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Schaltung für relaisgesteuerte Weichen und Signale in Gleisbildstellwerken
Bei der Entwicklung der hand- und relaisgesteuerten Weichen und Signale in elektrischen
Stellwerken werden nach dem neuesten Stand der Technik der Drehstromstellbetrieb
und die Gleichstromüberwachung als die zweckmäßigste Ausführung gewählt, um bei
einer aufgefahrenen Weiche die Störmeldung mit größter Sicherheit zu erzielen, wenn
zu diesem Zeitpunkt Kabelfehler aufgetreten sind. Unter Kabelfehler versteht man
Erdschlüsse, Aderbrüche, Aderberührungen, Adervertauschungen und Fremdströme. Erdschlüsse
können sowohl mit als auch ohne Übergangswiderstand auftreten. Fremdströme können
als vagabundierende Ströme aus dem Erdreich oder aus benachbarten Kabeln auftreten.
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Die bekannten Schaltungen für relaisgesteuerte Weichen und Signale
mit Drehstromstellbetrieb und Gleichstromüberwachung zeigen in ihrer Steller- und
Überwacherschaltung einen sehr auf-Wendigen Relais- und Kontaktbedarf, der einerseits
durch die an sich noch komplizierten Schaltungen und andererseits durch die Verwendung
sogenannter Stützrelaissysteme für Stellerrelais und Spannungswechsler bedingt ist.
Die Stützrelaissysteme bestehen bekanntlich aus je zwei Einzelrelais, die in gegenseitiger
Ankerabstützung zueinander stehen.
Der Anker des abgefallenen Relais
stützt immer den Anker des angezogenen Relais ab, so daß dieses, auch wenn es stromlos
wird, zunächst nicht wieder abfallen kann. Dieses kann erst dann geschehen, wenn
das abgefallene Relais Strom erhält und seinen Anker anzieht, also die Stütze des
ersten Relais beseitigt wird: Die Funktionen der einzelnen Relais sind bei den bekannten
Schaltungen für relaisgesteuerte Weichen so kompliziert, daß sie nur noch an Hand
von Stromabwicklungen übersehen werden können.
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Beim Gegenstand der Erfindung wird die Zahl der Relais und Kontakte,
die bekanntlich als Störungsquellen angesehen werden, weitgehend verringert und
durch Verwendung eines kombinierten Weichenstellrelais mit Spannungswechsler in
einer Schaltung eine sehr kurzzeitige Tastenbetätigung für die Einzelstellung einer
Weiche -beispielsweise bei der rangiermäßigen Benutzungerzielt. Bei der Erfindung
wird ferner nur noch ein einziges Relais sowohl für die Regelabschaltung als auch
für die verzögerte Abschaltung des Antriebsstellstromes, beispielsweise einer Weiche,
die infolge einer mechanischen Hemmung nicht in die Endlage kommen kann, verwendet.
Durch die Schaltung nach der Erfindung ergibt sich auch dann noch ausreichende Sicherheit
für die Störmeldung der aufgefahrenen Weiche, wenn ein Kabelfehler aufgetreten ist
oder der Plus- bzw. Minusüberwacher infolge einer Hemmung nicht abfallen sollte.
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Der Gegenstand der Erfindung ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet:
r. Parallelschaltung des Hilfsrelais P mit dem Weichenstellrelais SR und Anordnung
von Ankerkontakten u3 und u4 zwischen der Parallelverbindung und dem Weichenstellrelais
SR, wobei ein Steilimpuls auf das Weichenstellrelais SR nur bei abgefallenen Überwachern
U (+) bzw. U (-) eingeleitet wird, wenn einerseits verschiedene nah-oder
fernbediente Einwirkstellen WTi, WG kurzzeitigen Kontakt geben oder andererseits
nah- oder ferngesteuerte Fahrstraßenkontakte f1, f2 für die Dauer einer eingestellten
Fahrt angeschaltet werden und sich der - Stellerkontakt srs des Weichenstellrelais
SR nicht in der für die eingestellte Fahrt erforderlichen Stellung befindet. Durch
dieses Merkmal wird die eigentliche Steuerschaltung -sowohl der fahrstraßenmäßigen
Weichenstellung als :auch der Weicheneinzelstellung - wesentlich vereinfacht und
ihre zeitliche Funktion kurz gehalten.
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2. Verhinderung der Einleitung eines Steilimpulses auf das Weichenstellrelais
SR durch Kontakte GLi, R1 im Stromkreis des Hilfsrelais P und des Weichenstellrelais
SR, die jeweils dann unterbrechen, wenn einerseits die Weiche durch ein Fahrzeug
besetzt ist oder andererseits für eine bereits eingestellte Fahrstraße der Weichenverschluß
eingetreten ist. Durch dieses Merkmal wird ein unzeitgemäßer Steilimpuls auf das
Weichenstellrelais SR ausreichend verhindert. 3. Verwendung von zwei Stelltasten
oder zwei Tastenrelais oder einer Stelltaste und einem Stelltastenrelais zur Einleitung
des Stellimpulses bei Einzelstellung der Weiche.
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Durch dieses Merkmal wird erreicht, daß einerseits ein unbeabsichtigter
Stellimpuls auf das Weichenstellrelais SR durch versehentliches Drücken einer Stelltaste
vermieden wird und andererseits die Kontakte der Einwirkstellen WT1, WG nach dem
Loslassen der Stelltasten wieder selbsttätig unterbrechen, weil diese in diesem
Fall in ihre ursprüngliche Stellung durch Federkraft zwangläufig zurückkehren.
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q.. Überprüfung des Ankerabfalles des Plus- oder Minusüberwachers
U vor jeder Einwirkung eines Steilimpulses auf das Weichenstellrelais SR durch Kontakte
u3 und u4 im Stromkreis des Weichenstellrelais SR. Durch dieses Merkmal wird die
Sicherheit der Störmeldung bei aufgefahrener Weiche erhöht.
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5. Verwendung eines Spannungswechslers, der sowohl vom Anker des Weichenstellrelais
SR als auch durch eigene elektromagnetische Mittel gesteuert werden kann, ohne im
letzteren Falle auf das Steuerrelais SR oder seinen Anker einzuwirken.
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Durch dieses Merkmal wird erreicht, daß trotz eingestellter Fahrstraße
und verschlossener Weiche der Spannungswechsler durch eigene elektromagnetische
Mittel mit Hilfe der Weichenstelltaste und einer zweiten Hilfstaste, die mit Plombe
und Zählwerk versehen ist, betätigt werden kann und die aufgefahrene Weiche durch
Anschaltung der Drehstromquelle schnellstens in ihre vorherige Lage zurückgestellt
wird.
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6. Einrichtung eines Selbstschlusses für das Spannungswechslerrelais
S, der bei jeder Betätigung des Spannungswechslers durch den Kontakt ss gebildet
wird und durch den Kontakt vli des Auslösemagneten VL bei dessen Ankeranzug wieder
beseitigt wird.
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Durch dieses Merkmal wird erreicht, daß die Kontaktstange des Spannungswechslers
bei Unterbrechung des Selbstschlusses des Relais S mit Sicherheit abfällt.
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7. Ausrüstung des Auslösemagneten VL mit zwei Spulen, wovon die Spule
L die sofortige Auslösung des Spannungswechslerrelais S herbeiführt, wenn der Antrieb
die Endlage erreicht hat, und die Spule V die verzögerte Auslösung bewirkt, falls
der Antrieb die Endlage infolge einer Störung nicht erreichen kann.
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Durch dieses Merkmal kann auf einen besonderen Spannungsabschalter,
wie er bislang als Schutz bei Antriebsstörungen vorgesehen ist, verzichtet werden.
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B. Verwendung eines Kondensators C, der parallel zur Spule V des Auslösemagneten
VL geschaltet und über einen Ladewiderstand Rv jeweils aufgeladen wird.
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Durch dieses Merkmal wird der verzögerte Anzug des Auslöserelais VL
bewirkt.
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g. Steuerung des Spannungswechslers durch eine Solenoidspule S, wobei
die Kontaktstange des
Spannungswechslers mit dem Solenoidkern verbunden
wird.
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Durch dieses Merkmal kann die eigene elektromagnetische Steuerung
des Spannungswechslers wesentlich einfacher gestaltet werden.
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io. Verwendung eines Topf- oder Flachrelais zur eigenen elektromagnetischen
Steuerung des Spannungswechslers.
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Durch .dieses Merkmal kann, falls auf die Sonderausführung des Merkmals
g verzichtet werden soll, ein handelsübliches Relais verwendet werden.
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i i. Steuerung des Spannungswechslers S durch verschiedene und voneinander
getrennte Einwirkstellen, deren Kontakte WT2 und GA fern- oder nahgesteuert
werden und nach ihrer Betätigung wieder selbsttätig unterbrechen.
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Durch dieses Merkmal wird erreicht, daß einerseits eine unbeabsichtigte
Betätigung des Spannungswechslers durch versehentliches Drücken einer Stelltaste
vermieden wird und andererseits bei einer aufgefahrenen Weiche mindestens zwei Einwirkstellen
betätigt werden müssen, wenn die Weiche in ihre vorherige Stellung zurückgebracht
werden soll.
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12. Verwendung von zwei Stelltasten oder zwei Tastenrelais oder einer
Stelltaste und einem Tastenrelais, wobei eine der beiden Einwirkstellen bei Bedarf
mit einem Zählwerk versehen wird.
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Durch dieses Merkmal wird die selbsttätige Unterbrechung der Kontakte
WT2 und GA in einfacher Weise erreicht, da die Stelltasten nach dem Loslassen
durch Federkraft in ihre ursprüngliche Stellung zurückgebracht werden.
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13. Überlagerung der während der Antriebsstellung vom Drehstrom durchflossenen
Stellleitungen in wechselseitiger Auswahl durch den Gleichstrom eines Stellmelders
A, der den Ankeranzug dieses Relais so lange bewirkt, bis der Antrieb die Endlage
erreicht hat.
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Durch dieses Merkmal wird erreicht, daß, falls bei aufgefahrener Weiche
der Überwacher infolge einer Ankerhemmung nicht abfallen sollte, die Störmeldung
noch immer durch den anziehenden Stellmelder A erfolgt.
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1q.. Überprüfung des Ankeranzugs des Stellmelders A durch seine Kontakte
a1, a2 und a3 in den Stelleitungen des Antriebes.
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Durch dieses Merkmal wird erreicht, daß der Ankeranzug des Stellmelders
A bei jeder Antriebsstellung geprüft wird, so daß auch bei aufgefahrener Weiche
mit seinem Ankeranzug zu rechnen ist.
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15. Überprüfung des Ankerabfalls des Stellmelders A durch seine
Kontakte a4, as und as im Weichenüberwachungsstromkreis.
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Durch dieses Merkmal wird erreicht, daß die Weichenüberwachung nur
bei abgefallenem Anker des Stellmelders A eintreten kann.
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16. Anordnung eines Kontaktes des Stellmelders A im Fahrstromkreis
oder Relaisstellerstroinkreis des Fahrsignals, der bei aufgefahrener Weiche und
angezogenem Anker .des Stellmelders A die Fahranzeige des Signals rechtzeitig in
eine Haltanzeige umwandelt, wenn der Weichenüberwacher nicht abfallen sollte.
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Durch dieses Merkmal wird die rechtzeitige Haltanzeige eines Signals
bei eingestellter Zugfahrt und aufgefahrener Weiche mit Sicherheit bewirkt.
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17. Anordnung eines Kontaktwechslers cc7 des Stellmelders A im Lampenstromkreis
der Tischausleuchtung der Weiche, der bei Versagen des Ankerabfalls des Weichenüberwachers
bei aufgefahrener Weiche Blinkstrom auf die Meldelampen des Plus- oder Minusstranges
anschaltet und Blinklicht anzeigt.
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Durch dieses Merkmal wird die Sicherheit der sichtbaren Störmeldung
einer aufgefahrenen Weiche wesentlich erhöht.
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18. Einfügung eines Riegelkontaktes R2 in Verbindung mit einem Weichenstellrelaiskontakt
und Weichenüberwacherkontakt im Stromkreis der Meldelampen, mit der Wirkung, daß
im Weichenstrang der Tischausleuchtung dann Blinkstrom angeschaltet und Blinklicht
angezeigt wird, wenn die Weiche nach ihrer fahrstraßenmäßigen Benutzung und Aufhebung
des Weichenverschlusses (Kontakt R2 geschlossen) in ihre Grundstellung zurückgebracht
werden soll. Durch dieses Merkmal wird auf die vorschriftsmäßige Stellung der Weiche
auffällig hingewiesen.
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Die vorgenannten Merkmale ergeben im einzelnen wesentliche Neuerungen
gegenüber dem Stand der Technik und in ihrer Gesamtheit einen erheblichen Fortschritt
für die Entwicklung der Schaltungen für relaisgesteuerte Weichen und Signale.
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Wirkungsweise der Schaltung: Bei Einzelstellung der Weiche werden
zunächst die Kontakte WT1 und WG (Gruppentastenrelais) durch Betätigung der
Weichenstelltaste und der Gruppenweichentaste geschlossen. Hilfsrelais P erhält
dadurch Strom und zieht seinen Anker an. Der Ankerkontakt PI unterbricht dadurch
den Stromkreis des Plusüberwachers U. Der Überwacher kommt, wenn seine Rückleitung
erdfrei ist, zum Ankerabfall. Der abfallende Anker des Plusüberwachers schließt
seinen Kontakt u3 im Stromkreis zum Weichenstellrelais SR. Das stromerregte Weichenstellrelais
SR schaltet nunmehr alle sr-Kontakte um und betätigt gleichzeitig den Spannungswechsler
S mit allen s-Kontakten. Hiernach nimmt der Anker des Weichenstellrelais SR seine
abgefallene Grundstellung sofort wieder ein und ist damit für die Rückstellung der
sr-Kontakte erneut wirkbereit. Durch die Umschaltung der sr- und s-Kontakte entstehen
zunächst drei verschiedene Stromflüsse. Der erste Stromfluß wird durch den Selbstschluß
des Spannungswechslerrelais S über seinen Ankerkontakt s6 gebildet und hält die
Kontaktstange des Spannungswechslers mit allen seinen Kontakten fest, falls keine
Abstützung gewählt wird. Der zweite Stromfluß wird durch den Kontakt s7 des Spannungswechslers
gebildet und ladet den Kondensator C der Verzögerungsspule des Auslösemagneten VL
über den Vorwiderstand Rv langsam auf. Der dritte Stromfluß wird durch die Kontakte
sr3, sr4 und s4 .gebildet. Dadurch
ergibt sich eine Stromverstärkung
im Stellmelder A, die seinen sofortigen Ankeranzug bewirkt, so daß alle a-Kontakte
ihre Stellung ändern. Es fließt nunmehr Drehstrom über die Stellleitungen z, 2 und
5 zum Antrieb, wobei für den Schutz zwischen Netzphase T und Minuspol der Überwachungsstromquelle
eine Drossel Dr vorsorglich vorgesehen ist. Der Stellmelder A wird weiterhin durch
Gleichstrom aus der überwachungsstromquelle über die Stelleitüngen z und 2, die
auch vom Drehstrom für die Antriebsumstellung benutzt werden, gespeist und kann
aus diesem Grunde nicht zum Ankerabfall kommen. Am Beginn der Antriebsbewegung schaltet
der Antriebskontakt rn2 die Leitung q. für den Rückstellstrom der Weiche vorbereitend
an und unterbricht gleichzeitig die Verbindung m2 zur Leitung 3. Der Stellmelder
A bleibt jedoch weiterhin angezogen. Hat die Weiche die Endstellung erreicht, so
schaltet der Antriebskontakt ml um und trennt die Netzphasen R und S gegen die Netzphase
T. Dadurch wird das Drehmoment im Weichenmotor aufgehoben. Durch die Umschaltung
des Antriebskontaktes ml ist aber auch gleichzeitig ein Stromfluß über die L-Spule
des Auflöserelais VL zu-
stande gekommen, der folgenden Lauf nimmt: Pluspol
der Überwachungsstromquelle, Spule L, Kontakt s5, Leitung 3, Antriebskontakt ml,
Leitung 2, Kontakt sr4, Kontakt s4, Drossel Dr zum Minuspol der Überwachungsstromquelle.
Der Anker des Auslöserelais VZ zieht dadurch an und unterbricht durch seinen Ankerkontakt
vll den Selbstschlußkreis des Spannungswechslerrelais S und durch den Ankerkontakt
v12 den Stromkreis des Stellmelders A. Die abfallende Kontaktstange des Spannungswechslerrelais
S schaltet alle s-Kontakte in ihre Grundstellung zurück. Der abfallende Anker des
Stellmelders A schaltet dann sämtliche a-Kontakte in die Grundstellung zurück, so
daß nunmehr ein Stromfluß über den Stellmelder A und Minusüberwacher U zustande
kommt, der jedoch wegen seiner geringen Stromstärke nur auf den Minusüberwacher
einwirkt und dessen Anker zum Anzug bringt. Der Stromverlauf ist folgender:' Pluspol
der Überwachungsstromquelle, Stellmelder A (ohne Wirkung), Kontakt sr3, Leitung
r, Motorwicklungen F1 und F2, Antriebskontakt M2, Leitung q., Kontakt a5, Minusüberwacher
U, Kontakt u1 (+), Kontakt sr5, Kontakt a6, -Kontakt s5, Leitung 3, Antriebskontakt
mal, Leitung 2, Kontakt sr4, Kontakt s4, Kontakt p1 zum Minuspol der Überwachungsstromquelle.
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Bei fahrstraßenmäßiger Weichenstellung wird das Hilfsrelais P nur
dann angeschaltet, wenn die Weiche in die Minusstellung ,gebracht werden muß. In
diesem Falle wird das Hilfsrelais P über den Kontakt f2 des Fahrstraßenstellers
angeschaltet und der Stehimpuls, wie bei der Einzelstellung der Weiche, weiter zur
Wirkung gebracht. Ist die Weiche in die Minusstellung umgelaufen und der Minusüberwacher
angezogen, so tritt über besondere Relais, die nicht besonders dargestellt sind,
der Weichenverschluß ein, wodurch der Riegelkontakt R1 unterbrochen wird. Damit
wird jeder weitere Stellimpuls auf Hilfs- und Weichenstellrelais verhindert.
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Die Vorgänge bei einer aus der Pluslage aufgefahrenen Weiche, die
fahrstraßenmäßig benutzt wird, sind folgende: Der Antriebskontakt m2 wechselt seine
Stellung, so daß ein verstärkter Stromfluß über den Stellmelder A, Kontakt sr3,
Leitung 5, Feldwicklungen F2 und F3, Leitung q., Drossel Dr zum Minuspol der Überwachungsstromquelle
zur Wirkung kommt. Dadurch zieht der Stellmelder A an und unterbricht den Überwacherstromkreis
durch seine Kontakte a4 und a6. Wären diese Kontakte nicht vorgesehen, :so bestünde
die Gefahr, daß bei Fremdstrom in Leitung 3 der Überwacher U (+) angezogen bleibt.
Die Rückstellung der aufgefahrenen Weiche wird durch die Betätigung zweier Stelltasten
eingeleitet, von denen eine Taste auf ein Gruppenauffahrrelais einwirkt und den
Kontakt GA betätigt und die andere Taste, nämlich die Weichenstelltaste,
die Kontakte Wt2 und Wt3 betätigt. Durch die geschlossenen Kontakte Wt, und
GA erhält das Spannungswechslerrelais S Strom, so daß sämtliche s-Kontakte
ihre Stellung wechseln. Da auch der Stellmelder A durch seinen Ankeranzug alle a-Kontakte
betätigt hat, kommt nunmehr der Rückstellstrom zum Weichenantrieb zustande. In der
Endlage des Antriebes wechselt der Antriebskontakt m2 wieder seine Stellung, und
der Plusüberwacher erhält wieder Strom.
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Eine Weiche, die infolge einer Störung nicht in die Endlage gelangen
kann, soll, wenn die normale Umstellzeit um mehrere Sekunden überschritten ist,
zum Schutze des Antriebsmotors vom Starkstromnetz selbsttätig abgeschaltet werden.
Diese Forderung wird durch den parallel zur Relaisspüle h geschalteten Kondensator
C erfüllt, der über den Vorwiderstand Rv langsam aufgeladen wird und den Ankeranzug
des Auslösemagneten TlL über die Relaisspule V mit entsprechender Verzögerung bewirkt.
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Der Lampenstromkreis der Weichenschaltung zeigt nach der Bilddarstellung
ruhendes Licht der gelben Meldelampen des Plusweichenstranges. Bei Kontaktwechsel
sr7 des Weichenstellrelais in die Minusstellung fließt so lange Blinkstrom über
die gelben Meldelampen des Minusstranges, bis der Minusüberwacher umgeschaltet hat.
Hiernach wechselt das Blinklicht auf Ruhelicht. Bei aufgefahrener Weiche kommt wieder
Blinklicht auf die Meldelampen zur Wirkung. Der Blinkstrom kommt auch dann zustande,
wenn der Überwacher einer aufgefahrenen Weiche nicht abfällt, weil in diesem Falle
der Kontakt a7 des anziehenden Stellmelders A diese Aufgabe weiter übernimmt.
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Eine Weiche, die nach der fahrstraßenmäßigen Benutzung stets in die
Grundstellung zurückgebracht werden soll, wird ebenfalls durch Blinklicht angezeigt,
und zwar dann, wenn der Weichenverschluß aufgehoben und der Riegelkontakt R2 wieder
geschlossen ist. In diesem Fall blinkt also stets der Weichenstrang, in dessen Stellung
die
Weiche zurückgebracht werden soll. Das Schaltelement St der
Bilddarstellung stellt eine trennbare Brücke dar, die nur bei Bedarf eingesetzt
wird.