EP1623903B1 - Verschlusssystem für Weichen - Google Patents

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EP1623903B1
EP1623903B1 EP05090200A EP05090200A EP1623903B1 EP 1623903 B1 EP1623903 B1 EP 1623903B1 EP 05090200 A EP05090200 A EP 05090200A EP 05090200 A EP05090200 A EP 05090200A EP 1623903 B1 EP1623903 B1 EP 1623903B1
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EP
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clamping
closure
mechanical
opening
switch
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Bernd Bender
Jan Klett
Rolf Robbe
Uwe Sattler
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L5/00—Local operating mechanisms for points or track-mounted scotch-blocks; Visible or audible signals; Local operating mechanisms for visible or audible signals
    • B61L5/10—Locking mechanisms for points; Means for indicating the setting of points

Definitions

  • the invention relates to a closure system for switches according to the preamble of claim 1.
  • Known point drives for example according to DE 1 150 704 B , generally have passively acting fully mechanical closures, such as Kammerspitzenver say or latch locks, on.
  • the operating state can only be detected in the end positions by an electromechanical signal chain.
  • the Auffahrhausen a switch on wrong trips is completely ensured by the shutter mechanism.
  • the invention has for its object to provide a closure system of the generic type, which allows active operation and condition monitoring.
  • the object is achieved with the characterizing features of claim 1.
  • the basic principle of the closure system is that the closure is basically blocked in the idle state and opens only to an active control signal, which is triggered by the electrical means.
  • This closed-circuit principle results in a secure fixation of the end positions the switch blades, wherein the movement of the switch blades during the adjustment process in the desired actuating kinematics corresponding operating states takes place by means of electrical loading of the retaining mechanism.
  • Status messages about the respective position of the switch blades relative to the jaw rails are possible in a simple manner. Thanks to the principle of active actuation of the locking mechanism, it is possible to set up novel point control systems, with the aid of which a wide variety of positioning kinematics can be implemented.
  • the particular advantage is that in connection with track sensors train movements can be reliably detected and then actively influenced as desired. Especially on switches with multiple control points so that wrong-way can be safely controlled.
  • the active switch lock system can be used on railway switches of any design.
  • the retaining mechanism comprises a clamping body, which is pressed by spring force against the conical inner surface of the closure housing and against the slider for the switch blades, so that at the contact areas by Hertzian pressure frictional forces can be transmitted. If an opening force now acts in the opening direction of the slide, the frictional forces due to the wedge effect between the clamping bodies and the conical surface increase in proportion to the opening force. The larger the opening force becomes, the stronger the slider is held.
  • the retaining mechanism is self-reinforcing. Frictional forces are transmitted by Hertzian pressure, which are amplified with increasing opening force and thus increase the opening resistance. In this way, the closure is securely blocked in the rest position. Unintentional opening is virtually eliminated.
  • the locking mechanism leaves unlock only by the electrical means and not by mechanical force.
  • the electrical means which may have a signal generator or a control circuit according to claim 3.
  • electrical means electronic, electromechanical or mechatronic devices are to be subsumed here in the broadest sense.
  • the action on the mechanical fasteners, d. H. the reduction of the bias acting on the clamp body can be based on mechanical, electromagnetic, hydraulic or pneumatic principles of action.
  • FIG. 1a shows a cross-section AA of a closure system according to FIG. 1b.
  • a closure housing 1 with clamping cone 2 surrounds a control or test slide 3.
  • the adjusting or test slide 3 is connected on both sides with switch blades (12a / 12b, Figure 2).
  • switch blades (12a / 12b, Figure 2).
  • the control valve or check valve 3 must be blocked or released.
  • clamping body 4 which are pressed in the blocking or holding state by means of a movable pressure plate 5 and a compression spring 6 against the conical inner surface of the clamping cone 1 and against the control or test slide 3.
  • the compression spring 6 is supported on a fixedly connected to the closure housing 1 counter-plate 7 vis-a-vis the movable pressure plate 5 from.
  • the clamping body 4 and the control or test slide 3 By the pressing forces between the clamping cone 2, the clamping body 4 and the control or test slide 3, the latter is held in its current position. If an opening force now acts in the opening direction of the adjusting or checking slide 3, the Hertzian pressure increases at the contact points of the clamping body 4, as a result of which the frictional forces increase in proportion to the opening force. The closure is thus reliably blocked, ie the control or test slide 3 can not be moved by such mechanical opening forces. If the direction of movement is to be released, a signal is transmitted via a signal transmitter or a control device 8 via a signal conductor 9 to a setting actuator 10, which eliminates the clamping effect of the clamping body 4 by retracting the movable pressure plate 5.
  • the signal line can be electrical / electronic, mechanical, hydraulic or pneumatic.
  • the adjusting actuator 10, which changes the position of the pressure plate 5, can act mechanically, electromagnetically, hydraulically or pneumatically.
  • the clamping body 4 are formed as balls. Conceivable, however, are a variety of geometries and arrangements, such as cylindrical rollers, wedges or levers. Such active shutters can be interpreted as mechanical switches that combine to more or less complex circuits can be, so that different states of motion are targeted and safe to produce.
  • Figure 2 illustrates an outer closure variant with closures 11a and 11b of Figure 1.
  • the slider 3 is rigidly connected to the two adjustable switch blades 12a and 12b.
  • the switch blades 12a and 12b are externally connected to adjusting rods 13a and 13b, which fixedly arranged cheek rails 14a and 14b extend through slidably and at the free ends of the closures attack 11a and 11b.
  • the desired direction of movement is blocked or opened at the two switch blades 12a and 12b by corresponding circuits of the active shutters 11a and 11b.
  • FIG. 3 illustrates an active closure system as an inner closure.
  • the control or test slide 3 is centrally blocked or released in the desired direction of movement.
  • the jaw rails 14a and 14b are fixed on a shutter 15.
  • the position of the movable switch tongue 12a and 12b is determined via the control slide 3, which is blocked by the oppositely connected active inner closures 11c and 11d depending on the desired actuating kinematics or released in a direction of movement.
  • the desired positioning kinematics and the passive Auffahriana be on wrong trips also brought about here by a signal generator or a control device 8 via a signal conductor 9 active.

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  • Push-Button Switches (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verschlusssystem für Weichen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bekannte Weichenantriebe, beispielsweise gemäß DE 1 150 704 B , weisen in der Regel passiv wirkende vollmechanische Verschlüsse, beispielsweise Kammerspitzenverschlüsse oder Klinkenverschlüsse, auf. Der Betriebszustand lässt sich nur in den Endlagen durch eine elektromechanische Signalkette detektieren. Zur Weichenzunge und zum Weichenantrieb besteht eine mechanische Kopplung, wobei die Betätigung des Verschlusses durch mechanische Zwangsführung erfolgt. Auch die Auffahrbarkeit einer Weiche bei Falschfahrten wird vollständig durch die Verschlussmechanik sichergestellt.
  • Aus der DE 1 530 444 A1 ist eine Stellvorrichtung für Straßenbahnweichen mit mechanischer Verriegelung und elektrischer Entriegelung bekannt. Ein ungewolltes Öffnen des Verschlusses ist auch bei relativ geringer Krafteinwirkung nicht ausgeschlossen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verschlusssystem der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, das eine aktive Betätigung und Zustandsüberwachung ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Grundprinzip des Verschlusssystems besteht darin, dass der Verschluss im Ruhezustand grundsätzlich blockiert ist und nur auf ein aktives Stellsignal, das durch die elektrischen Mittel ausgelöst wird, öffnet. Durch dieses Ruhestromprinzip ergibt sich eine sichere Fixierung der Endlagen der Weichenzungen, wobei die Bewegung der Weichenzungen während des Stellvorgangs in den der gewünschten Stellkinematik entsprechenden Betriebszuständen mittels elektrischer Beaufschlagung des Festhaltemechanismus erfolgt. Dabei sind Zustandsmeldungen über die jeweilige Lage der Weichenzungen relativ zu den Backenschienen auf einfache Weise möglich. Durch das Prinzip der aktiven Betätigung der Festhaltemechanik lassen sich neuartige Weichenstellsysteme aufbauen, mit deren Hilfe verschiedenste Stellkinematiken realisierbar sind. Dabei besteht der besondere Vorteil darin, dass in Verbindung mit Gleissensoren Zugfahrten sicher detektiert und anschließend wie gewünscht aktiv beeinflusst werden können. Insbesondere an Weichen mit mehreren Stellpunkten können damit auch Falschfahrten sicher beherrscht werden. Das aktive Weichenverschlusssystem kann an Eisenbahnweichen jedweder Bauform zum Einsatz kommen. Beispielsweise ist die Realisierung des aktiven Verschlusssystems in Außen- und Innenverschlusskonzepten problemlos möglich. Die Festhaltemechanik umfasst einen Klemmkörper, der mittels Federkraft gegen die keglige Innenfläche des Verschlussgehäuses und gegen den Schieber für die Weichenzungen gepresst wird, so dass an den Kontaktbereichen durch Hertzsche Pressung Reibkräfte übertragen werden können. Wirkt jetzt eine Öffnungskraft in Öffnungsrichtung des Schiebers, so wachsen die Reibungskräfte durch Keilwirkung zwischen den Klemmkörpern und der Kegelfläche proportional mit der Öffnungskraft an. Je größer die Öffnungskraft wird, desto stärker wird der Schieber festgehalten.
  • Die Festhaltemechanik ist selbstverstärkend ausgebildet. Dabei werden durch Hertzsche Pressung Reibkräfte übertragen, die bei zunehmender Öffnungskraft verstärkt werden und somit den Öffnungswiderstand erhöhen. Auf diese Weise wird der Verschluss in der Ruhelage sicher blockiert. Ein ungewolltes Öffnen ist quasi ausgeschlossen. Die Festhaltemechanik lässt sich nur durch die elektrischen Mittel und nicht durch mechanische Krafteinwirkung entriegeln.
  • Für den Klemmkörper sind diverse Ausführungsformen vorstellbar, von denen einige in Anspruch 2 aufgezählt sind. Bei der Hebelausführung könnte dieser per Federkraft in rillenförmige Vertiefungen des Schiebers eindrückbar sein, wobei die elektrischen Mittel zur Entriegelung auf die Feder einwirken.
  • Zum Öffnen des Verschlusses dienen die elektrischen Mittel, die gemäß Anspruch 3 einen Signalgeber oder eine Steuerschaltung aufweisen können. Unter elektrischen Mitteln sollen hier elektronische, elektromechanische oder mechatronische Einrichtungen im weitesten Sinne subsummiert sein. Die Einwirkung auf die mechanischen Verschlusselemente, d. h. die Reduzierung der auf den Klemmkörper wirkenden Vorspannung, kann auf mechanischen, elektromagnetischen, hydraulischen oder pneumatischen Wirkprinzipien basieren.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1a/1b
    eine Ausführungsform eines aktiven, selbstverstärkenden Weichenverschlusses,
    Figur 2
    ein Außenverschlusssystem und
    Figur 3
    ein Innenverschlusssystem.
  • In Figur 1a ist ein Querschnitt A-A eines Verschlusssystems gemäß Figur 1b dargestellt. Es ist ersichtlich, dass ein Verschlussgehäuse 1 mit Klemmkegel 2 einen Stell- oder Prüfschieber 3 umschließt. Der Stell- oder Prüfschieber 3 ist beidseitig mit Weichenzungen (12a/12b, Figur 2) verbunden. Je nach Betriebszustand muss der Stell- oder Prüfschieber 3 blockiert oder freigegeben werden. Innerhalb des Verschlussgehäuses 1 befinden sich Klemmkörper 4, die im Blockier- oder Festhaltezustand mittels einer beweglichen Druckplatte 5 und einer Druckfeder 6 gegen die keglige Innenfläche des Klemmkegels 1 und gegen den Stell- oder Prüfschieber 3 gepresst werden. Die Druckfeder 6 stützt sich an einer fest mit dem Verschlussgehäuse 1 verbundenen Gegenplatte 7 vis-a-vis der beweglichen Druckplatte 5 ab. Durch die Presskräfte zwischen dem Klemmkegel 2, dem Klemmkörper 4 und dem Stell- oder Prüfschieber 3 wird letzterer in seiner momentanen Position festgehalten. Wirkt jetzt eine Öffnungskraft in Öffnungsrichtung des Stell- oder Prüfschiebers 3, vergrößert sich an den Kontaktpunkten des Klemmkörpers 4 die Hertzsche Pressung, wodurch die Reibungskräfte proportional mit der Öffnungskraft ansteigen. Der Verschluss wird folglich sicher blockiert, d. h. der Stell- oder Prüfschieber 3 lässt sich durch derartige mechanische Öffnungskräfte nicht bewegen. Soll die Bewegungsrichtung freigegeben werden, so wird über einen Signalgeber bzw. eine Steuereinrichtung 8 ein Signal über einen Signalleiter 9 an einen Stellaktuator 10 gegeben, der durch Zurückziehen der beweglichen Druckplatte 5 die Klemmwirkung der Klemmkörper 4 aufhebt. Die Signalleitung kann elektrisch/elektronisch, mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Der Stellaktuator 10, der die Lage der Druckplatte 5 verändert, kann mechanisch, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch wirken. Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Klemmkörper 4 als Kugeln ausgebildet. Denkbar sind jedoch eine Vielzahl von Geometrien und Anordnungen, beispielsweise zylindrische Walzen, Keile oder Hebel. Derartige aktive Verschlüsse können als mechanische Schalter interpretiert werden, die zu mehr oder weniger komplexen Schaltungen kombiniert werden können, so dass verschiedene Bewegungszustände gezielt und sicher herstellbar sind.
  • Figur 2 veranschaulicht eine Außenverschlussvariante mit Verschlüssen 11a und 11b nach Figur 1. Der Schieber 3 ist mit den beiden verstellbaren Weichenzungen 12a und 12b starr verbunden. Die Weichenzungen 12a und 12b sind außenseitig mit Stellstangen 13a und 13b verbunden, welche fest angeordnete Backenschienen 14a und 14b verschiebbar durchragen und an deren freie Enden die Verschlüsse 11a und 11b angreifen. Nach dem oben beschriebenen Arbeitsprinzip wird an den beiden Weichenzungen 12a und 12b durch entsprechende Schaltungen der aktiven Verschlüsse 11a und 11b jeweils die gewünschte Bewegungsrichtung blockiert oder geöffnet. Im Falle einer Falschfahrt wird diese durch Sensoren vor der Weiche erkannt und der für das passive Auffahren der Weiche notwendige Schaltzustand der Verschlüsse 11a und 11b durch den Signalgeber bzw. die Steuereinrichtung 8 aktiv herbeigeführt. Nach passiver Umstellung der Weiche wird diese dann in der neuen sicheren Endlage verriegelt.
  • Figur 3 veranschaulicht ein aktives Verschlusssystem als Innenverschluss. Bei dieser Bauform wird der Stell- oder Prüfschieber 3 zentral blockiert oder in der gewünschten Bewegungsrichtung freigegeben. Bei diesem System sind die Backenschienen 14a und 14b auf einer Verschlussschwelle 15 fixiert. Die Lage der beweglichen Weichenzunge 12a und 12b wird über den Stell- oder Prüfschieber 3 bestimmt, der durch die entgegengesetzt verschalteten aktiven Innenverschlüsse 11c und 11d je nach gewünschter Stellkinematik blockiert oder in einer Bewegungsrichtung freigegeben wird. Die gewünschte Stellkinematik und die passive Auffahrbarkeit bei Falschfahrten werden auch hier durch einen Signalgeber bzw. eine Steuereinrichtung 8 über einen Signalleiter 9 aktiv herbeigeführt.

Claims (3)

  1. Verschlusssystem für Weichen mit relativ zu festen Backenschienen (14a, 14b) bewegbaren Weichenzungen (12a, 12b),
    gekennzeichnet durch
    mechanische Mittel zum Festhalten der Weichenzungen (12a, 12b) und elektrische Mittel zum Öffnen der mechanischen Mittel, wobei die mechanischen Mittel ein Verschlussgehäuse (1) mit einem Klemmkegel (2) aufweisen, der einen mit den Weichenzungen (12a, 12b) verbundenen Stell- oder Prüfschieber (3) umgreift und mindestens einen Klemmkörper (4) aufnimmt, der im Festhaltezustand mittels einer federbeaufschlagten Druckplatte (5) gegen die Innenfläche des Klemmkegels (2) und gegen den Stell- oder Prüfschieber (3) gepresst wird, wobei die Klemmwirkung im Öffnungszustand mittels der elektrischen Mittel, die eine Zurückziehen der Druckplatte (5) bewirken, aufgehoben wird.
  2. Verschlusssystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Klemmkörper (4) als Kugel, zylindrische Walze, Keil oder Hebel ausgebildet ist.
  3. Verschlusssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die elektrischen Mittel einen Signalgeber oder eine Steuerschaltung (8) aufweisen.
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