-
Vorrichtung zum Identifizieren von Eisenbahnzügen In dem Patent
913 545 ist bereits eine Einrch.-tung zum Identifizieren von Eisenbahnzügen
vorgeschlagen worden, bei der an einer festen Überwachungsstelle eine einen Teil
einer elektronischen Hochfrequenzgeneratorschaltung bi:ldendeKontrollspule und im
Zuge mindestens eine mittels eines Kontdensators auf eine den Zug kennzeichnende
Frequenz abgestimmte Kennspule angeordnet ist, derart, daß die Kennspule und die
Kontrollsspule induktiv miteinander gekoppelt werden, wenn ein Zug die Überwachungsstelle
passiert. Hierbei sind Mittel vorgesehen, die beim Übersteigen eines bestimmten
Grenzwertes-der Generatorbelastung ansprechen. Die Generatorfrequenz wird periodisch
über einen alle möglichen A;bstimmfrequenzen der Kennspulen umfassenden Bereich
derart schnell geändert, daß der ganze Frequenzbereich mindestens einmal während
der Zeit durchlaufen wird, während der eine Kennspule eines mit Maximalgeschwindigkeit
fahrenden Zuges wirksam mit der Kontrollspule gekoppelt isst. Weiter sind frequenzselektive
Mittel vorhanden, die bei schnellen Änderungen der Generatorbelastung, z. B. bei
Belastung durch eine Kennspule, nicht aber bei langsamer Belastungsänderung ansprechen,
die durch eine nichtfrequenzselektive Belastung herbeigeführt wird.
-
Solche Einrichtungen werden -dazu verwendet, einem Bahnwärter erkennbar
zu machen, daß sich ein bestimmter Zug aus einer bestimmten Richtung nähert, so
daß der Wärter dementsprechend den
gewünschten Fahrweg für diesen
Zug vorbereiten kann. Die Einrichtung kann ;auch zum- Übertragen von Signalen von
einem festen Punkt am Gleis zu einem vorbeifahrenden Zug verwendet werden; in diesem
Fäll ist die Kennspule an einer festen Stelle .längs dem Gleis angeordnet, während
die Kontrollspule samt Generator und frequenzselektivcn Mitteln von dem Zug mitgeführt
werden.
-
Die Erfindung bezweckt, die Betriebssicherheit der geschilderten Anordnung
weiter zu steigern. Nach der Erfindung ist die Geschwindigkeit, mit der die Generatorfrequenzgeändert
wird, so groß, daß der ganze Frequenzbereich mehrmals während einer Zeit durchlaufen,
wird, während der eine Kontrollspule und eine Kennspur bei maximaler Zuggeschwindigkeit
wirksam miteinander gekoppelt sind, wobei die frequenzselektiven Mittel derart .ausgebildet
sind, daß sie erst auf eine wiederholte schnelle Belastungsänderung des Generators
.bei einer bestimmten Frequenz ansprechen.
-
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungs.bespiels näher erläutert.
-
Fig. i zeigt ein Beispiel einer Zugidentifiziereinrichtung nach der
Erfindung, und Fig. 2 zeigt eine Anzahl Diagramme, mit deren Hilfe die Wirkungsweise
dieser Einrichtung erläutert wird; Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Einrichtung
nach Fig. i für den Fall, daß mehrere Kennspulen gleichzeitig mit der Kontrollspule
gekoppelt werden können, z. B. wenn ein Zug durch eineKombination charakteristischer
Abstimmfrequenzen gekennzeichnet wird.
-
In Fig. i sind eine Kennspule bzw. eine Kontrollspule mit i und 2
bezeichnet; letztere bildet -einen Teil einer Generatorschaltung G mit einer Generatorr'öhre
3. Beim dargestellten Beispiel ist der Generator G als Colpittsgenerator .ausgebildet;
an Stelle dessen kann grundsätzlich jede beliebige Generatorart angewendet werden.
Die Anode der Röhre 3 wird über einen Widerstand q. aus einer mit -I- bezeichneten
Anodenstromquelle gespeist und ist für die erzeugten. Frequenzen über den Kondensator
5 geerdet. Die Kathode der Röhre 3 ist an den gemeinsamen Punkt der in Reihe geschalteten
Kondensatoren 6 und 7 angeschlossen; diele Reihenischaltung ist von der Selbstinduktion
8 und einer Wicklung des Transformators 9 überbrückt, -dessen andere Wicklung von
einem Säge-' zahngenerator fo bekannter Art gespeist wird: Die Kontrollspule 2 ist
parallel zum Kondensator 7 geschaltet. Das Steuergitter der Röhre 3 ist über einen
Gitterkondensator i i mit dem Verbindungspunkt des Kondensators-6 und der Selbstinduktion
8 gekoppelt und liegt über den Ableitwiderstand 12 an Erde. Die Frequenz des Generators
ist durch die Größe der Selbstinduktion der Kontrollspule 2, .der Spule 8 und der
erstgenannten Wicklung des Transformators 9 sowie durch die Größe .der Kondensatoren
6 und 7 bedingt. Der Sägez.ahngenerator fo schickt einen Sägezahnstrom, dessen Verlauf
durch die Kurve A in Fig. 2 dargestellt ist, durch .die mit diesem Generator gekoppelte
Spule. des Transformators 9, wodurch die Permeabilität des Kerns und .infolgedessen
die Selbstinduktion der anderen Spule des Transformators 9 geändert wird. Die Frequenz
des Generators. G ändert sich demnach ebenfalls linear sägezahnförmig gemäß der
Kurve A .in FLg. z. Bei einer praktischen Ausbildung, wo die Kennspülen auf
die verschiedenen Frequenzen .abgestimmt sind, kann sich die Frequenz z. B. 300mal
je Sekunde zwischen 150 und 3oo:kHz ändern. Die Amplitude der erzeugten Schwingung
ist normalerweise während des ganzen Anstiegs konstant, etwa ausgenommen im Augenblick
des plötzlichen Abfalls -der Sägezahnspannung; darauf wind im folgenden näher eingegangen.-.Ist
Faber eine Kennspule i mit der Kontrol'1-spule 2 gekoppelt, so entzieht jene in
dem Augenblick, in dem die Generatorfrequenz die Abstimmung der Kennspule i passiert,
über die Kontrolilspule dem Generator Energie, und die Amplitude der erzeugten Wechselspannung
fällt ab. Infolge der induktiven Kopplung zwischen den Spulen i und 2 wird die Generatorfrequenz
außerdem eine Weile auf der Abstimmfrequenz der Spule i festgehalten, bis die Verstimmung
des Hochfrequenzgeneratorrs G durch den Transformator 9 so weit fortgeschritten
ist, daß sich der erstere sozusagen losreißt und die Frequenz in den ursprünglichen
Rhythmus zurückkehrt. In diesem, Augenblick nimmt die Amplitude der Wechselspannung
schnell zu und steigt ein wenig über den Normalwert. Der Verlauf der Amplitude ist
durch die Kurve B in Fig. 2 dargestellt.
-
Die Kathode der Röhre 3 ist mit .dem Steuergitter der Anodengleichrichterröhre
13 verbunden, in deren Kathodenkreis ein hoher, von einem Kondensator 14 überbrückter
Widerstand 15 geschaltet ist. Die Röhre 13 ist während. der positiven Perioden .der
zugeführten Wechselspannung leitend und während der negativen Perioden gesperrt,
wodurch die Kathode eine positive Gleichspannung annimmt, deren Verlauf .dem Kurvenverlauf
der vorn Hochfrequenzgenerator G erzeugten Wechselspannung entspricht. Das aus dem
Widerstand 16 und Kondensator 17 bestehende Glättungsnetzwerk unterdrückt die Generatorfrequenz,
ist jedoch durchlässig für Spannungsänderungen niedrigerer Frequenz. Die Röhre 18
verstärkt .die Ausgangsspannung des Anodengleichrichters 13. Die Spannung,der Anode
der Röhre 18, die über den Widerstand i9 gespeist wird, ändert sich entsprechend
der Kurve B nach Fig. 2, aber in entgegengesetztem Sinne. Der Kondensator 2o, der
:die Anode der Röhre 18 mit dem Steuergitter der Röhre 21 koppelt; hat einen solch
kleinen Wert, daß die :an der Anode der Röhre 18 auftretenden Spannungsänderungen
ausgeglichen werden. Aar Punkt i22 erscheinen dann .bei Belastung !des Generators
durch eine Kennspule nacheinander ein positiver und ein negativer Impuls, entsprechend
dem Absinken bzw. Steigen der Generatorwechselspannung. Es hat sieh: gezeigt, daß
der Anstieg steiler als der Abfall
verläuft. Die Schaltung ist daher
derart eingerichtet, daß sie auf den Anstieg dieser Spannung anspricht, d. h.. auf
einen negativen Impuls hinreichender Stärke im Punkt I22. Das Steuergitter der Röhre
21 ist über die Widerstände 123 und r24 mit dem positiven Pol der Anodenstromquelle
verbunden, so daß die Röhre 21 normal gitterstromgesteuert wird. Der Widerstand
124 verhütet, daß der Anodenstrom der Röhre 2i beim Auftreten eines positiven Impulses
im Punkt 122 merklich zunehmen kann.. Beim Auftreten eines negativen Impulses hinreichender
Stärke im Punkt 122 sinkt die Spannung des Steuergitters der Röhre 21 bis unterhalb
derjenigen der Kathode, und die Anodenspannung der Röhre 21 nimmt stark zu. Der
Verlauf dieser Anodenspannung ist durch die Kurve C in Fi:g. 2 dargestellt. Die
Anode der Röhre 21 ist über den Widerstand 22 mit dem Steuergitter der Röhre 23
gekoppelt. Dessen Kathode ist an einen Anzapfungspunkt des zwischen den positiven
Pol der Speisespannungsquelle und Erde geschalteten Spannungsteilers 24, 25 angeschlossen
und hat also normalerweise ein verhältnismäßig hohes positives Potential. Bei starker
Abnahme des Anodenstroms der Röhre 21 wächst die Spannung des Steuergitters der
Röhre 23 so weit, daß die Röhre 23 leitend wird und einen positiven Spannungsimpuls
auf das Steuergitter der Röhre 27 über :den Kondensator 26 von der Kathode der Röhre
23 überträgt. Die Röhre 23 wirkt als Begrenzer. Die Röhre 27 führt normalerweise
Gitterstrom, da ihr Steuergitter über einen Widerstand 128 mit dem positiven Pol
der Anodenstromque:lle verbunden ist.
-
Der erste positive Impuls lädt den Kondensator 26. Der Widerstand
128 hat einen so hohen Wert, daß sich der Kondensator 26 nach Beendigung des positiven
Impulses verhältnismäßig nur langsam entlädt, und zwar derart, daß die Röhre 27,
die nach dem positiven Impuls gesperrt wird, während einer Zeit gesperrt bleibt,
die etwa der halben Periodendauer des- Sägezahn@generators io entspricht. Die Röhre
28, deren Steuergitter über den Kondensator 29 mit der Röhe 27 gekoppelt i-st, wird
beim Leitendwerden der Röhre 27 gesperrt und wird leitend beim Sperren der Röhre
27. Beim Auftreten einer wiederholten periodischen Belastungsänderung des Hochfrequenzgenerators,
G durchfließt demnach ein unterbrochener Gleichstrom :die Primärwicklung des Transformators
30, wie durch die Kurve G in Fi:g. 2 angedeutet. Der Transformator 30 überträgt
den Wechselstromanteil desselben an die Eingangsklemmen des Graetzgleiehrichters
31, 32, 33, 34, an dessen Ausgangsklemmen die Wicklung .des Relais MR !angeschlossen
ist. Diese Wicklung ist vom Kondensator 35 überbrückt, wodurch die Wirkung des Relais
MR verzögert wird. Das Relais MR kann deshalb nur ansprechen, wenn eine Anzahl:
Belastungsänderungen nacheinander auftritt, zieht jedoch nicht bei einer einzigen
Belastungsänderung an. Die Einrichtung spricht infolgedessen nicht auf zufällige
Änderungen an, wie z. B. der Generatorwechselispannungsamplitude. Wie ,bereits bemerkt,
besteht die Gefahr einer Spannungsänderung des Hochfrequenz:generators G beim plötzlichen
Rücklauf -des Sägezahmgenerators io.
-
Um zu verhüten, .daß eine solche Änderung in der .geschilderten Weise
das Relais MR zum Ansprechen veranlassen könnte, ist die folgende Vorkehrung getroffen
worden. Der Sägezahngenerator io führt dem Steuergitter der Röhre 37 über den Kondensator
36 eine entsprechend der Kurve A in Fi:g. 2 verlaufende Sägezahnspannung zu. Dieses
Steuergitter ist über einen Widerstand 38 mit dem positiven Pol der Anodenspannungsquelle
verbunden, so daß die Röhre 37 normalerweise Gitterstrom führt. Beim plötzlichen
Abfall der Sägezahnspannung wird die Röhre 37 gesperrt, und der Kondensator 39 überträgt
von der Anode der Röhre 37 einen Positiven Impuls an das Steuergitter ,der Röhre
40; :diese wird infolgedessen leitend. Nach kurzer Zeit hat unter dem Einfluß des
über den Widerstand 38 fließenden Stroms und auch durch den Anstieg der Sägezahnspannung
die Spannung des Steuergitters :der Röhre 37 so weit zugenommen, @daß die Röhre
aufs neue leitend wird, wodurch die Röhre 40 gesperrt wird. Die Zeitkonstante des
von dem Kondensator 39 und dem Widerstand 41 gebildeten Netzwerks ist verhältnismäßig
hoch, so daß die Röhre 4o nur eine kurze Zeit leitend ist und während des Restes
der Periode gesperrt bleibt. Der Anodenkreis der Röhre 4o enthält einen Widerstand
42, der ebenfalls einen Teil :des Anodenkreises der Röhre 21 bildet. Wenn die Röhre
40. leitend ist, bekommt die Röhre 21 infolgedessen eine derart niedrige Anodenspannung,
daß :sie nicht arbeiten :kann. Dies verhütet, daß eine etwaige Amplitudenänderung
der Generatorwechselspannung bei plötzlicher Änderung der Generatorfrequenz über
den vorgenannten Kreis das Relais MR ansprechen läßt. Das Ansprechen des Relais
MR zeigt an, daß die Kontrollspule wirksam mit einer Kennspule gekoppelt ist, ergibt
;aber keine Anzeige hinsichtlich der Frequenz, auf welche diese Kennspule zufällig
abgestimmt ist.
-
Der Generator G führt über eine Leitung 43 eine Ausgangsspannung einer
Anzahl von frequenzselektiven Kanälen zu, von denen nur einer in :der Zeichnung.
dargestellt ist. Diese Kanäle sind je für eine bestimmte charakteristische Kennfrequenz
empfindlich, im übrigen aber gleichartig -aufgebaut. Das Steuergitter :der Eingangsröhre
45 dieser Kreise ist über einen Widerstand 46 mit .der Leitung 43 und über einen
auf eine der Kennfrequenzen abgestimmten Kreis 47 geerdet. Die Röhre 45, deren Kathode
über :den Widerstand 48 und den Kondensator 49 geerdet ist, wirkt ebenso wie die
Röhre 13 als Anodengleichrichter. Jeweils dann, wenn die Frequenz des Generators
G eine Kennfrequenz passiert, .schaukelt sich der entsprechende Kreis 47 kurz auf,
und es entsteht :ein positiver Niederfrequenzimpuls an der Kathode :der Röhre 45,
dessen Form durch die Kurve D in Fig. 2 dargestellt ist. Die Kathode der Röhre 45
ist mit der
Kathode der Röhre 50 verbunden, deren Steuergitter
mittels des Spannungsteilers 54 52 auf konstantem Potential gehalten wird,
so daß die Röhre 5o normalerweise leitend ist und jeweils vom erwähnten positiven
Impuls an der Kathode gesperrt wird, auch wenn -der Generator durch eine auf die
betreffende Frequenz abgestimmte Kennspule belastet ist. Die Spannung der Anode
der Röhre 56
verläuft dann entsprechend der Kurve E in Fig. 2.
-
Die Anode der Röhre 5o ist über einen Widerstand 53 mit der Anode
der Röhre 54 und dem Steuergitter der Röhre 55 verbunden. Das Steuergitter der Röhre
54 ist an einen Anzapfungspunkt des Potentiometers 56, 57 angeschlossen, so. daß
die Röhre 54 normalerweise leitend ist. Weiter ist die Kathode der Röhre 54 .über
den Kondensator 58 und den Leiter 59 mit der Kathode der Röhre 23 verbunden. Wie
obengeschildert, entsteht immer dann ein positiver Impuls an der Kathode der Röhre
23, wenn die Frequenz des Generators G die Eigenfrequenz einer mit der Kontrollspule
gekoppelten Kennspule. passiert, unabhängig von der Lage ddeser Frequenz innerhalb
des vom Generator überstrichenen Frequenzbereichs. Diese Impulse sind so stark,
daß die Röhren 54 in sämtlichem frequenzabhängigen Kanälen gesperrt werden. In dem
Kanal, dessen Frequenz derjenigen der Kennspule des Zuges entspricht, wird: außerdem
'im gleichen Augenbli.ckd ie Röhre 50 gesperrt. Die Kathode der Röhre 55
ist an das Potentiometer 6o, 61 angeschlossen und hat infolgedessen eine positive
Vorspannung, wodurch die Röhre 55 normalerweise gesperrt ist. Die Röhre 55 bleibt
gesperrt, wenn nur eine der Röhren 50 und 54 gesperrt ist. Wenn aber zugleich
sowohl die Röhre 50 als. auch die Röhre 54 gesperrt wird, steigt die Gitterspannung
der Röhre 55 derart an, daß sie leitend wird. Die durch die Kurve F in Fig. 2 dargestellten
Positiven Impulse, die hierbei an, ,der Kathode der Röhre 55 entstehen, werden durch
die Röhren 62 und 63 und Transformator 64 an den Gleichrichter 65 weitergegeben,
der die Impulse gleichrichtet und,der vom Kondensator 66 überbrückten Wicklung des
Relais C einen Gleichstrom zuführt. Die Röhren 55, 62 und 63, Transformator 6q.,
Gleichrichter 65 und das Relais C entsprechen völlig den Röhren 23, 27 und 28, Transformator
30, Gleichrichter 34 32., 33, 34 und Relais MR; so daßhinsichtlich der Wirkungsweise
auf die entsprechenden obigen Ausführungen verwiesen werden kann. Das Relais C spricht
also an, wenn mehrere Impulse nacheinander über .den entsprechenden frequenzselektiven
Kanal übertragen werden, was dann der Fall ist, wenn der Generator von einer bestimmten,
Kennspule belastet wird; das Relais C spricht jedoch nicht .an, wenn irgendeine
Störung in Form: eines einzigen Impulses in den Kanal eindringt. Wenn also der Generator
von einer Kennspule belastet wird, zieht sowohl das Relais MR als. auch das Relais
C des der Frequenz der Kennspule entsprechenden selektiver Kreises an, und es wird
über einen Krebs, der die Reihenschaltung nicht 4argestellter Kontakte des Relais
MR und des betreffenden Relais C enthält, einer Anzeigecinrichtung eine Spannung
zugeführt.
-
Der geschilderte Kreis besteht aus den Röhren 23, 27 und 28 und ist
derart ausgebildet, d.aß Impulse der durch die Kurve G in Fig. 2dargestellten Form
an den Ausgang gelfangen, wenn dem Eingang eine Anzahl äquidistanter Impulse zugeführt
wird. Falls aber mehrere Kennspulen im !gleichen Zug vorhanden sind, ist diese Schaltung
weniger geeignet, da der Generator G dann denz hintenliegenden Kanal mehrere Impulse
je Periode des Sägezahns, zuführt. Diese Impulse sind im allgemeinen nicht äquidistant.
Der Kreis mit den Röhren 23, 27 und 28 ist aber derart ,ausgebildet, daß beim Auftreten
eines einzigen Reaktionsimpulses je Periode dem Transformator 30 eine annähernd
symmetrische Rechteckspannung gemäß Kurve G (Fig. 2) zugeführt wird. Wenn mehrere
Impulse je Periode auftreten, so entsteht ein Stromverlauf ziemlich beliebiger Form.
Zweckmäßig wird daher die Schaltung unter diesen Umständen etwas geändert. Statt
des von den Röhren 23, 27 und 28 gebildeten Kreises verwendet .man .dann eine Schaltung
nach Fig. 3, die sich von derjenigen nach Fig. i darin unterscheidet, daß die Kathode
der Röhre z3 nicht unmittelbar -mit dem Steuergitter der Röhre 217, sondern über
die Röhren 7i, 72, 73
und 74 ,mit der Röhre 27 gekoppelt ist.
-
Die Röhren 71 und 72 bilden eine monostabile Multivibratorschaltung.
Das Steuergitter der Röhre 71 ist mittels des Potentiometers 75, 76 mit der Anode
der Röhre 72 und das Steuergitter der Röhre 72 ist über den Kondensator 77 mit der
Anode der Röhre 7.1 gekoppelt. Die Röhre 7 1 ist normalerweise gesperrt und
die Röhre 72 leitend. Wenn in der beschriebenen Weise durch Kopplung einer Kennspule
i mit der Generatoxspule 2 ein positiver Reaktionsimpuls an der Kathode der Röhre
2@3 auftritt, wird dieser über .den Kondensator 78 und den Widerstand79 dem Steuergitter
der Röhre7i übertragen, wodurch die Röhre 71 leitend wird. Der Kondensator 77 überträgt
dem. Steuergitter der Röhre 72 einen negativen Impuls, wodurch diese Röhre gesperrt
wird, und die Spannung der Anode, die über den Widerstand 75 auf galvanischem Wege
mit dem Steuergitter der Röhre 71 verbunden ist, steigt an. Das Steuergitter behält
demnach ein verhältnismäßig hohes Potential bei, solange die Röhre 72 gesperrt ist,
auch nachdem am Ende des Reaktionsimpullses das Potential des Punktes 70 wieder
:bis auf Erdpotential abgefallen. ist. Der KondensatoT 77 entlädt sich nun -über
den Widerstand 8o, so daß die Spannung des Steuergitters der Röhre 72 verhältnismäßig
langsam. ansteigt und diese Röhre endgültig wieder leitend wird, wobei das Potential
des Steuergitters der Röhre 71 .abfällt und die Röhre 7 1 sperrt. Die Zeitkonstante
der Ankoppdungsglieder 77, 78 ist .derart gewählt, daß der Multivibrator in .dem
Zustand, in .dem die Röhre 71 leitend und die Röhre 72 ,gesperrt ist, während einer
Zeit verbleibt, die ein wenig kleiner als die Wiederholungszeit des, Sägezahugenerators
io ist. Während dieser Zeit 'ist der Multivibrator
unempfindlich
gegen weitere positive Eingangsimpulse. Auch wenn also mehrere Reaktionsimpulse
je Wiederholungsperiode auftreten, da der Zug mehrere Kennispulen hat, spricht trotzdem
der Multivibrator nur einmal je Periode an. Die Röhre 73 verstärkt den negativen
Impuls, der beim Sperren der Röhre 71 an ihrer Anode auftritt, und überträgt diesen
mit entgegengesetztem Vorzeichen an das Steuergitter der Röhre 27 über die Kathodenfol:gerähre
74 und den Kondensator 26. Die Wirkungs,weise des nachfolgenden Schaltungsteils
ist die gleiche wie diejenige des mit gleichen Bezugszeichen versehenen Teils .der
Schaltung nach Fig. i, wie oben beschrieben.