FAILSAFE CLEAR-TRACK SIGNALLING DEVICE

Abstract: 1. Reliable railway-track-"clear" signalling device for monitoring a section of track, with a transmitter which has a resonant circuit incorporated in blocking oscillator circuitry with regenerative feedback, and with adjoining sections of track activated by different frequencies, and with track section receivers assembled similarly to the transmitters for receiving the modulated signals via frequency-selective filters, characterized in that the blocking oscillator circuits (V17, UE8, UE9, and V7, UE1, UE2 respectively) are each fed at their transmitting and receiving sides via a diode bridge circuit (V12 to V15, and V1 to V4, respectively) and a first ceramic plate condenser (C4 or C1) with two diagonally arranged terminals on each plate covering, whereby an additional transformer (V18) is coupled to the outlet side on the case of the regenerative feedback transmitter (UE10) with each transmitter and this takes effect on an output transformer (UE11/UE12) via which teh operating voltage of the transformer (V18) is also supplied whereas the regenerative feedback transmitter (UE3) of each receiver directly feeds its output transformer (UE4/UE5) in a preferred embodiment of the invention, and that the interposed frequency-selective filter comprises a further transmitter (UE14/UE15) with a safety resistor (R13), a second ceramic condenser (C6) with two diagonally arranged terminals on each plate covering and a frequency throttle (FD).

Description: Sichere Gleisfreimeldeeinrichtung Die Erfindung betrifft eine sichere Gleisfreimeldeeinrichtung näch dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Die Gleise bei Eisenbahnen sind in eine Folge von Gleisund Weichenabschnitte unterteilt. Dies dient zur. Sicherung des Zugbetriebes und zum Überwachen des Betriebsablaufes. Sie werden daraufhin überwacht, ob sie durch Fahrzeuge besetzt oder frei sind Die Gleisabschnitte werden vielfach durch Gleisstromkreise überwacht. Ein Gleisstromkreis besteht aus einer Stromquelle als Sender, der über die Fahrschienen eines Eisenbahngleises einen Empfänger speist. Befindet sich ein Fahrzeug in einem Gleisabschnitt, so wird durch seine Achsen eine niederohmige Verbindung zwischen den Fahrschienen hergestellt. Dadurch gelangt kein Strom mehr in den Empfänger und der Gleisabschnitt wird als besetzt gemeldet. Es gibt mehrere Möglichkeiten, einen Gleisstromkreis in einem Gleisabschnitt zu schaffen. So kann ein-Gleisabschnitt gegenüber seinem Nachbarabschnitt dadurch isoliert werden, dass in beide Fahrschienen Isolierstösse eingebaut werden. An den Isolierstössen befinden sich dann Differentialgleisdrosseln mit mehreren Wicklungen. Zwei dieser Wicklungen, die in Reihe liegen, werden beiderseits der Isolierstösse zwischen die Fahrschienen gelegt und mit ihnen verbunden. Eine weitere Wicklung steht mit einem Sender in Verbindung, während eine weitere Wicklung mit einem Empfänger im benachbarten Gleisabschnitt verbunden ist. Die aus je zwei Wicklungen bestehenden Überbrückungen zwischen den Fahrschienen werden durch Mittelanzapfungen zwischen den Wicklungen miteinander verbunden. Eine andere Möglich- keit besteht darin, einen Gleisstromkreis nur einschienig zu isolieren, d.h. dass eine Fahrschiene durchgehend verschweisst ist, während in der anderen Fahrschiene Isolierstösse eingebaut sind. Auch eine Folge aus zweischienig und einschienig isolierten Gleisstromkreisen kann angewendet werden, wobei die Differentialgleisdrossel beim Übergang von einem zweischienig isolierten Gleisabschnitt zu einem einschienig isolierten Gleisabschnitt derart abgewandelt wird, dass die Überbrückung durch zwei Wicklungen beim einschienig isolierten Gleisstromkreis entfällt und die Mitten- anzapfung beim zweischienig isolierten Gleisstromkreis direkt auf eine-durchgehend verschweisste Fahrschiene des einschienig isolierten Gleisstromkreises geführt wird. Eine weitere Moglichkeit besteht darin, ein Gleis mit durchgehend verschweissten Fahrschienen zu verwenden, wobei die Gleisabschnitte durch elektrische Trennstösse gebildet werden. Es sind auch bereits Tonfrequenzgleisstromkreise zur Freiund Besetztmeldung von Gleisabschnitten an durchgehend geschweissten,Gleisen bekannt. Dabei können die Isolierstösse durch elektrische Trennstösse ersetzt werden. Die Trennung benachbarter Gleisabschnitte erfolgt durch die Wahl verschiedener Tonfrequenzen (Hans Dewald: "Tonfrequenzgleisstromkreise" aus Signal und Draht, 71 (1979), S. 94 - 100). Derartige Tonfrequenzgleisstromkreise erfordern jedoch einen hohen Aufwand und zeigen kein Fail-safe-Verhalten. Die Aufgabe besteht daher darin, eine sichere Gleisfreimeldeeinrichtung zum Überwachen des Gleisabschnittes zu schaffen, die sowohl bei zweischienig als auch einschienig isolierten Gleisstromkreisen als auch bei Gleisstromkreisen mit elektrischen Trennstössen verwendbar ist. Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch die in den Patentansprüchen angegebenen Massnahmen gelöst. Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Als Sender wird eine fail-safe-Schaltung aus Logisafe-Bausteinen (Fig. 1) verwendet. Über Klemmen 1, 2 wird eine Wechselspannung an einen Übertrager mit den Wicklungen Ü6, Ü7 gelegt. Diesem Übertrager ist eine Netzdrossel ND und ein Widerstand'R8 nachgeschaltet. Darauf folgt eine Diodenbrückenschaltung V12, V3, V14, V15, deren abgehende Diagonalpunkte auf einen Transistorsperrschwingerkreis mit Rückkopplungsüber 'trager - führen.- Der Sperrschwingerschaltkreis besteht aus einem Transistor V17, Primärwicklungen Ü8, Ü9 und einer Sekundärwicklung Ü10 eines Übertragers, Widerständen R9, RiO, R11 sowie einem Kondensator C4 zur Stromgegenkopplung. Der Kondensator C4 ist ein Plattenkeramikkondensator mit zwei an jedem Plattenbelag diagonal gegenüber liegend angeordneten Anschlüssen; In der Sperrschwingerschaltung ist ferner noch eine Zenerdiode V16 zur Begrenzung des Stromes angeordnet. Das Steuerpotential für den Sperrschwingerschaltkreis wird über den Widerstand R8 und die Diodenbrückenschaltung ge bildet. Durch den Transistor V17 fliesst, bedingt durch die Spannungsteilung der Widerstände R9, RiO im Basiskreis, zunächst ein kleiner Kollektorstrom. Dieser Strom wird mit Hilfe der als Rückkopplungswicklung wirkenden Wicklung Ü9 im Basiskreis des Transistors schnell vergrössert. Die Höhe der Rückkopplungsspannung bestimmt den maximal möglichen Kollektorstrom. Der Widerstand Ril dient zur Kollektorstrombegrenzung. Ist der Maximalwert erreicht, so wird keine Spannung mehr in die Primärwicklungen Ü8 und Ü9 des Übertragers induziert und der Transistor V17 schaltet in den Sperrzustand. Dabei entsteht eine Rückschlagspannung entgegengesetzter Polarität. Hieraus wiederholt sich periodisch dieser Vorgang, d.h. der Transistor wechseltperiodisch- zwischen den Schaltzuständen "Ein" und "Aus", solange die Versorgungsspannung ansteht. Die Versorgungsspannung wird somit in eine rechteckförmige Impulsspannung umgeformt und auf die Sekundärseite Ü10 des Übertragers übertragen. Mit der Wicklung ÜIO des Übertragers ist ein Verstärker verbunden, der aus einem Transistor V18, einer Diode V19 und einem Widerstand R12 aufgebaut ist. Die Betriebsspannung wird sowohl an den Verstärker als auch an eine Wicklung Ü1! eines weiteren Übertragers gelegt. Parallel zu der Wicklung Üll liegt einwe1terer Kondensator C5. Die Wicklung Ü12 des Übertragers ist über die Klemmen 3, 4 mit den Fahrschienen verbunden. Die'Sender sind so ausgelegt, dass benachbarte Gleisabschnitte mit unterschiedlichen Frequenzen beaufschlagt werden. Zwischen Empfänger und Fahrschiene wird ein selektives Fre- quenzfilter eingeschaltet, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Dieses besteht aus einem Schutzwiderstand R13, einem weiteren Übertrager mit den Wicklungen Ü13, Ü14 und einem weiteren Plattenkeramikkondensator C6 mit zwei an jedem Plattenbelag diagonal gegenüber liegend angeordneten Anschlüssen, sowie einer Filterdrossel FD. In Fig. 3 ist der Empfänger nach der Erfindung dargestellt. Einer Differentialgleisdrossel D - bei Verwendung von Isoliertrennstössen - ist über einen Widerstand R3 eine Diodenbrückenschaltung V1, V2, V3, V4 nachgeschaltet, deren abgehende Diagonalpunkte auf einen Transistorsperrschwingerkreis mit Rückkopplungsübertrager führen. Der Sperrschwingerschaltkreis besteht aus einem Transistor V7, Primärwicklungen Ü1, Ü2 und einer Sekundärwicklung Ü3 eines Übertragers, Widerständen R4, R5, R6 sowie einem Kondensator Ci zur Stromgegenkopplung. Der Kondensator C1 ist ein Patten- keramikkondensator mit zwei an jedem Plattenbelag diagonal gegenüberliegend angeordneten Anschlüssen. In der Sperrschwingerschaltung ist ferner noch eine Zehnerdiode V5 zur Begrenzung des Stromes angeordnet. Mit dem Empfänger ist ein Verstärker, bestehend aus einem Transistor V8, einer Diode V9 und einem Widerstand R7, verbunden. Dabei wird die Betriebsspannung UB an den Verstärker und an die Wicklung Ü4 eines weiteren Übertragers gelegt. Parallel zu der Wicklung Ü4 liegt ein weiterer Kondensator C2. Die Wicklung ÜS des Übertragers ist über Dioden ViO, Vll mit dem Belag eines weiteren Plattenkeramikkondensätors C3 verbunden. Der Mittelabgriff der Wicklung ÜS ist mit dem gegenüberliegenden Plattenbelag des Plattenkeramikkondensators C3 verbunden. Von dem Plattenkeramikkondensator C3 werden die Signale auf ein Stellglied St übertragen. Fig. 4 zeigt die potentialfreie Übertragung der Signale zum Empfanger über einen Lichtsender LS, über Lichtleitfasern L und einen Lichtempfänger LE mit einem Widerstand R8 am Stellglied. In Fig. 5 ist die Übertragung über Kupferkabel dargestellt, bei der im Empfänger kein Betriebsstrom benötigt wird. - Der Kondensator C2 dient zur Abstimmung. Beim Auftreten einer beliebigen Störung an der Schaltungsanordnung, z.B. durch Bauelementeausfall, Kurzschluss oder Unterbrechung kann kein Signal an das Stellglied gelangen. Bei dem Ausfall des Transistors V7 kann die Sperrschwingerschaltung nicht ausschwingen. Bricht einer der Kondensatoren oder C3 an einer beliebigen Stelle, so kann ebenfalls kein Signal zu dem Stellglied gelangen. Das gleiche gilt für Änderungen der Widerstandswerte gegen Null szw. gegen unendlich. Jeder mögliche Fehler (einschliesslich Leitungsunterbrechung)- lässt eine Gleisbesetztmeldung zustande kommen. Zur Vermeidung von fehlerhaften Gleisfreimeldoungen aufgrund sprungartiger Triebstromänderungen und unsymmetrischer Belastung der Gleisdrosseln muss eine Spannungsbegrenzung für die Empfängerschaltung erfolgen. Ferner muss eine Resonanz- abgleich durch den schmalbandigen Frequenzdurchlass vorgesehen werden. Diesem Zweck dient das selektive Frequenzfilter, bei dem bei vorgegebener Höhe der Gleisüberwachungs- spannung eine lineare Übertragung erfolgt, während bei höherer Gleisüberwachungsspahnung der Übertrager im Sättigungsbereich arbeitet. Ein evtl. Bruch der Schiene oder Unterbruch bzw. Kurzschluss der Anschlussdrähte oder Defekt der Bauelemente im Sender oder Empfänger kann keine unerwünschte Freimeldung hervorrufen, da dann die Gleis überwachungsspannung unterbrochen wird (Fail-Safe-Verhalten). Bei Verwendung von einschienig isolierten Gleisstromkreisen wird die Differentialgleisdrossel ersetzt durch die durchgehende Verbindung einer der Fahrschienen. Bei Verwendung von durchgehend verschweissten Schienen wird die Differentialgleisdorssel durch einen elektrischen Trennstoss in Form eines Verbinders -ersetzt.

Claims: Patentansprüche 1. Sichere Gleisfreimeldeeinrichtung zum Überwachen eines Gleisabschnitts, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sender vorgesehen ist, der eine Stromversorgung erhält und der aus einer Diodenbrückenschaltung, einem Plattenkeramik kondensator mit zwei an jedem Plattenbelag diagonal gegenüberliegend angeordneten Anschlüssen und einem Sperrschwingerschaltkreis mit' Rückkopplungsübertrager. besteht und an einen Gleisabschnitt angeschlossen ist, dass vor einem Empfänger ein selektives Frequenzfilter, bestehend aus einem Übertrager mit Schutzwiderstand, einem Plattenkeramikkondensator mit zwei an jedem Plattenbelag diagonal gegenüberliegend angeordneten Anschlüssen und einer Frequenzdrossel geschaltet ist und dass als Empfänger eine Diodenbrückenschaltung, ein Plattenkeramikkonden sator mit zwei an jedem Plattenbelag diagonal gegenüber liegend angeordneten Anschlüssen und ein Sperrschwinger schaltkreis mit Rückkopplungsübertrager vorgesehen ist. 2. Sichere Gleisfreimeldeeinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Rückkopplungsübertrager des Senders und des Empfängers mit Verstärkem verbunden sind. 3. Sichere Gleisfreimeldeeinrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass der Rückkopplungsübertrager des Empfängers mit einem Lichtsender, einem Lichtleit kabel und einem Lichtempfänger verbunden ist. 4. Sichere Gleisfreimeldeeinrichtung nach Patentansprxth 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückkopplungsübertrager des Empfängers über Kupferkabel mit einem Kondensator und einem weiteren Übertrager verbunden ist. 5. Sichere Gleisfreimeldeeinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von mehreren Sendern mindestens zwei verschiedene Frequenzen ausgesendet werden, so dass benachbarte Gleisabschnitte mit verschiedenen Frequenzen gespeist werden. 6. Sichere Gleisfreimeldeeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Isoliertrennstössen zwischen die Fahrschienen eine Diffe rentialgleisdrossel eingeschaltet ist. 7. Sichere Gleisfreimeldeeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von einschienig isolierten Gleisstromkreisen die Differen tialgleisdrossel ersetzt wird durch die durchgehende Verbindung einer der Fahrschienen. 8. Sichere Gleisfreimeldeeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei durchgehend verschweissten Fahrschienen die Differentialgleisdrossel durch einen elektrischen Trennstoss in Form eines Schienenverbinders ersetzt ist.

Inventors: LOTZ, ALFRED, ING.-GRAD., SCHULZ, HANS-JURGEN, ING.-GRAD., Schulz, Hans-Jürgen, Ing.-grad.
Applicants: LICENTIA PATENT-VERWALTUNGS-GMBH
Application year: 1980
Main classification: B61L23
IPC codes: B61L23