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Überwachungseinrichtung für Schrittschalter in Eisenbahnsicherungsanlagen
Von Eisenbahnsicherungsanlagen wird gefordert, daß alle Bauteile der Anlagen ständig
auf ihre Funktionstüchtigkeit überwacht werden. Tritt eine Störung ein, so muß sie
sich möglichst bald selbsttätig bemerkbar machen, und es darf durch die Störung
keine Wirkung hervorgerufen werden, die den Eisenbahnbetrieb gefährden könnte.
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In Eisenbahnsicherungsanl.agen werden z. B. zur Achszählung Schrittschalter
verwendet, die bei Stromgabe von begrenzter Zeitdauer ein Einstellglied schrittweise
weiterbewegen. Man hat zu ihrer Überwachung schon vorgeschlagen, die Einrichtung
doppelt vorzusehen und,den störungsfreien Zustand dadurch zu kennzeichnen, daß die
Schrittschalter der beiden Einrichtungen in ihrer Stellung übereinstimmen. Da Schrittschalter
verhältnismäßig teuer sind und viel Raum ,einnehmen, ist die Verdopplung der Schrittschalter
unerwünscht.
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Es ist bekannt, in Einrichtungen zur Fernbedienung und Fernüberwachung
Schrittschalter durch ein gleichzeitig betätigtes Kontrollorgan zu überwachen, das
eine begrenzte Zahl unterschiedlicher Stellungen einnehmen kann, .die kleiner ist
als die Zahl der verwendeten unterschiedlichen Stellungen des zu überwachenden Schrittschalters.
Man hat hierbei als Kontrollorgan ein polarisiertes Relais
verwendet,
das bei jedem Fortschaltimpuls für den Schrittschalter seine Ankerstellung wechselt.
Solange keine Störung auftritt, hat der Anker des polarisierten Relais bei jeder
geraden Schrittanzahl die eine Stellung, bei jeder ungeraden Schrittanzahl des Schrittschalters
die andere Stellung. Die Fortschaltung des Schrittschalters auf den nächsten Schritt
wird nun davon abhängig gemacht, daß das polarisierte Relais beim vorhergehenden
Schritt die oben angegebene Stellung eingenommen hat. Stimmt also die Stellung des
Kontrollorgans nicht mit der Stellung des Schrittschalters überein, so wird der
Schrittschalter am Weiterschalten gehindert. Dadurch macht sich die Störung bemerkbar.
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In Eisenbahnsicherungsanlagen, insbesondere in Achszählanlagen, besteht
aber vielfach der Wunsch, die Übereinstimmung von Schrittschalter und Kontrollorgan
durch einen Ruhestromkreis zu prüfen. Hierbei entsteht nun die Schwierigkeit, daß
bei ordnungsgemäßem Arbeiten der Anlage Schrittschalter und Kontrollorgan den Ruhestromkreis
ständig geschlossen halten, so daß ein im Ruhestromkreis befindliches Überwachungsrelais
niemals abfällt. Es könnte nun eine Störung eintreten, die den Anker des Überwachungsrelais
am Abfallen hindert. Dieser Umstand könnte sehr lange Zeit bestehen, ohne daß er
bemerkt wird. Wenn dann beim Versagen des Schrittschalters die Überwachungseinrichtung
in Tätigkeit treten soll, würde das Relais nicht abfallen, das Versagen des Schrittschalters
bliebe unbemerkt, und es könnte dadurch ein Eisenbahnunfall hervorgerufen werden.
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Um die oben angedeutete Schwierigkeit zu beheben, wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, in den Überwachungsstromkreis, der die übereinstimmende Stellung
von Schrittschalter und Kontrollorgan prüft, zwei Ruhestromrelais vorzusehen, die
abwechselnd benutzt werden.
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Die Zeichnung zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung in ,einer
Achszählanlage. Bei dieser Einrichtung sind am Anfang und Ende des zu überwachenden
Gleisabschnittes Impulsgeber i angeordnet, von denen in der Figur nur ein Wechselkontakt
701/7o2 dargestellt ist. Jede Achse, die den Impulsgeber befährt, öffnet vorübergehend
den Kontakt 701 und schließt den Kontakt 702. An den Kontakt 7o2 ist eine
an sich bekannte, in Fig. 2 nicht gezeichnete Einrichtung angeschlossen, die bei
jeder einfahrenden Achse auf einen Schrittschalter EZ i einen Fortschaltimpuls gibt.
Der Schrittschalter hat mehrere Kontaktebenen, von denen nur die Ebene
EZ i a und EZ i b dargestellt sind. Jede aus dem Gleisabschnitt
.ausfahrende Achse betätigt in entsprechender Weise den Schrittschalter AZ i, von
dem nur die Kontaktebene AZ i a gezeichnet ist. Durch das Relais X wird geprüft,
ob die Stellung der Schrittschalter EZ i und AZ i übereinstimmt. Ist dies der Fall,
so sind ebenso viele Achsen ausgefahren wie eingefahren, und der Gleisabschnitt
ist wieder frei. Wären nur die Schrittschalter EZ i und AZ i vorhanden, so dürfte
die Zahl der Achsen im Gleisabschnitt niemals gleich oder größer sein als die Zahl
der unterschiedlichen Stellungen dei Schrittschalter. Um nun die Schrittschalter
nicht mit allzuvielen Stellungen versehen zu müssen, ist den Schrittschaltern EZ
i und AZ i je ein Schrittschalter EZ2 bzw. AZ2 nachgeordnet. Diese Schrittschaltererhalten
einen Fortschaltimpuls, sobald EZ i bzw. AZ i von ihrem letzten Kontakt n
auf ihren ersten Kontakt weiterrücken. Würde nun infolge einer Störung der Schrittschalter
EZ 2 dem Impuls nicht folgen, so ;hätten nach der Einfahrt von n Achsen alle Schrittschalter
wieder die gleiche Stellung, die vor der Einfahrt der ersten Achse vorhanden war.
Der Gleisabschnitt würde dann fälschlicherweise als frei gemeldet werden, obgleich
n Achsen darin vorhanden sind.
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Bei dem dargestellten Breispiel überwacht das neutrale Relais K mit
den Wicklungen 2o und 21 das einwandfreie Arbeiten des Schrittschalters EZ2. Dieser
Schrittschalter hat direkten Antrieb und schaltet sein Einstellglied bei Beginn
jedes Fortschalteimpulses weiter. Das Überwachungsrelais K erhält so lange Strom,
wie der Schrittschalter EZ i auf seinem Kontakt steht, und die Impulsdi.uer -hängt
davon ab, mit welcher Geschwi.ndiigkeit die Achsen des Zuges aufeinanderfolgen.
Durch ein Hilfsrelais L mit den Wicklungen 30 und 31 wird .erreicht, daß das Relais
K immer seine Stellung wechselt, wenn der Schrittschalter von Kontakt n nach i geht.
Steht der Schrittschalter EZ i auf seinem letzten Kontakt ya, wobei n eine gerade
Zahl ist, so sollen z. B. beide Relais K und L abgefallen sein. Beim Übergang nach
Kontakt i fließt Strom über Kontakt 301 zur Wicklung 2o. Das Relais K zieht seinen
Anker an und bereitet mit Kontakt toi den Stromkreis für seine eigene Haltewicklung
21 und die Anzugswicklung 31 des Relais L vor. Diese S tromkreise werden geschlossen,
sobald! der Kontaktarm EZ i b auf Kontakte weiterrückt. Geht nach einem Umlauf des
Schrittschalters EZ i der Kontaktarm dann von Kontakt za nach Kontakt i, so fällt
das Relais K ab, da das angezogene Relais L mit seinem Kontakt 301 die Wicklung
2o abschaltet. Das Relais L hält sich hierbei mit seiner Wicklung 30 über
den Selbstschlußkontakt 3o2. Geht der Kontaktarm EZ i b dann abermals von Kontakt
i nach Kontakt 2, so fällt auch Relais L ab, da inzwischen Relais K mit seinem Kontakt
toi den Stromweg zur Wicklung 31 unterbrochen hat. Aus den Stellungen der Relais
K und L ergeben sich also vier verschiedene Kombinationen, von denen zwei
(K .erregt, L abgefallen und K abgefallen, L erregt)
den Impulsen und zwei (K und L beide erregt oder abgefallen) den Lücken
zwischen den Impulsen entsprechen. Die gleiche Wirkung läßt sich auch mit anderen
Schaltelementen als neutralen Relais erzielen.
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Um zu prüfen, ob EZ2 und K stets gleichzeitig ihre Stellung wechseln,
sind alle Kontakte mit gerader Ziffer der Kontaktebene EZ :2 b mit dem Arbeitskontakt
2o3, alle Kontakte mit ungerader Ziffer von EZ2 b mit dem Ruhekontakt 2o2
in Reihe geschaltet. Stellt man nun bei der Inbetriebsetzung die Anlage so ein,
daß die Relais K und L
abgefallen sind, wenn sich
der Schrittschalter EZ 2,
auf einem ungeraden Kontakt befindet, so ist ein
Überwachungsstromkreis ständig entweder über Kontakt 2o2 oder über Kontakt
203 geschlossen. Dieser Überwachungsstromkreis wird dazu benutzt, die gleichsinnige
Stellung von Schrittschalter EZ ?, und Kontrollorgan K zu überprüfen.
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Bei Verwendung nur .eines Ruhestromrelais zur Überprüfung der übereinstimmenden
Stellung zum Schrittschalter und Kontrollorgan besteht die Gefahr, daß dieses Relais
im Abfall behindert sein könnte. Da das Relais nur äußerst selten, nämlich nur bei
einer Störung des Schrittschalters oder des Kontrollorganes abfallen muß, könnte
diese Abfallbehinderung lange Zeit unbemerkt bleiben. Die Überwachungseinrichtung
des Schrittschalters würde dann unter Umständen gerade in dem Augenblick versagen,
in dem sie einen betriebsgefährdenden Zustand verhüten soll. Aus diesem Grund sind
erfindungsgemäß zwei Prüfrelais Y und H vorgesehen, die abwechselnd
benutzt werden. Bevor eines der beiden Relais anzieht, wird geprüft, ob das andere
Relais angezogen war. Dann wird das bisher angezogene Relais abgeschaltet und sein
Abfallen überprüft. Bei der Achszähleinrichtung ergibt sich hierbei die Möglichkeit,
das vorhandene Rückstellrelais Y als Prüfrelais für den Schrittschalter zu benutzen.
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Im folgenden wird das Arbeiten der Achszählanlage bei der Durchfahrteines
Zuges beschrieben, um die Wirkung der Überwachungseinrichtung näher zu erläutern.
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In der Grundstellung der Anlage ist die Wicklung io des Überwachungsrelais
A über den Selbstschlußkontakt ioi und den Ruhekontakt 701 des Impulsgebers i eingeschaltet.
Die Wicklung 4o des Relais X, das die übereinstimmende Stellung von Einzähler und
Auszähler überwacht, ist über die Kontaktebenen EZ i a, AZ i a, EZ
:2 a, AZ 2 a und den Selbstschlußkontakt404 ebenfalls eingeschaltet. Das
der Überwachung des Schrittschalters EZ 2 dienende Relais H erhält mit seiner Wicklung
8o Strom über Kontakt 505 des Rückstellrelais Y, Selbstsehlußkontakt
803, Kontakt 2o2 des Kontrollrelais K und Kontakt i am Schrittschalter
EZ 2 b.
Wicklung 6o des Freimel.derrelais G ist über die Kontakte 504, 405,
104 und 804 ebenfalls eingeschaltet. Bei Einfahrt der ersten Achse des Zuges wird
der Selbsthaltekreis des Relais A durch den Kontakt 701 unterbrochen. Können von
einer einfahrenden Achse noch andere Impulsgeber befahren werden, so sind die Ruhekontakte
aller dieser Impulsgeber mit Kontakt 701 in Reihe geschaltet. Durch den Abfall des
Relais A wird der Stromkreis für Relais G durch Kontakt 104 unterbrochen, und der
Abschnitt wird besetzt gemeldet. Außerdem hat die einfahrende Achse auch den Kontakt
702 kurzzeitig geschlossen, so daß der Schrittsohalter EZ i einen Schritt
ausführt. Er unterbricht dadurch den Selbsthaltekreis des Relais X, das abfällt.
Wenn das Überwachungsrelais A oder die Zählvorrichtung nicht arbeitet, so wird der
Abschnitt trotzdem als besetzt gemeldet, da die Unterbrechung eines der Kontakte
104 und io5 allein genügt, um das Relais G abzuwerfen. Haben überwachungsrelais
A und Zählvorrichtung einwandfrei gearbeitet, so sind durch den Abfall der Relais
X und A die Kontakte 402 und io2 geschlossen worden, so daß das Rückstellrelais
Y mit seiner Wicklung 50 Strom erhält. Dabei wird mit Kontakt 8o2 geprüft,
ob das Ruhestromrclais H, das die übereinstimmende Stellung zwischen Schrittschalter
EZ :2 und Kontrollrelais K während des Freiseins des Gleisabschnittes,geprüft hat,
angezogen ist. Das Relais Y hält sich über seinen Selbstschlußköntakt 5o2 so lange,
wie die Relais X oder -A abgefallen sind (Kontakt 103 und 403
geschlossen) und. so lange die Stellung des Kontrollrelais K mit der Stellung :des
Schrittschalters EZ2 übereinstimmt. Außerdem hat das Relais Y mit seinem Kontakt
505 den Selbsthaltekreis des Relais H unterbrochen und damit nunmehr die
Aufgabe des Relais H übernommen. Das Relais H fällt ab und öffnet den Kontakt 8o2,
so daß der Anzugsstromkreis für das Relais Y nicht wieder von neuem geschlossen
werden kann.
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Ist nun die Zahl der ausgefahrenen Achsen gleich der Zahl der eingefahrenen
Achsen, d. h. der Gleisabschnitt inzwischen wieder frei geworden, so ist der Stromkreis
für das Relais X über die Kontakt-ebenen EZ i a, AZ i a,
EZ 2 a und AZ 2 a und Kontakt 503 wieder geschlossen. Mit Kontakt
503 wird hierbei geprüft, ob während der ganzen Zugfahrt der Schrittschalter
EZ2 ordnungsgemäß gearbeitet hat. Sind die Relais Y und X angezogen, so erhält Relais
A über die Kontakte 5oi, 4oi und 8oi Strom, schließt seinen Haltekontakt ioi und
nimmt damit seine Grundstellung wieder ein. Durch den Kontakt 8oi wird hierbei der
Abfall des Relais H überprüft. Sind die Relais X und A angezogen,
so wird der Selbsthaltekreis für Relais Y durch die Kontakte 103 und 403 ,unterbrochen,
und das Relais Y fällt ab. Dann wird aber der Stromkreis für die Wicklung 8o des
Relais H über die Kontakte 4o6 und 505, über den der Abfall des Relais Y
geprüft wird, wiederhergestellt. Das Relais H zieht seinen Anker an, sofern Schrittschalter
EZ2 und Kontrollrelais K übereinstimmende Stellungen 'haben. Damit hat jetzt das
Relais H wieder die Aufgabe des Ruhestromrelais im Überwachungsstromkreis für den
Schrittschalter EZ2 von Relais Y übernommen. Da nunmehr die Relais
X, A
und H angezogen und Y abgefallen ist, erhält die Wicldung 6o des Relais
G Strom, und der Gleisabschnitt wird als frei gemeldet.
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Hat beim Befahren des Gleisabschnittes der Schrittschalter EZ 2 oder
das Relais K nicht richtig gearbeitet, so wird der Selbsthaltekreis für das Relais
Y unterbrochen. Dieses Relais fällt ab und kann ohne Eingriff von außen nicht mehr
zum Anziehen gebracht werden, da das Relais H vor dem Relais Y
abgefallen
ist und den Kontakt 8o2 dauernd geöffnet hält. Daher kann auch nach Freiwerden des
Gleisabschnitts das Relais Y die Anlage nicht mehr in die Grundstellung bringen,
und es kann somit der Gleisabschnitt nicht frei gemeldet werden. An
der
dauernden Besetztmeldung eines freien Gleisabschnittes wird die Störung vom Stellwerkswärter
bemerkt.
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Die Übereinstimmung zwischen Schrittschalter EZ2 und Relais K wird
demnach bei besetztem Gleis durch das Relais Y, bei freiem Gleis durch das Relais
H überwacht. Es könnte nun so scheinen, als ob das Relans H überflüssig wäre, da
bei freiem Gleis der Schrittschalter EZ2 nicht arbeitet. Aus folgenden Gründen ist
es trotzdem zweckmäßig, das Relais H vorzusehen. Es könnte bei freiem Gleis 'infolge
einer Leitungsberührung oder -unterhrechung z. B. das Relais K seine Stellung ändern;
dann würde zwar bei der Einfahrt einiger Achsen zunächst das Relais Y nicht anziehen;
sobald aber der SchrittschalterEZ2 seinen ersten Schritt ausführt, würde das Relais
Y zum Anziehen gebracht. Wenn dann keine weiteren Achsen einfahren, bleibt de Störung
unbemerkt. Das Relais H bewirkt eine ständige Überprüfung ,des Schrittschalters
EZ 2 und des Relais K, so daß sich die Störung bemerkbar macht, da das Relais Y
nur anziehen kann, wenn vorher das Relais H angezogen ist.
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Das Relais .H kann in der Achszählanlage noch eine weitere Aufgabe
übernehmen. Sollte bei der Einfahrt von Achsen die Zählvorrichtung versagen, so
fällt das Relais A ab und bewirkt mit seinem Kontakt 104 die Besetztmeldung des
Abschnittes. Relais X bleibt angezogen und verhindert mit Kontakt 402 das Anziehen
des Relais Y und damit die Freimeldung des Abschnittes, auch wenn sämtliche Achsen
ausgefahren sind, so daß sich die Störung selbsttätig bemerkbar macht. Sollte nun
auch das Relais X z. B. durch. Ausfallen der Spannung zum Abfallen gebracht werden,
so würde beim Wiederkommen der Spannung das Relais Y über den Kontakt 402 Strom
erhalten. Ein kurzzeitiges Wegbleiben der Spannung täuscht also ein richtiges Arbeiten
des gestörten Zählwerkes vor, und der Gleisabschnitt könnte infolgedessen fälschlicherweise
als frei gemeldet werden. Um diesem Fehler vorzubeugen, hat man schon vorgeschlagen,
ein besonderes Spannungsüberw.achungsrelais in den Achszählsc'haltungen vorzusehen.
Diese Aufgabe wird in der Anordnung nach Fig.2 von dem Relais H mit übernommen.
Selbst wenn nach Versagen der Zählvorrichtung durch kurzzeitiges Ausbleiben der
Spannung das Relais X abfallen sollte, kann das Relais Y nicht anziehen, da ja inzwischen
auch das Relais H abgefallen ist und seinen Kontakt 8o2 geöffnet hat. Dieser Kontakt
gibt dem Relais Y nur einmal die Gelegenheit zum Anziehen, und zwar dann, wenn das
Relais H zuvor angezogen ist. Ist Relais H vorher abgefallen, so kann das Relais
Y nicht anziehen.
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Der Gedanke, die Übereinstimmung zwischen Schrittschalter und Kontrollorgan
durch zwei Ruhestromrelais abwechselnd zu prüfen, kann auch auf andere Weise verwirklicht
werden. Insbesondere ist es nicht notwendig, daß das eine Relais die Überprüfung
bei freiem Gleis und das andere Relais bei besetztem Gleis vornimmt, sondern der
Wechsel zwischen den beiden Relais kann auch nach irgendeinem anderen betrieblichen
oder zeitlichen Programm erfolgen.
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Mit der Einrichtung gemäß der Erfindung kann man nicht nur das sichere
Arbeiten von Schrittschaltern überprüfen, sondern auch andere Schaltungsanordnungen
überwachen, die Schrittschaltern äquivalent sind, z. B. Relaisketten. Bei der Überwachung
von Relaisketten sind die Kontaktebenen der Schrittschalter durch entsprechende
Kontaktanordnungen der Kettenrelais sinngemäß zu ersetzen. Hierbei ist es gleichgültig,
welche Schaltungselemente als Kontrollorgane für den Schrittschalter verwendet werden.