DEP0052436DA - Elektrische Gleisüberwachungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Ueberwachungseinrichtung für Gleisanlagen in Gestalt einer Einrichtung zur Zählung der Achsen von Schienenfahrzeugen, und hat eine besonders zweckmässige und vorteilhafte Ausgestaltung derartiger Einrichtungen zum Gegenstand, die sich gegenüber den bekannten Ausführungen durch eine erheblich grössere Einfachheit und Zuverlässigkeit auszeichnet, sodass dieselbe allen an eine solche Einrichtung zu stellenden Anforderungen und Betriebsbedingungen gerecht wird.

Die bisher bakannt gewordenen Ueberwachungseinrichtungen, welche mit Schienenkontakten, Gleisisolierungen und mechanischen Achszähleinrichtungen wie z.B. Radtastern oder Kombinationen dieser Elemente arbeiten, hatten eine Reihe von Nachteilen.

So bestand beispielsweise bei

Schienenkontakten der Nachteil, dass diese bei hohen Geschwindigkeiten wegen der sich dabei ergebenden Trägheitswirkung und bei ungenügend hohem Achsdruck leichter Schienenfahrzeuge nicht mehr sicher bzw. überhaupt nicht ansprachen.

Bei Schienenisolierungen war nicht nur die Herstellung, sondern auch die Aufrechterhaltung einer einwandfreien Isolierung mit grösseren Schwierigkeiten verknüpft. Selbst bei Verwendung von Schwellen mit hohem Isolationswiderstand war es auf die Dauer nicht möglich, längere Streckenabschnitte einwandfrei zu isolieren, da sich die Leitwerte der Einzelschwellen addieren. Auch waren die zur Isolierung von Schienenstössen, Laschen und Stangen irgendwelcher Antriebe erforderlichen Isoliermaterialien infolge der Temperatur- und Wettereinwirkung einem hohen Verschleiss unterworfen. Schliesslich bestand auch die Gefahr, dass durch gewollte oder ungewollte Ueberbrückung der Schienenstromkreise mittels elektrisch leitender Gegenstände Fehlschaltungen hervorgerufen wurden.

Mechanisch betätigte Achszähleinrichtungen versagen infolge ihrer Trägheit bei hohen Geschwindigkeiten oder wurden beschädigt. Auch die hierbei verwendeten mechanischen Zählwerke waren dadurch in höchstem Grade gefährdet.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer elektrischen Gleichsüberwachung, bei welcher nicht nur die vorstehend erwähnten Nachteile und Schwierigkeiten völlig beseitigt werden, sondern auch gleichzeitig folgende Aufgaben erfüllt werden können und zwar durch die Feststellung, ob

1) ein Streckenabschnitt oder ein Gleis frei oder durch Schienenfahrzeuge besetzt ist,

2) Schienenfahrzeuge in einen Streckenabschnitt oder ein Gleis ein- oder ausfahren,

3) diese Schienenfahrzeuge den Streckenabschnitt oder das Gleis mit allen Achsen wieder verlassen haben oder ob

4) und wieviel Achsen im Streckenabschnitt oder Gleis zurückgeblieben sind.

Dieser Erfolg wird mit der Erfindung dadurch erreicht, dass die Zählimpulse durch Aenderung der magnetischen und damit der elektrischen Verhältnisse einer in der Nähe der Schiene angebrachten eisenhaltigen oder eisenfreien Induktivität durch das darüber oder vorbei rollende

Rad eines Schienenfahrzeuges erzeugt werden, wobei die Induktivität entweder im Zweig einer gleichstromgespeisten Brückenschaltung liegt oder zusammen mit einer Kapazität einen Reihenschwingkreis oder auch einen Parallelschwingkreis als Zweig einer wechselstromgespeisten Brückenschaltung bildet, oder nur gegebenenfalls in Reihenschaltung mit einer Kapazität als Reihenschwingkreis angeordnet ist, der durch Wechselstrom geeigneter Frequenz gespeist wird.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Induktiv wirkende Achszähleinrichtungen sind an sich bereits bekannt. Hierbei handelte es sich jedoch nur um die Umwandlung des zum Betrieb der Achszähleinrichtung notwendigen Wechselstroms durch besondere Hilfsmittel aus einer Gleichstromquelle und seiner Verwertung in einem an der Schiene angeordneten Parallelschwingkreis durch Veränderung des in der Anordnung fliessenden Stromes.

Bei einer anderen bekannten Achszähleinrichtung sieht diese eine wechselstromgespeiste Brückenschaltung und deren stromändernde Beeinflussung durch den fahrenden Zug vor. Wieder eine andere bekannte Vorrichtung dieser Art befasste sich mit der stromändernden Beeinflussung durch den fahrenden Zug an einem Parallelschwingkreis.

Schliesslich war es auch schon bekannt, lichtempfindliche Zellen, die unmittelbar durch den daran vorbeifahrenden Zug beeinflusst werden, zur Steuerung einer Achszähleinrichtung vorzusehen.

Diesen bekannten Einrichtungen gegenüber unterscheidet sich die Erfindung grundlegend dadurch, dass die Impulserzeugung durch Speisung der Brückenschaltung mit Gleichstrom oder bei Verwendung von Wechselstrom entweder durch die Anordnung von Schwingkreisen in den Brückenzweigen oder durch die Bildung von Brückenzweigen durch Kondensatoren oder durch die Verwendung von Reihenschwingkreisen vorgenommen wird.

Auf diese Weise wird gemäss der Erfindung eine besonders einfache, zuverlässige und vor allen Dingen vielseitige Ueberwachungseinrichtung geschaffen, durch welche die gleichzeitige Lösung der oben unter 1 - 4 genannten Aufgaben ermöglicht wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert und zwar zeigen:

Bild 1 - 5 die Schaltschemen zur Erzeugung der Zählimpulse an der Schiene,

Bild 6 - 9 die Schaltschemen zur Umwand- lung der Zählimpulse in eine zur Weiterverwertung geeignete Impulsform und

Bild 1 zeigt eine gleichstromgespeiste Brückenschaltung. Mit 1 ist das Relais bezeichnet, welches bei jeder an der Drossel 2 vorbeirollenden Achse anzieht und wieder abfällt, da im Augenblick des Vorbeilaufens einer Achse das Brückengleichgewicht durch einen überlagerten Wechselstromimpuls gestört ist. Im unbefahrenen Zustand sind die Brückenzweige, einmal gebildet aus der Drossel 2 und dem Widerstand 4, zweitens gebildet aus der Drossel 3 und dem Widerstand 5 im Gleichgewicht, sodass das Relais 1 stromlos ist. Die Widerstände 4 und 5 sind regelbar, um stets beim Einbau der Einrichtung einen stabilen Gleichgewichtszustand einstellen zu können.

Im Bild 2 sind die Drosseln 2 und 3 durch die Kondensatoren 6 und 7 ersetzt und die Brücke wird wechselstromgespeist. Beim Vorbeirollen von Schienenfahrzeugen an dem Kondensator 6 verändert jede Achse dessen Kapazität und stört derart das Brückengleichgewicht, dass das im Mittelzweig liegende Relais 1 anzieht und wieder abfällt, wenn das Brückengleichgewicht wieder hergestellt wird.

Im Bild 3 sind zwei Brückenzweige als Parallelschwingkreise ausgebildet:

Ein Zweig, bestehend aus der Drossel 2 und dem Kondensator 6, der andere Zweig bestehend aus der Drossel 3 und dem Kondensator 7. Die Ausführung hat den Vorteil, dass die durch die Störung des Brückengleichgewichts im Mittelzweig fliessenden Ströme wesentlich steiler zunehmen und abnehmen, als in den vorher beschriebenen Schaltungen, wenn die Bauelemente Drosseln 2 und 3 und Kondensatoren 6 und 7 so auf die Frequenz des zur Speisung erforderlichen Wechselstroms abgestimmt sind, dass die Schwingkreise in der Resonanzlage arbeiten. Als Organ an der Schiene kann, wie dargestellt, die Drossel 2, aber auch der Kondensator 6 gewählt werden.

Bild 4 zeigt die Brückenschaltung gemäss Bild 3 mit Brückenzweigen, die als Reihenschwingkreise ausgebildet sind. Es ist auch bei dieser Schaltung möglich, entweder die Drossel 2 oder den Kondensator 6 an der Schiene anzuordnen. Ebenso kann das Relais 1 in der Weise a) oder b) als Mittelzweig der Brücke angeordnet werden.

Während die in Bild 1 bis 4 be- schriebenen Schaltungen zur Erzeugung der Zählimpulse in ihrer Grundform Brückschaltungen darstellen, sehen die folgenden Schaltungen zur Erzeugung der Zählimpulse Schwingkreise vor, die mit Wechselströmen geeigneter Frequenz gespeist werden. Im Gegensatz zu bekannten Einrichtungen werden in der Erfindung Reihenschwingkreise verwendet.

In Bild 5 sind bezeichnet:

Mit 1 das Relais, mit 2 eine Glimmröhre, mit 3 der Kondensator und mit 4 die Drossel an der Schiene. Der Reihenschwingkreis aus Kondensator 3 und Drossel 4 wird mit einer Wechselspannung geeigneter Grösse und Frequenz gespeist und ist so bemessen, dass es in Resonanzlage ist, solange die Drossel 4 nicht durch vorbeirollende Achsen beeinflusst wird. In der Resonanzlage ist die Spannung über dem Kondensator 3 so hoch, dass die Zündspannung der Glimmröhre 2 überschritten wird. Die Glimmröhre zündet und der nunmehr durhc das Relais 1 fliessende Strom bringt dessen Anker zum Anzug. Jede an der Drossel 4 vorbeirollende Achse verändert deren Induktivität durch ihr Eisenmassen, was eine Verstimmung des Reihenschwingkreises für die Dauer des Vorbeirollens zur Folge hat. Die Spannung am Kondensator 3 bricht zusammen, unterschreitet die Löschspannung der Glimmröhre 2, sodass diese er- lischt. Dadurch wird das Relais 1 stromlos. Es zieht erst wieder an, wenn die Achse an der Drossel 4 vorübergerollt ist.

In der gleichen Schaltung kann auch so verfahren werden, dass im unbefahrenen Zustand die Anordnung ausserhalb der Resonanzlage ist, also das Relais 1 ist abgefallen. Durch die Induktivitätsveränderungen an der Drossel 4 durch ein vorüberrollendes Rad kommt der Schwingkreis in Resonanz und das Relais 1 zieht in der beschriebenen Weise an.

Bei der Verwendung von Schwingkreisen, die in der Resonanzlage arbeiten, ergibt sich der Vorteil, dass die erzeugten Zählimpulse unabhängig von der Geschwindigkeit der vorbeirollenden Achsen sind.

Bei dieser Ausführung der Erfindung wird also die Spannungsänderung eines Reihenschwingkreises zum Zünden bzw. Löschen eines Glimmrohres ausgenutzt, während früher die Glimmröhre nur zur Herstellung einer Kippschwingung verwendet wurde.

Im vorhergehenden wurden die durch vorrüberrollende Achsen in den verschiedenen Schaltungen verursachten Strom- oder Spannungsänderungen dazu benutzt, das Relais 1 zum Anziehen oder Abfallen zu bringen. Dieses Anziehen bzw. Abfallen ist je- doch einmal abhängig von der Geschwindigkeit der an den Gleisorganen vorüberrollenden Achsen und zweitens abhängig von den verschieden ausgebildeten, mehr oder weniger abgenutzten Rädern dieser Fahrzeuge, da hierdurch die an den Schienen angeordneten Gleisorgane (Drossel bzw. Kondensator) verschieden stark beeinflusst werden und derart unterschiedliche Strom- bzw. Spannungsänderungen hervorrufen.

Für die Zählung müssen also die Zählimpulse in Rechteckimpulse mit gleichmässiger Amplitude umgewandelt werden.

Bild 6 gibt die einfachste Form dieser Umwandlung. Das Relais 1, entsprechend Bild 1-5, stromlos oder erregt, öffnet bzw. schliesst über seinen Kontakt 10 einen Stromkreis, der zum Betrieb des Zählwerks somit stets mit gleicher Spannung und gleicher Stromaufnahme arbeitet.

Bild 7 zeigt eine erweiterte Form des Bildes 5. Das Relais 1 liegt nicht mehr in Reihe mit der Glimmröhre 2, sondern in einem neuen Stromkreis in Reihe mit einer Fotozelle 5. Die beim Vorbeirollen eines Zuges an der Drossel 4 durch das wiederholte Zünden und Erlöschen der Glimmröhre 2 entstehenden Lichtblitze werden auf eine Fotozelle geleitet. Da diese Lichtblitze stets die glei- che Intensität aufweisen, ist der Fotozellenstrom ebenfalls stets gleich. Das Relais 1 erhält nunmehr bei jedem Impuls, gleich welcher Stärke und Geschwindigkeit, denselben Erregerstrom und steuert seinen Kontakt 10 entsprechend Bild 6

In Bild 8 ist anstelle des Relais 1 beispielsweise der Aufnahmekopf 11 eines Magnetofonbandes 5 eingeschaltet. Der im Zeitraum zwischen Zünden und Löschen der Glimmröhre durch den Aufnahmekopf 11 fliessende Strom magnetisiert im Rhythmus der Zählimpulse das hierzu besonders geeignete magnetische Material des Magnetofonbandes. Die somit gespeicherten Impulse werden durch den Wiedergabekopf 12 abgetastet und über den Verstärker 13 dem Relais 1 zugeführt, welches seinerseits das Zählwerk gemäss Bild 6 anschaltet.

Gemäss Bild 9 wird der zwischen Zünden und Löschen der Glimmröhre 2 entstehende Stromstoss den Ablenksystemen 15 und 16 einer Elektronenstrahlröhre 14 zugeführt. Diese Röhre besitzt eine vielfach unterteilte Anode a-b-c-d usw. und wird derart gesteuert, dass der bei jedem Zählimpuls entstehende Stromstoss über die Ablenksysteme 15-16 den Elektronenstrahl auf die nächstfolgende Anode weiter schaltet. Der konstante Anodenstrom kann somit zur

Zählung und Auswertung verwendet werden.

Bei der in Bild 9 angeordneten Elektronenstrahlröhre lassen sich die einzeln herausgeführten Anoden unmittelbar zur Zählung verwenden. Es werden heute derartige Röhren mit 200 und mehr Einzelanoden hergestellt. Diese Zahl reicht zur Speicherung jeder vorkommenden Achszahl aus. Durch eine zusätzliche Schaltanordnung kann z.B. erreicht werden, dass alle in die Strecke einfahrenden Achsen den Elektronenstrahl in der Reihenfolge a-b-c-d usw. ablenken und die aus der Strecke ausfahrenden Achsen lassen den Strahl in der entgegengesetzten Richtung zurücklaufen. Das Gleis ist frei, solange der Strahl auf der Anode a steht.

Claims (4)

1.) Elektrische Gleisüberwachungseinrichtung in Gestalt einer Vorrichtung zur Zählung von Achsen von Schienenfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zählimpulse durch Aenderung der magnetischen und damit der elektrischen Verhältnisse einer in der Nähe der Schiene angebrachten eisenhaltigen oder eisenfreien Induktivität durch das darüber oder vorbei rollende Rad eines Schienenfahrzeuges erzeugt werden, wobei die Induktivität entweder im Zweig einer gleichstromgespeisten Brückenschaltung liegt oder zusammen mit einer Kapazität einen Reihenschwingkreis oder auch einen Parallelschwingkreis als Zweig einer wechselstromgespeisten Brückenschaltung bildet, oder nur gegebenfalls in Reihenschaltung mit einer Kapazität als Reihenschwingkreis angeordnet ist, der durch Wechselstrom geeigneter Frequenz gespeist wird.

2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von Schwingkreisen anstelle der Induktivitäten auch die Kapazitäten in der Nähe der Schiene angebracht werden und die Zählimpulse durch die Aenderung der elektrischen Verhält- nisse der Kapazität durch das darüber oder vorbei rollende Rad eines Schienenfahrzeuges erzeugt werden.

3.) Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Nähe der Schiene erzeugten Zählimpulse umgewandelt werden in Impulse gleicher Amplitude entweder durch ein mechanisch wirksames Relais oder durch ein elektrisch wirksames Relais z.B. Glimmrelais oder durch Verwendung einer lichtempfindlichen Zelle oder durch die Magnetisierung eines dazu geeigneten magnetischen Materials z.B. Magnetofons oder durch die Ablenkung eines Elektronenstrahls z.B. Elektronenschalters.

4.) Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Nähe der Schiene erzeugten Zählimpulse nach Umwandlung in Impulse gleicher Amplitude zur Zählung entweder in einem mechanisch oder elektrisch wirksamen Zählwerk oder durch die Ablenkung eines Elektronenstrahls verwendet werden.