkeit von der einen Stellung in die andere und dann wieder zurück zu bewegen, z. B. Weichen, Signale, Blockeinrichtungen u. dgl. Man verwendet dazu im allgemeinen Motor- oder Magnetantriebe und hat besondere Vorkehrungen notwendig, um die zu steuernde Einrichtung in der einen oder anderen Richtung zu bewegen. So hat man z. B. zum Steuern der Weichen Gleichstrommotoren verwendet, die zwei Feldwicklungen haben, und es bekommt je nach der vom Motor gewünschten Drehrichtung entweder die eine oder die andere Feldwicklung Strom, oder man hat Drehstrommotoren verwendet, wobei dann zwei Leitungen je nach der gewünschten Drehrichtung umgepolt werden. Man hat auch Einrichtungen vorgesehen, deren Umstellung mit Hilfe eines Kraftspeichers erfolgt und wobei lediglich durch einen mehrfach arbeitenden Magnetschalter eine Sperrung nach und nach freigegeben wird, so daß der Kraftspeicher die Umstellung der Einrichtung vornehmen kann.

Obgleich sich diese Einrichtungen gut bewährt haben, macht sich doch das Bedürfnis nach weiterer Vereinfachung, größerer Betriebssicherheit, Leitungsersparnis u. dgl. geltend. '

Mit der Zunahme des elektrischen Stromes zur Kraftübertragung, Beförderung und Nachrichtenübermittlung wächst für die Sicherungseinrichtungen im Eisenbahnwesen außerdem die Gefahr der Fremdstrombeeinflussung. Dies macht es notwendig, diese Einrichtungen so zu bauen, daß ihre Beeinflussung durch Fremdstrom weitgehend ausgeschlossen ist. Weiter besteht die Aufgabe, diese Einrichtungen möglichst einfach zu gestalten und mit einem möglichst geringen Aufwand an Werkstoffen u. dgl., insbesondere aber auch an Lei-

tungen, auszukommen. Die bekannten Einrichtungen befriedigen in dieser Hinsicht nicht vollkommen.

Teilweise hat man bereits versucht, obigör Erfordernissen dadurch gerecht zu werdejfe daß man z. B. bei Handblockeinrichtunga»;. zum Blocken und Entblocken Zweiphasen-· motoren verwendete, wobei man nur eine Hin- und Rückleitung benötigte. Man hat ferner

ίο vorgeschlagen, ebenfalls bei Handblockeinrichtungen je nach der Richtung des Blockens verschiedene Frequenzen zu verwenden, jedoch waren all diese Einrichtungen noch mit einer Reihe von Mangeln behaftet, die verhinderten, daß die Anlagen vollkommen sicher arbeiten.

Die Erfindung bringt nun für den Betrieb von Stellwerken, also für die Steuerung von Weichen- und Signalantrieben, wie auch für den Betrieb von Blockeinrichtungen und anderen Sicherungseinrichtungen im Eisenbahnwesen einen wesentlichen Vorteil, durch welchen die obenerwähnten Mangel behoben werden.

Hierbei werden ebenfalls zweiphasige Induktionsmotoren verwendet sowie nur eine Hin- und Rückleitung, und es wird die Umstellung in beiden Richtungen mit verschiedenen Frequenzen bewirkt. Darüber hinaus werden nun gemäß der Erfindung jeder der beiden Wicklungen des Motors induktive, kapazitive oder Ohmsche Widerstände vorgeschaltet, die so bemessen sind, daß bei der einen Frequenz der Strom der einen Wicklung dem der anderen Wicklungen nacheilt, bei der anderen Frequenz voreilt, wodurch der Drehrichtungswechsel des Motors erzielt wird.

Beispiele für den Erfindungsgegenstand sind in den Abbildungen dargestellt, und zwar handelt es sich in Abb. 1 um die Betätigung eines Weichenantriebes, die Abb. 2 und 3 zeigen die zugehörigen Vektordiagramme, und die Abb. 4 bis 7 zeigen Schaltungen für den Handblock.

Bei den bekannten Handblockeinrichtungen wird die Blockung oder Entblockung im allgemeinen über von Blockstelle zu Blockstelle

"'· geführte Freilei tungen durchgeführt. Zunächst benutzte man als Rückleitung Erde. Um nun die Gefahren bei Leitungsberührungen, gleichzeitigem Betätigen der Blockeinrichtungen in Blockanfangs- und Blockendstellen oder in mehreren benachbarten Blockstellen sowie Fremdstrombeeinflussung zu vermeiden, kam man zu immer verwickeiteren Schaltungen unter Aufwand von 4 bis 6 Blockleitungen für die beiden Fahrrichtungen einer zweigleisigen Blockstrecke. Um hier eine Vereinfachung zu schaffen, hat man bereits verschiedene Mittel versucht. Man hat von Sperrkondensatoren, Glimmlampen u. dgl. Gebrauch gemacht, auch von verschiedenartigen Strömen, die sich in Zeit und Raum '■■/Voneinander unterscheiden. Man kann diese . p/remdstromfreiheit erfindungsgemäß durch sj^feigneten Einbau von Siebketten noch weiter Steigern, und zwar so weit, daß praktisch eine vollkommene Fremdstromfreiheit besteht. Die Anordnung bietet ferner dadurch, daß für Blocken und Entblocken verschiedene Frequenzen erforderlich sind, einen Schutz gegen alle Störungen, die durch falsche oder unzeitige Bedienung der Blockfelder entstehen, wie z. B. gleichzeitige Bedienung der Anfangs- und Endfelder oder gleichzeitige' Bedienung der Blocktasten benachbarter Blockstellen. Diese Sicherheit kann erfindungsgemäß dadurch erhöht werden, daß für die einzelnen Frequenzen Wechselstromerzeuger benutzt werden, die die anderen Frequenzen nicht durchlassen oder durch Einfügung von Siebketten in die Zuleitung zu den Blockfeldern bzw. in die Zuführung zur Rückleitung oder zur Erde aufhalten.

Erfindungsgemäß kann man einen unbedingten Schutz gegen Leitungsberührung dadurch erreichen, daß man nicht nur für das Vor- und Rückblocken verschiedene Frequenzen wählt, sondern auch für die verschiedenen Fahrrichtungen u. dgl. verschiedene Frequenzgruppen, wobei man eine ganz besonders günstige Anordnung trifft, wenn man die Frequenzgruppen cyclisch vertauscht.

In Abb. ι ist 300 der Anker eines Zweiphaseninduktionsmotors mit den beiden Wicklungen 400 und 500. Diese Wicklungen werden je nach der Richtung, in der der Motor sich drehen soll, über die Leitung 200 und einen Wechslerkontakt 100 mit einem Strom von 25 Hz bzw. 75 Hz gespeist. In Abb. i hat der Wechslerkontakt 100 eine solche Lage, daß die Speisung mit einem Strom von 25 Hz erfolgt. Der Strom i in der Zuleitung läßt sich in zwei Komponenten ^₁ und i₂ zerlegen. I₁ durchfließt die Wicklung 500 des Motors, die Drosselspule 700 und den Kondensator 800, während die in Reihe mit einem Ohmschen Widerstand 600 geschaltete zweite Wicklung 400 vom Strom i₂ durchflossen wird. Die Größe des Drehmomentes, mit dem der Anker angetrieben wird, ist abhängig von der Größe der Ströme I₁ und i₂ und dem Winkel zwischen ihnen. Die Drehrichtung ist verschieden, je nachdem ob I₁ dem Strom % voreilt bzw. hinter ihm zurückbleibt. Die gegenseitige Phasenlage der Strom- und Spannungsgrößen für 25 Hz zeigen dieDiagramme in Abb. 2. In dem oberen Diagramm sind die Verhältnisse für den Speisekreis der Wicklung 500 dargestellt. e_R' stellt den Spannungsabfall dar, der durch die Wirkverluste

des ganzen Kreises bedingt wird, ei gibi den induktiven Abfall an Wicklung 500 und Drosselspule 700 und e_c' den kapazitiven Abfall am Kondensator 800 wieder. Es ist die Spannung e_?es erforderlich, um den verlangten Strom I₁ durch den Speisekreis der Wicklung 500 zu schicken. Das mittlere Diagramm der Abb. 2 gibt die Verhältnisse für den Speisekreis der Wicklung 400 wieder. Hier ist in Reihe mit der Wicklung ein Ohmscher Widerstand 600 geschaltet. e^" ist der Spannungsabfall am Widerstand 600 und umschließt auch gleichzeitig den durch die Wirkverluste der Wicklung 400 bedingten Spannungsabfall. e_L" ist der induktive Abfall an der Wicklung 400. Während der Strom I₁ der Spannung e_ses voreilt, bleibt der Strom i₂ hinter der Gesamtspannung um einen gewissen Winkel zurück. Das untere Diagramm der Abb. 2 zeigt, wie groß der Phasenunterschied zwischen den Strömen I₁ und i₂ sich auf Grund der beiden obigen Diagramme gestaltet. i₂ bleibt zeitlich hinter I₁ zurück.

Während Abb. 2 die Verhältnisse für eine Frequenz von 25 Hz darstellt, behandelt Abb. 3 den Fall der Speisung mit 75 Hz. In diesem Fall ist der induktive Widerstand dreimal so groß wie bei Abb. 2, und der kapazitive Widerstand hat nur den dritten Teil des Wertes wie dort. Das obere Diagramm gibt auch hier die Verhältnisse für den Speisekreis der Wicklung 500 wieder. Im Gegensatz zur Speisung mit 25 Hz bleibt hier jedoch der Strom I₁ hinter der Spannung e_ges zurück. Das mittlere Diagramm der Abb. 3 zeigt die Verhältnisse für den Speisekreis der Wicklung 400. Der Strom i₂ bleibt hinter der Gesamtspannung zurück. Das untere Diagramm der Abb. 3 zeigt die Phasenverschiebung zwischen den Strömen I₁ 'und i₂, wie sie auf Grund der darüberstehenden Diagramme ermittelt worden ist. Der Strom i₂ eilt gegenüber dem Strom I₁ um einen gewissen Winkel vor.

Es ergibt sich also, daß bei 25 Hz der

Strom u hinter I₁ zurückbleibt, während er bei 75 Hz dem Strom I₁ voreilt. Die Folge davon ist, daß der Motor je nach der Frequenz entgegengesetzte Drehrichtungen hat.

In Abb. 4 ist die Grundvorrichtung für eine Blockanfangs- und Blockendstelle dargestellt. Auf der linken Seite befindet sich die Blockanfangsstelle A, auf der rechten Seite die Blockendstelle E. Der gezeichnete Zweiphaseninduktionsmotor 1 bzw. 2 hat zwei Wicklungen 3 und 4 bzw. 5 und 6. Der Wicklung 3 bzw. 5 ist ein Widerstand 40 bzw. 60 vorgeschaltet. Der Wicklung 4 bzw. 6 ist ein Kondensator 7 bzw. 8 und eine Drosselspule 9 bzw. 10 vorgeschaltet. Wird ein Zug von A nach E vorgeblockt, so wird in A die Blocktaste betätigt und der Kontakt 11 umgelegt. Über die Leitungen 12 und die Motoren 1 und 2 wird jetzt ein Strom mit einer Frequenz 75 geschickt, die in den beiden Wick-. lungen 3 und 4 bzw. 5 und 6 eine Phasenverschiebung der beiden Ströme gegeneinander erzeugt, so daß beide Blockfelder sich verwandeln. Die Richtung des Vorblockens ist durch einen nach rechts gerichteten Pfeil in der Leitung 12 gekennzeichnet. Sobald der Kontakt 11 wieder in Grundstellung kommt, liegt die ganze Einrichtung, wie aus der Zeichnung ersichtlich, an Erde bzw. an einer Rückleitung. Wird die 'Entblockung vorgenommen, so wird nach Betätigung des Kontaktes 13 in der Blockendstelle £ ein Strom von der Frequenz 25 Hz über die Leitung 12 und die entsprechenden Blockfelder geschickt, die in den Zweiphaseninduktionsmotoren ein Drehmoment mit umgekehrter Drehrichtung erzeugt, so daß die Entblockung vorgenommen wird.

Es ist bereits aus Abb. 4 ersichtlich, daß ein etwa in die Leitung 12 kommender Gleichstrom eine Betätigung der Blockfelder nicht herbeiführen kann, da ein Drehmoment in den Motoren 1 und 2 nicht entsteht. Aber auch gegen fremde Wechselströme ist die Einrichtang weitgehend geschützt. Ein etwa zwischen den beiden Frequenzen liegender Strom, z. B. der von 50 Hz, würde eine Phasenverschiebung zwischen den beiden Strömen der beiden Wicklungen 3 und 4 bzw. 5 und 6 gar nicht oder nur in so geringem Maße erzeugen, daß ein wirksames Drehmoment nicht entstehen kann. Auch Ströme, deren Frequenz erheblich unter der niedrigeren Frequenz bzw. erheblich über der höheren Frequenz liegt, können eine Betätigung der Blockfelder nicht herbeiführen, da die dann entstehenden Drehmomente zu schwach werden.

Einen Schutz gegen gleichzeitiges Betätigen der Tasten 11 und 13 und wechselseitiges Blocken kann man gemäß der Erfindung dadurch erreichen, daß man die Generatoren für die verschiedenen Frequenzen so ausbildet, daß sie die andere Frequenz nicht durchlassen. Man kann aber auch gemäß der Erfindung, wie es beispielsweise in Abb. 5 dargestellt ist, besondere Siebketten in die Stromzuführungen zu den Blockfeldern schalten, z. B. auf der Blockstelle A den Resonanzkreis

14, der auf die Frequenz 75 abgestimmt ist, und auf der Blockstelle E den Resonanzkreis

15, der auf die Frequenz 25 abgestimmt ist. Würden jetzt die beiden Kontakte 11 und 13 gleichzeitig umgelegt werden und würden beide Blockwärter ihren Induktor betätigen und den Blockvorgang durchzuführen versuchen, so würde über die Leitung 12 kein

Strom fließen, da ja die Resonanzkreise 14 und 15 die jeweils feindliche Frequenz sperren. Gemäß der Erfindung kann man eine weitgehende Fremdstromempfindlichkeit noch dadurch erreichen, daß man in die Leitung 12 Resonanzkreise oder Siebketten legt, die nur die beiden Frequenzen durchlassen. Eine besonders einfache Anordnung erreicht man . aber, wenn man diese Sperrglieder in.die Zuleitung vom Kontakt 11 bzw. 13 zur Erde bzw. zur Rückleitung legt, und man würde dann hinter den Kontakt 11 ein auf die Frequenz 25 abgestimmtes Sperrglied 16 schalten und hinter den Kontakt 13 ein auf die Frequenz 75 abgestimmtes Sperrglied 17. Man hat dadurch einen außerordentlich weitgehenden Schutz gegen Fremdstrombeeinflussung, da die beiden Sperrglieder 16 und 17 für eine z. B. in die gemeinsame Rückleitung kom-

ao mende Fremdspannung oder eine von Erde aus aufgedrückte Fremdspannung in Reihe liegen, und man kann die Abstimmung dann so wählen, daß praktisch nur eine Frequenz durch die Blockfelder fließen kann, die eine Betätigung derselben nicht hervorrufen kann. Abb. 6 zeigt schließlich die Anordnung in der bekannten schematischen Weise für eine zweigleisige Strecke, wobei für beide Richtungen für das Vorblocken die Frequenz 75, für das Rück- bzw. Entblocken die Frequenz 25 gewählt ist. X₁ Y und Z sind verschiedene benachbarte Blockstellen. In der oberen Reihe sind die Blockfelder für die Fahrrichtung von rechts nach links, in der unteren Reihe die Blockfelder für die Fahrrichtung von links nach rechts dargestellt. Die unmittelbar neben den Blockinduktoren gezeichneten Sperrglieder sind auf jeweils abgegebene Blockstromfrequenz abgestimmt. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß das Blockfeld A_1n niemals von dem Biockfeld Ε_ΛΛ aus entblockt werden kann, wenn der Blockwärter in Y seine beiden Blocktasten am Feld A₁₀ und £₂o drückt, da die zum Entblocken des Feldes A₂₀ notwendige Frequenz nicht zum Feld A₂₀ gelangen kann.

Die Anordnung gemäß Abb. 6 ist zwar außerordentlich einfach; sie bietet aber noch' nicht einen vollkommenen Schutz gegen Berührung der für die beiden Fahrrichtungen vorgesehenen Blockleitungen 18 und 19. Diese müßte daher zweckmäßig mit isoliertem Draht ausgeführt werden. Man kann nun gemäß der Erfindung, wie es z. B, in Abb. 7 dargestellt ist, in einfacher Weise auch dadurch einen Schutz erreichen, daß man für die beiden Fahrrichtungen verschiedene Frequenzen verwendet. Erfindungsgemäß braucht man auch dann nur auf jeder Blockstelle einen Zweifrequenzgenerator. Man könnte dann überall dieselbe Type benutzen und lediglich durch eine Wahl einer anderen Übersetzung oder eines anderen Angriffspunktes eine andere Frequenz erzeugen. Dies kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß 6s man nicht nur für die beiden Fahrrichtungen verschiedene Frequenzen verwendet, sondern die Frequenzgruppen auch von Stromquelle zu Stromquelle cyclisch vertauscht. Über die Blockleitung 18 werden z. B. Ströme von den Frequenzen 50 und 150 geschickt, über die Blockleitung 19 solche von den Frequenzen 25 und 75. Umgekehrt werden über die Blockleitungen 20 der gleichen Fahrrichtung Ströme von den Frequenzen 50 und 150 und über die .Blockleitung 21 der anderen Fahrrichtung solche von den Frequenzen 25 und 75 geschickt. Man sieht nun, daß hier auch ohne Abstimmittel in den eigentlichen Blockleitungen oder deren Rückleitungen eine weitgehende Betriebssicherheit erreicht ist. Es kann auch ohne diese Mittel niemals eine unzeitige Entblockung vorgenommen werden. Würden sich z. B. bei Vorblocken von A_2n aus die Leitungen 18 und 19 berühren, so kann der Strom von der Frequenz 75 zwar durch die Blockfelder A₂ bzw. E₂ fließen; da sie aber etwa in der Mitte zwischen den beiden Wirkfrequenzen 50 bzw. 150 liegt, würde ein wirksames Drehmoment in den beiden Blockfeldern nicht entstehen. Umgekehrt würde eine Betätigung des Blockfeldes A₂ keine Störung in A₂₀ bzw. E₂₀ hervorrufen, da der von A₂ ausgesandte Blockstrom von 50 Hz gerade zwischen 25/und 75 liegt und also ein Drehmoment in A₂₀ bzw. E₂₀ nicht hervorruft, wie oben eingehend erläutert wurde. Auch beim Rückblocken von E₂ aus würde ein Strom von der Frequenz 150 niemals das Anfangsfeld A₂₀ entblocken können, da der Strom infolge der Höhe der Frequenz an sich nur ein schwaches Drehmoment in A₂₀ erzeugt, andererseits aber auch gerade im Sinne des Vorblockens, aber nicht im Sinne des Entblockens arbeitet. Das gleiche ist in umgekehrter Lage der Fall.

Man kann aber auch, wenn diese Sicherheiten noch nicht genügen, wie in Abb. S dargestellt, vor die Zuführung zur Erde der Rückleitung besondere Siebketten legen und hat dann in jeder Weise eine weitgehende Sicherheit gegen ungewollte Auslösung der Blockfelder. Dies ist aber gar nicht erforderlich; denn gerade der mögliche Verzicht auf diese Siebketten ist ein wesentlicher Vorteil, ■ der mit der Erfindung erreicht wird. Gemäß der Erfindung kann man in der Leitungsersparnis noch weiter gehen und sämtliche Blockvorgänge, da ja doch verschiedene Frequenzen benützt werden, über eine Leitung durchführen. Man muß nur dann die entsprechende Anzahl von Siebketten bzw. Re-

sonanzkreisen in an sich bekannter Weise verwenden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen in einfacher Weise eine Sicherheit gegen Auslösung eines Blockfeldes durch Prellschläge o. dgl. erreicht wird.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   ίο i. Einrichtung zur Umstellung von Vorrichtungen des Eisenbahnsicherungswesens, insbesondere von Blockeinrichtungen, unter • Verwendung von zweiphasigen Induktionsmotoren und nur einer Leitung bzw.

   is einer Hin- und Rückleitung und verschiedener Frequenzen zum Hin- und Zurückstellen der Vorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß -jeder der beiden Wicklungen des Motors induktive, kapazitive oder Ohmsche Widerstände vorgeschaltet sind, die so bemessen sind, daß bei der einen Frequenz der Strom der einen Wicklung dem der anderen Wicklungen nacheilt, bei der anderen Frequenz voreilt, wodurch der Drehrichtungswechsel des Motors erzielt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb von Handblockeinrichtungen für das Blocken und Entblocken verschiedene Frequenzen benutzt werden.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Blockleitung Siebketten eingeschaltet werden, die lediglich die beiden Blockfrequenzen durchlassen.
4. 4. Einrichtung nach" Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stromzuführungen zu den Blockfeldern Siebketten gelegt werden, die jeweils auf die Frequenz abgestimmt sind, die von der Stromquelle ausgeht.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Rückleitungen zur Stromquelle Siebketten (16 bzw. 17) gelegt werden, die auf die betriebsmäßig durch diese Rückleitungen gehende Frequenz abgestimmt sind.
6. 6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die beiden Fahrrichtungen einer zweigleisigen Strecke zum Blocken bzw. Entblocken verschiedene Frequenzarten benutzt werden, so daß insgesamt 4 Frequenzen Verwendung finden.
7. 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine cyclische Vertauschung der einzelnen Frequenzen vorgenommen wird, derart, daß bei jeder Blockstelle einer zweigleisigen Strecke nur zwei Frequenzen erzeugt zu werden brauchen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen