TRACK CIRCUIT WITH OR WITHOUT INSULATED JOINTS FOR RAILWAY SYSTEMS

Abstract: The circuit is connected to an AC voltage source (5) and is equipped at the end with connection terminals (8, 9) for tapping off the AC voltage and for displaying the free or occupied state. In order to generate a dynamic signal at the end of the track circuit, a circuit arrangement is in the form of a series circuit of a low-impedance resistor RAP and a periodically actuable switch (10) for the periodic varying (modulation) of the amplitudes of the AC voltage having a frequency which is lower than this AC voltage and a device which compares the amplitude change of the AC voltage with a threshold value voltage and displays it is provided at one point of the track section. By means of the aforesaid configuration, track sections with lengths greater than 1GK can be monitored and also the respective state of the ballast can be displayed. <IMAGE>

Description: Gleisstromkreis mit oder ohne Isolierstösse für Eisenbahnanlagen Die Erfindung betrifft einen Gleisstromkreis mit oder ohne Isolierstösse für Eisenbahnanlagen, bei dem der Anfang des zu überwachenden Gleisabschnittes mit einer Wechselspannungsquelle über Anschluss klemmen verbunden ist und am Ende des Gleisabschnittes der Länge 1GK die noch vorhandene Wechselspannung abgegriffen und zur Anzeige des Frei- oder Besetzt-Zustandes verwendet wird. Bei den bekannten Gleisstromkreisen vorgenannter Art, wird der Frei- oder Besetzt-Zustand aus der Amplitude der am Ende des Gleisabschnittes messbaren Gleisspannung UG abgeleitet. Bei der Einspeisung einer Spannung a mit der Fre- quenz fGK in das als Leitung wirkende Gleis sinkt die Amplitude der Spannung mit wachsender Länge 1GK des Gleisstromkreises infolge der durch das Gleis und die Bettung gegebenen Längs- und Querdämpfung im Frei-Zustand des Gleisabschnittes kontinuierlich ab, so dass am Ende des Gleisabschnittes noch die Gleis spannung G vorhanden ist. Im Besetzt-Zustand führen die in den Gleisabschnitt einlaufenden Achsen zu einem Kurzschluss* so dass am Ende des Gleises praktisch keine Gleisspannung UG vorhanden ist. Die im Frei-Zustand am Ende des Gleisabschnittes messbare Spannung ist abhängig von dem Zustand der Bettung des Gleisabschnittes. Bei schlechtester Bettung ergibt sich im Frei-Zustand des Gleisabschnittes die kleinste Gleisspannung UGsF, während bei bester Bettung am Ende des Gleisstromkreises im Frei-Zustand die grösste Gleisspannung UGgF auftritt. Führen im Besetzt-Zustand die in den Gleisabschnitt einlaufenden Achsen nicht zu einem vollständigen Kurzschluss, so ist am Ende des Gleisabschnittes die Gleisspannung UG nicht gleich Null, sondern bei bester Bettung tritt der relativ grosse Spannungswert UGgB und bei schlechter Bettung der wesentlich kleinere Spannungswert UGsB auf. Um durch die Spannungsmessung am Ende des Gleisstromkreises feststellen zu können, ob der Gleisabschnitt frei oder besetzt ist, muss von ungünstigsten Verhältnissen ausgegangen werden, d.h. es muss noch eine hinreichende Differenz zwischen den im Frei- bzw. Besetzt Zustand auftretenden geringsten Spannungen feststellbar sein. Somit ergibt sich ein spannungsmässiger Ar beitsbereich A=UGsF-UGgB UcsB mit einer innerhalb dieses Arbeitsbereiches liegenden Vergleichsspannung, die im folgenden auch als Schwellwertspannung US bezeichnet wird. Da die bei schlechter Bettung im Frei-Zustand messbare Spannung UGsF und die im Besetzt-Zustand bei guter Bettung messbare Spannung UG nicht nur mit zunehmender Länge des Gleisabschnittes kleiner werden, sondern die Spannung UGsF schneller abnimmt als die Spannung UGgB, wird der Arbeitsbereich A mit zunehmender Länge des Gleisabschnittes bzw. des Gleisstromkreises immer kleiner und erreicht schliesslich den Wert A=D. Hierdurch wird die theoretische Grenzlänge des Gleisabschnittes bestimmt, bei der allerdings keine Messung mehr möglich ist. In der Praxis muss stets ein endlicher, d.h. auswertbarer Arbeitsbereich A vorhanden sein, der nur dann gegeben ist, wenn UGsF hinreichend grösser ist als Um die wirksamen Längen von Gleisstromkreisen zu vergrössern ist es bekannt, den Dämpfungskoeffizienten d: des als Leitung wirkenden Gleises durch laufende Parallelschaltung von Kondensatoren zu dem Gleis, beispielsweise in Abständen von 100 m herabzusetzen und bei isolierstosslosen Gleisstromkreisen mit möglichst niedrigen Frequenzen zu arbeiten. Gleisstromkreise mit parallel geschalteten Kondensatoren zwischen den Gleisen arbeiten nur zuverlässig, wenn keine Unterbrechung in den Zuleitungen und Anschlüssen der Kondensatoren auftreten. Eine andere Möglichkeit zur Vergrösserung der Länge der zu überwachenden Gleisabschnitte besteht darin, mehrere kürzere Gleisstromkreise in Kaskade zu schalten, jedoch stellt dies eine schaltungstechnisch sehr aufwendige Lösung dar. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleisstromkreis der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass Gleisabschnitte wesentlich grösserer Länge überwacht und zudem auch der Zustand der Bettung kontinuierlich angezeigt werden kann. Zur Lösung vorstehender Aufgabe ist der eingangs genannte Gleisstromkreis so ausgebildet, dass zur Erzeugung eines dynamischen Signals im Zuge des Gleisabschnittes zwischen den Gleisen eine Schaltungsanordnung, bestehend aus einer Reihenschaltung eines niederohmigen Widerstandes und eines periodisch betätigbaren Schalters zur periodischen Änderung (Modulation) der Amplituden der Wechselspannung mit einer im Vergleich zur Wechselspannung wesentlich geringeren Frequenz und eine die Amplitudenänderung dieser Wechselspannung mit der bei bester Bettung und im Besetzt- Zustand beim Öffnen und Schliessen des Schalters am Ende des Gleisabschnittes auftretenden Amplituden änderung vergleichende sowie anzeigende Einrichtung vorgesehen sind. Die periodische Änderung bzw. Modulation der Amplituden der am Ende des Gleisabschnittes abnehmbaren Wechselspannung hat zur Folge, dass die am Ende des Gleisabschnittes abgreifbaren Absolut-Werte der Wechselspannung durch die Modulation mit Hilfe des periodisch betätigbaren Schalters unterschiedlichge Amplituden änderungen erfahren und dass ein Vergleich dieser unterschiedlichen Amplitudenänderung als Kriterium für die Feststellung des Frei- oder Besetzt-Zustandes des Gleisabschnittes auswertbar ist. Es kommt somit nicht mehr darauf an, dass die bei schlechtester Bettung und dem Frei-Zustand abgreifbare Spannung UGsF grösser ist, als die bei guter Bettung und dem Besetzt-Zustand abgreifbare Spannung UGgB, um einen auswertbaren Arbeitsbereich A zu haben, sondern der neue Gleisstromkreis ermöglicht eindeutige Anzeigen des Besetztbzw. Frei-Zustandes des Gleisabschnittes in Abhängigkeit von den Absolut-Werten der beiden vorgenannten Spannungen bis zu einer Länge des Gleisabschnittes, bei dem die Amplitudenänderungen dieser Spannungen sich nicht mehr signifikant genug voneinander unterscheiden. Der neue Gleisstromkreis kann mit einer Wechselspannung von beispielsweise 100 Hz bis zu einigen kHz betrieben werden. Wichtig ist, dass in Abhängigkeit von der Frequenz der Wechselspannung die periodische Änderung der Amplituden durch die periodische Betätigung des Schalters mit einer Frequenz erfolgt, die mindestens etwa um den Faktor 10 kleiner ist als die Frequenz der Wechselspannungsquelle. Der niederohmige Widerstand muss etwa die Grössenordnung des Achswiderstandes aufweisen. Durch das Schliessen des periodisch betätigbaren Schalters wird der Besetzt-zustand des Gleises in etwa simuliert bzw. der Besetzt-Zustand am Ende des Gleisabschnittes nachgebildet. Im Frei-Zustand des zu überwachenden Gleisabschnittes tritt bei periodischer Betätigung des Schalters mit der Frequenz fsch das dynamische Signal mit der Amplitudenänderung tUGF auf, während im Besetzt-Zustand, in dem das Gleis durch die eingelaufenen Achsen praktisch kurzgeschlossen ist, beim Parallelschalten des niederohmigen Widerstandes die Amplitudenänderung jUGB erzeugt wird, die verschwindend klein ist, so dass durch einen Vergleich der Amplitudenänderung mit einer sehr niedri gen Schwellwertspannung Us der Frei-Zustand fur+UGF GF grösser als US und der Besetzt-Zustand fürss UGF kleiner GF als Us auch bei sehr grosser Länge des Gleisstromkreises und grossen Schwankungen des Bettungswiderstandes einwandfrei unterschieden werden kann. Die Schwellwertspannung Us wird dabei bestimmt durch die bei bester Bettung im Besetzt-Zustand beim Öffnen und Schliessen des Schalters am Ende des Gleisabschnittes auftretende Amplitudenänderung. Aus der im Frei-Zustand auftretenden Amplitudenänderung kann gleichzeitig laufend der Zustand der Bettung überwacht werden, da die Amplitudenänderung mit besser werdender Bettung zunimmt und umgekehrt. Die Schaltungsanordnung zur periodischen Änderung der Amplituden der Wechselspannung kann an jeder Stelle zwischen dem Anfang und Ende des Gleisabschnittes angeordnet sein. Zweckmässig wird sie jedoch gemäss Anspruch 2 am Ende des Gleisabschnittes angeordnet. Hierdurch wird die Installation vereinfacht, da keine besondere längs des Gleisabschnittes verlaufende Verbindungsleitungen erforderlich sind. Um die mit der Schaltfrequenz ablaufende Amplituden änderung der am Ende des zu überwachenden Gleisabschnittes vorhandenen Gleisspannung UG zu erfassen und der Anzeigeeinrichtung zuzuleiten, sind verschiedene Schaltungsanordnungen möglich, die in den Ansprüchen 3 bis 7 wiedergegeben sind. Während sich bei einer Anordnung gemäss Anspruch 3 die am Ende des Gleisstromkreises als Hüllkurve einer amplitudenmodulierten Schwingung auftretende Amplitudenänderung UG=f(t) unmittelbar durch die Demodulation der Gleisspannung UG=f(t) als für die Anzeige auswertbare Grösse ergibt, kann sie entsprechend den Ansprüchen 4 bis 6 auch erst nach Gleichrichtung oder Umsetzung in einen anderen Frequenzbereich ausgewertet werden. Gemäss dem Anspruch 7 ist für die Auswertung der Amplitudenänderung als Bezugsgrösse keine konstantejSchwell wertspannung Us vorgesehen, sondern die Schwellwertspannung ist bei dieser Ausführung eine sich periodisch linear ändernde Vergleichsspannung mit einer Frequenz fast, die sich beispielsweise sägezahnförmig ändert, so dass mit der Schwellwertspannung US=f(t) der gesamte Bereich der Gleisspannung UG laufend periodisch abgetastet wird. Die Anzahl n der Wechsel zwischen der Frei- und Besetzt-Anzeige ist ein Mass für die Amplitudenänderung, die ihrerseits wiederum das Kriterium für die Frei- bzw. Besetzt-Anzeige darstellt. Unter Beibehaltung der Auswertung gemäss den Ansprüchen 3 bis 7 ist eine weitere Variante des Gleisstromkreises nach Anspruch 8 möglich. Anhand der Zeichnung wird ein Beispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Gleisstromkreis mit Isolierstössen und am Ende vorgesehener Schaltungsanordnung, Fig. 2 den Verlauf der Gleisspannungen UG in Abhän gigkeit von der Länge des Gleisabschnittes 1GK im Frei- und Besetzt-Zustand für zwei verschiedene Gleisbettungen, Fig. 3a entsprechend Fig. 1 einen Gleisstromkreis bekannter Art nach Einlaufen einer Achse, Fig. 3b die Gleisspannung UG am Ende des Gleisstrom kreises nach Fig. 3a beim Durchlaufen einer Achse, Fig. 3c den zeitlichen Verlauf der Amplitudenände rung der Gleisspannung UG eines freien Gleis stromkreises gemäss Fig. 1 bei guter und schlech ter Bettung, Fig. 3d eine Darstellung gemäss Fig. 3c bei besetztem Gleisstromkreis Fig. 4a eine erste Auswertschaltung für den Gleis stromkreis durch Demodulation der Gleisspan nung UG, Fig. 4b eine weitere Schaltung für die Auswertung der Gleisspannung U G mit Hilfe einer mit der Schaltfrequenz fisch arbeitenden Anordnung, Fig-. 4c eine Schaltung zur Auswertung der Gleisspan nung UG mit Hilfe einer Gleichrichteranordnung, Fig. 5 eine Schaltung zur Auswertung der Gleisspan nung UG mit Hilfe einer Anordnung zum Heraus filtern einer Grundschwingung aus dem Verlauf der modulierten Wechselspannung, Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Auswer tung der Gleisspannung UG in Verbindung mit einer linear ansteigenden Schwellwertspan nung, Fig. 7 die Schaltungsanordnung zur Auswertung der Gleisspannung UG nach dem Schaltschema der Fig. 6 mit Hilfe eines Abtastgenerators. Der in der Fig. 1 wiedergegebene Gleisstromreis weist eine Länge 1GK auf. Die Schienen 1 und 2 dieses Gleisstromkreises erstrecken sich von den Isolierstössen 3 bis zu den Isolierstössen 4. Im Bereich der Isolierstösse 3 ist zwischen den Schienen 1 und 2 eine Wechselspannungsquelle 5 vorgesehen, welche eine Wechselspannung mit der Amplitude UA und der Frequenz fGK über einen Widerstand 6 in den Gleisstromkreis einspeist, bei welchem die Schienen 1 und 2 als stromführende Leiter dienen. In dem Schaltbild ist zwischen den Schienen 1 und 2 ein Widerstand 7 dargestellt, welcher in Abhängigkeit von dem Bettungsleitwert G B eine unterschiedliche Grösse einnehmen kann. Der Dämpfungskoeffizient CE des Gleises und der Wellen- widerstand Z L des Gleises hängen in ihrer Grösse von dem vorgenannten Bettungsleitwert G B ab, für den bei guter Bettung der auf die Längeneinheit bezogene Wert G Bug0,1 S/km und bei schlechter Bettung der Wert G Bs 0,7 S/km in Betracht kommen. In dem dargestellten Beispiel der Fig. 1 sind am Ende der Schienen 1 und 2 Anschlussklemmen 8 und 9 vorgesehen für den Abgriff der an diesem Ende der Schienen noch vorhandenen Gleisspannung UG der Frequenz fGK. Parallel zu diesen Klemmen 8 und 9 ist eine Reihenschaltung aus einem niederohmigen Widerstand RAp mit einem Schalter 10 vorgesehen, welcher in Richtung des Doppelpfeiles betätigt wird und mit einer Schalt frequenz sch öffnet und schliesst. Der niederohmige Widerstand RAp hat etwa die Grössenordnung des Achswiderstandes eines in den Gleisabschnitt einfahrenden Zuges. Z.Zt. wird mit einem Achswiderstand in der Grössenordnung von 0,5 bis 1 Ohm gerechnet. Bei geschlossenem Schalter 10 wird somit etwa der Besetzt-Zustand des Gleisstromkreises nachgebildet. Durch den dabei angeschalteten Widerstand RAp zwischen den Anschlussklemmen 8 und 9 des Gleisstromkreises ergibt sich demgemäss auch eine Gleisspannung UG, deren Amplitude angenähert dem Besetzt-Zustand des Gleisstromkreises entspricht. Ist der Gleisstromkreis frei, so ist bei abgeschaltetem Widerstand RAp, also bei geöffnetem Schalter 10, die Amplitude der Gleisspan nung UG um die AmplitudenänderungA UGF grösser als bei angeschaltetem Widerstand RAp, so dass sich in dem dargestellten Zustand der im rechten Teil der Fig. 1 wiedergegebene zeitliche AblaufdUGF=f(t) ergibt. Da die Amplitudenänderung auch abhängig ist von der Gleisbettung, ergeben sich bei guter Bettung des Glei ses relativ grosse Amplitudenänderungen AUGF F und bei schlechter Bettung entsprechend geringere Werte für tUGF, wie auch aus der Fig. 3c ersichtlich ist. Diese zeigt im rechten Teil die Schaltung nach Fig. 1 bei offenem und geschlossenem Schalter 10 und im linken Teil die unterschiedlichen Amplitudenänderungen für gute Bettung G Bg und schlechte Bettung G Bs im Frei Zustand des Gleisabschnittes. Ist der Gleisstromkreis besetzt, dann ist bereits entsprechend dem Widerstand der eingelaufenen Achsen die Amplitude der Gleisspannung UGB sehr klein, so dass beim Anschalten des Widerstandes RAp kaum noch eine Amplitudenänderung AUGB der Gleisspannung auf- tritt. Dies ergibt sich auch aus der Fig. 3d, welche im rechten Teil einen Abschnitt der Schaltung nach Fig. 1 bei in den Gleisstromkreis eingelaufener Achse mit dem Achswiderstand R A und den verschiedenen Stellungen des Schalters sowie die zugehörigen Gleisspannungen UG im linken Teil der Figur in Abhängigkeit von der Zeit wiedergibt. Man erkennt, dass im Besetzt-Zustand des Gleises die Amplitudenänderung AU GAB infolge der Schalterbetätigung nur sehr gering ist, und zwar sowohl bei guter Bettung G Bg' als auch bei schlechter Bettung G Bs Aus dem unterschiedlichen Verlauf der Gleisspannung UG gemäss dem Bettungszustand des Gleises ist zu entnehmen, dass die erfindungsgemäss vorgesehene Ausbildung des Gleisstromkreises eine Auswertung durch Erfassen der Amplitudenänderung mit Hilfe des Belastungswiderstandes RAp über wesentlich grössere Längen 1GK ermöglicht, als dies bisher der Fall war. Die Gleisspannung ändert sich über die Länge 1GK des Gleisstromkreises, d.h. über die Länge des Gleisabschnittes bei Annahme des angepassten Zustandes entsprechend der Funktion UG=UA.e GK. Da der Dämpfungskoeffizient i von dem Bettungszustand des Gleises abhängig ist, ergeben sich unterschiedliche Kurvenverläufe für die Gleisspannung UG. In der Fig. 2 sind aufgetragen die Gleisspannungen UG bei Bettungsleitwerten von G =0,1 S/km und G =0,7 S/km, wie sie den Grenzwerten in der Praxis entsprechen, wobei der Verlauf von UG im Frei-Zustand durch den Index BgF bzw. BsF, und im Besetzt-Zustand durch den jeweiligen Index BgB bzw. BsB gekennzeichnet ist. Der Arbeitsbereich der bisher bekannten Gleisstromkreise liegt zwischen den beiden in der Fig. 2 mit einer Schraffur versehenen Kurven. Dabei ist für die Länge 11 der entsprechende Arbeitsbereich A mit der zugehörigen Schwellwertspannung Us als Mittelwert zwischen den Spannungen UGsF und UggB eingezeichnet. Die bisherige Arbeitsweise des Gleisstromkreises setzt eine höhere Spannung UGsF gegenüber der anderen Spannung UGgB voraus, um bei einem Vergleich mit der Schwellwertspannung U5 eine eindeutige Aussage über den Frei- bzw. Besetzt-Zustand des Gleises bei jedem Bettungszustand im Bereich der angegebenen Bettungsleitwerte sicherzustellen. Der Arbeitsbereich A wird mit zunehmender Länge 1GK des Gleisabschnittes kleiner und wird an der Kreuzungsstelle der schraffierten Kurven gleich Null. Die der Kreuzungsstelle zugeordnete Länge 1A 0 ist als theoretischer Grenzwert für die Länge der Gleisstromkreise anzusehen, welche mit den bekannten Schaltungen überwacht werden kann. In der Praxis ist dieser Grenzwert jedoch deshalb nicht erreichbar, weil ein Vergleich der den Arbeitsbereich bestimmenden Spannungen mit der Schwellwertspannung Us erforderlich ist, wobei dieser Vergleich zu signifikanten Über- bzw. Unterschreitungen, der durch die schraffierten Kurven bestimmten Werte führen muss. Wird dagegen die Amplitudenänderung durch die Einund Abschaltung eines dem Achswiderstand etwa entsprechenden Widerstandes am Ende des Gleisstromkreises vorgenommen, so ergeben sich noch eindeutige Auswertungsergebnisse, wenn die Gleisstromkreislänge 1GK über den Schnittpunkt der in der Fig. 2 schraffierten Kurven hinausgeht. Geht man davon aus, dass der genannte Widerstand RAp am Ende des Gleisstromkreises dem Achswiderstand entspricht, so ergeben sich bei einer Länge 11 des Gleisstromkreis es bei guter Bettung im Frei-Zustand Ampli tudenänderungen tUGgF und bei schlechter Bettung von tUGsF, wie sie bei der Länge 11 in der Fig. 2 eingetragen sind. Bei der Länge 12 des Gleisstromkreises, also im Bereich nach dem Kreuzungspunkt der schraffiert wiedergegebenen Kurven, sind die Amplitudenänderungen zwar kleiner geworden, jedoch ist ersichtlich, dass es sich dabei noch um deutlich auswertbare Änderungen handelt, wie dies auch aus der Fig. 3c klar hervorgeht. Im Rechten Teil der Fig. 2 ist der Bereich der Grenzlänge für den Gleisstromkreis wiedergegeben, bis zu dem durch die Auswertung der Amplitudenanderung gemäss der Fig. 1 der Frei- oder Besetzt-Zustand festgestellt werden kann. In diesem Teil der Fig. 2 ist zu dem Verlauf der Gleisspannung bei guter Bettung und im Besetzt-Zustand in ausgezogener Linie der Spannungsverlauf bei geöffnetem Schalter 10 und in gestrichelter Linie bei geschlossenem Schalter 10 wiedergegeben. Es ist erkennbar, dass bei geschlossenem Schalter 10 und guter Bettung im Besetzt-Zustand durch das Öffnen und Schliessen des Schalters lO eine Amplitudenänderung von tUGgB auftritt, und dass bei dieser Grenzlänge des Gleisstromkreises bei schlechter Bettung und im Frei-Zustand durch das Öffnen und Schliessen des Schalters 10 eine Amplitudenänderung AUGsF auftritt. In dem Grenzbereich sind die beiden vorgenennten Amplitudenänderungen etwa gleich gross, so dass unter ungünstigsten Verhältnissen nicht mehr der Besetzt- oder Frei-Zustand des Gleisabschnittes fest gestellt werden kann. Der Wert jUGgB, welcher durch entsprechende Wahl des Widerstandes RAp so klein wie möglich gehalten werden sollte, übernimmt die Funktion eines von einem Arbeitsbereich A unabhängigen Schwellwertes. Für alle über diesem Schwellwert liegenden, durch das Öffnen und Schliessen des Schalters 10 verursachten Amplitudenänderungen liegt der Frei-Zustand des Gleisabschnittes vor. Aus der Fig. 2 ist auch zu erkennen, dass bei gegebener Länge 1GK des Gleisstromkreises, beispielsweise bei 1GK=12' die im Frei-Zustand bei periodischem Anund Abschalten des Belastungswiderstandes RAp gewonnene Amplitudenänderung AUGF, welche zwischen den Grenzwerten AU und d u in in der Fig. 2 liegt, durch GsF GgF ihre Grösse ein Mass für den Bettungszustand des Gleisstromkreises liefert und somit eine laufende Überwachung des Bettungszustandes ermöglicht. Die Bettung wird umso besser, je grösser die Amplitude von4 UcF ist. Die Fig. 3a bis 3d zeigen in Verbindung mit den zugehörigen Schaltungsanordnungen die Gleisspannungsverläufe bei einer unmittelbaren Messung der Gleisspannung am Ende des Gleisstromkreises gemäss dem Stand der Technik und bei einer Ausbildung des Gleisstromkreises entsprechend der Erfindung nach Fig. 1. Die Fig. 3a gibt einen Gleisstromkreis ähnlich der Fig. 1 wieder, jedoch ohne die zusätzliche Schaltungsanordnung, bestehend aus dem Schalter 10 und dem niederohmigen Widerstand R AP Stattdessen ist zwischen den Anschlussklemmen 8 und 9 des Gleisstromkreises als Symbol für eine Auswerteinrichtung ein Gleisrelais GR dargestellt. Bei der Anordnung nach der Fig. 3a befindet sich eine eingelaufene Achse mit dem Achswiderstand RA am Ort X des Gleisstromkreises. Die Fig. 3b zeigt den Verlauf der Gleisspannung bei Durchlauf einer Achse, und zwar bei guter und schlechter Bettung im Frei-Zustand jeweils ausserhalb des Gleisstromkreises, wobei die jeweiligen Spannungen UGgF bzw. UGsF oberhalb der Schwellwertspannung U5 liegen, während anschliessend im Besetzt-Zustand, also im Bereich des Gleisstromkreises mit der eingelaufenen Achse des Widerstandes RA die Gleisspannungen kleiner sind als die Schwellwertspannung Us, wie die eingezeichneten Spannungsverläufe UGgB und UGsB zeigen. Die Fig. 3c und 3d zeigen jeweils in ihren rechten Teilen in verkleinerter Darstellung das Ende des Gleisstromkreises gemäss der Fig. 1 in den beiden unterschiedlichen Schaltstellungen des Schalters 10 und in den linken Teilen den Verlauf der Gleisspannungen in Abhängigkeit von der Schaltfrequenz f fisch des Schalters 10. Die Fig. 3c gibt dabei den Gleisstromkreis und die zugehörigen Spannungsverläufe sowie die Amplitudenänderungen im Frei-Zustand in Abhängigkeit von der Zeit t wieder, während die Fig. 3d die entsprechenden Schaltbilder und Verläufe der Gleisspannung bei in den Gleisstromkreis eingelaufener Achse mit dem Achswiderstand RA, also im Besetzt Zustand, zeigt. Wie bereits im Zusammenhang mit der Fig. 2 unter Hinweis auf die Fig. 3c und 3d beschrieben wurde, ergeben sich beim Frei-Zustand des Gleisabschnittes durch das periodische An- und Abschalten des Widerstandes RAP grosse Amplitudenänderungen tUGsF der Gleisspan nung, während die Amplitudenänderung AU gss nur sehr klein ist. In den Fig. 4a bis 4c sind verschiedene Schaltungsanordnungen zur Auswertung der Amplitudenänderung jUG der Gleisspannung wiedergegeben. Da durch die periodische Betätigung des Schalters 10 die Gleisspannung UG in eine amplitudenmodulierte Schwingung umgewandelt wird, kann diese als Hüllkurve auftretende auszuwertende Schwingung UG=f(t) gemäss Fig. 4a durch Demodulation gewonnen werden. In Fig. 4a ist das Ende des Gleisstromkreises mit dem Schalter 10 und dem niederohmigen Widerstand RAP wiedergegeben und symbolisch eine Betätigungseinrichtung 11 zum Öffnen und Schliessen des Schalters 10 mit der Frequenz fisch angedeutet. Diese Schaltfrequenz ist wesentlich geringer als die Frequenz fGK der Gleisspannung UG. An die Anschlussklemmen 8 und 9 für den Abgriff der Gleisspannung UG ist ein Demodulator 12 angeschlossen. In der Zeichnung des Demodulators 12 ist der Spannungsverlauf der abgegriffenen Gleisspannung UG wiedergegeben. An den Demodulator 12 schliesst sich eine Niederfrequenzstufe 13, an, die ihrerseits mit einem Frequenzvervielfacher 14 zur Vervielfachung der Schaltfrequenz sch verbunden ist und die Schaltfrequenz f sch in die Gleisstromkreisfrequenz fGK umsetzt, um mit Hilfe einer Schaltungsanordnung und Anzeigeeinrichtung 15 eine aktive Anzeige zu bewirken, wobei eine Auswertung in der gleichen Weise ermöglicht wird, wie sie bisher ohne die Amplitudenmodulation vorgenommen wurde. Allerdings ist die Amplitude der Schwellwertspannung Us sehr viel niedriger als bei den bekannten Gleisstromkreisen ohne die Modulation der Gleisspannung, da gemäss den Erläuterungen zu der Fig. 2 die Amplituden änderung tUGsF zur Frei-Anzeige nur den im ungünstigsten Fall im Besetzt-Zustand bei bester Bettung auftretende Wert hUGgB überschreiten muss. GgB Gemäss Fig. 4b erfolgt eine unmittelbare Auswertung der sich mit der Schaltfrequenz fsch ändernden Amplitude du der Gleisspannung. Bei dieser Anordnung ist G der Frequenz-Vervielfacher 14 nicht vorgesehen, sondern in einem Vorsatzgerät 16 lediglich der Demulator 12 und die Niederfrequenzstufe 13 entsprechend Fig. 4a angeordnet. In der Schaltungs- und Anzeigeeinrichtung 15 erfolgt eine aktive Anzeige entsprechend der Schaltfrequenz fisch wie dies in der dargestellten Anzeigeeinrichtung 15 angedeutet ist. Bei der Anordnung nach Fig. 4c ist wiederum ein Vorsatzgerät 16 gemäss Fig. 4b vorgesehen. Die Schaltungsund Anzeigeeinrichtung 15 weist in diesem Falle zusätzlich einen der eigentlichen Anzeigevorrichtung vorgeordneten Gleichrichter 17 auf, so dass die Auswertung für den Frei- und Besetzt-Zustand mit der Gleichspannung AUG- erfolgt. Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit der Auswertung der modulierten Schwingung zur Anzeige des Frei- und Besetzt-Zustandes. Bei dieser Anordnung wird die in der beschriebenen Weise amplitudenmodulierte Schwingung, deren Hüllkurve die auszuwertende Amplituden änderung a U, enthält, einer Filterschaltung 18 zuge leitet. In dieser Schaltung wird eine mit der Schaltfrequenz fsch ablaufende sinusförmige Grundschwingung UGsch=f(t) herausgefiltert. Da diese herausgefilterte Schwingung proportional der Amplitudenänderung tUG ist, kann in der nachfolgenden Schaltungsund Anzeigevorrichtung 15 eine mit der Schaltfrequenz sch arbeitende Anzeige erfolgen. Ein völlig anders arbeitendes Auswerteprinzip zum Erkennen des Frei- oder Besetzt-Zustandes ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Grundgedanke dieser Auswerte-Anordnung ist es, nicht mehr wie bisher mit konstanter Schwellwertspannung U5 zu arbeiten, sondern die Schwellwertspannung von O anfangend kontinuierlich bis zum einen Maximalwert zu vergrössern und diesen Vorgang periodisch zu wiederholen. Durch die Änderung der Amplitude der Schwellwertspan nung wird die Grösse des tUG-Bereiches abgetastet, G wie dies im Prinzip für den Frei- und Besetzt-Zustand in Fig. 6 dargestellt ist. In dem jeweiligen linken Teil der grafischen Darstellungen der Fig. 6, sind die Gleisspannung UG in Abhängigkeit von der Zeit t, und zwar oben für den Frei-Zustand und unten für den Besetzt-Zustand während eines Schaltvorganges mittels des Schalters 10 wiedergegeben. In dem jeweiligen rechten Teil der grafischen Darstellungen sind die Schwellwertspannungen Us in Abhängigkeit der Zeit t dargestellt. In beiden Figuren sind jeweils die Gleisspannungsverläufe für gute und schlechte Bettung wiedergegeben. Man erkennt, dass bei von Null anwachsender Amplitude der Schwellwertspannung Us trotz des An- und Abschaltens des Widerstandes RAp durch Betätigung des Schalters 10 der Frei-Zustand angezeigt wird, bis die Schwellwertspannung Us einen Wert erreicht, bei dem der Bereich beginnt. Innerhalb des gesamten AU - G G Bereiches tritt bei weiterem Anwachsen von U5 als dynamisches Signal ein dauernder Wechsel zwischen Frei- und Besetzt-Anzeige im Takt der Schaltfrequenz fisch auf. Bei vorgegebener Schaltfrequenz fisch ist die Anzahl n der Frei-/Besetzt-Wechsel direkt proportional der zu messenden Amplitude d U,. Bei weiterem Anwachsen der Schwellwertspannung Uns über den im Frei Zustand maximal auftretenden Wert U G der Gleisspannung hinaus, verschwindet das dynamische Signal wieder und es wird kontinuierlich der Besetzt-Zustand angezeigt. Da auch bei besetztem Gleisstromkreis eine kleine, bei bester Bettung ihren Höchstwert errei chende Amplitudenänderungt UG9B möglich ist, ergibt GgB sich beim Auswerten der Anzahl n der Frei-/Besetzt Wechsel ein Grenzwert nein (siehe Fig. 6 unten), so dass der Frei-Zustand für n grösser nein, der Besetzt Zustand für n kleiner n min gegeben ist. Die Anzahl n der Wechsel ist gleichzeitig ein Kriterium für den Bettungszustand, da n mit besser werdender Bettung zunimmt. Die die Messgrösse darstellende Anzahl n der Wechsel kann sowohl mit einer einfachen Auswerteinrichtung mit einem einzigen Ausgang oder mit einer Auswerteinrichtung gemessen werden, die eine aktive Anzeige mit zwei getrennten Ausgängen für die Frei- und Besetzt Anzeige aufweist. Die Fig. 7 gibt ein Schaltschema einer Auswerte-Schaltung für eine aktive Anzeige nach dem in Fig. 6 beschriebenen Prinzip wieder. Die mit der Schaltfrequenz sch arbeitende Einrich- tung 11 ist als Taktgenerator ausgebildet, um den Schalter 10 periodisch zu betätigen. Die amplitudenmodulierte Gleisspannung wird der Auswerte-Schalteinrichtung 19 zugeleitet, die ihrerseits mit einem Abtastgenerator 20 verbunden ist, der eine sägezahnförmige Schwellwertspannung Us erzeugt, die mit der jeweiligen Amplitude der amplitudenmodulierten Gleisspannung UG verglichen wird, und in der im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen Weise zu dem Wechsel der Frei-/Besetzt-Anzeige führt, welche sich mit der Frequenz f sch ändert. In Verbindung mit einer Zähl- einrichtung 21 und entsprechend voreingestellten Vergleichs- und Anzeige-Einrichtungen 22 und 23 erfolgt bei einer Anzahl der Wechsel n kleiner als n die min Besetzt-Anzeige, während umgekehrt bei grösserer Anzahl n der Wechsel grösser als n min der Frei-Zustand angezeigt wird. Die Anzahl n der Frei-/Besetzt-Wechsel ist gleichzeitig ein Mass für die Bettungsableitung des Gleises, da n bei konstanter Schaltfrequenz fsch und konstanter 1 1 Abtastfrequenz fabt= nur von der Amplitudenänderung U G abhängig ist. Bei der Anordnung nach Anspruch 8 können mit den beschriebenen Auswerteschaltungen jeweils vom Anfang und Ende des Gleisabschnittes zu dessen Mitte hin die Amplitudenänderungen bis zur jeweiligen Grenze der Auswertung erfasst werden, so dass der Gleisabschnitt eine entsprechend grössere Länge als in dem Beispiel aufweisen kann.

Claims: A track circuit with or without insulated joints for railway installations, in which the beginning of the track section to be monitored is connected by means of connections to an a.c. voltage source (5) and at the end of the track section of the length l GK the a.c. voltage which is still present is tapped and is used to display the clear or occupied condition, characterised in that in order to produce a dynamic signal in the course of the track section between the tracks (1,2) there is provided a circuit arrangement consisting of a series circuit of a low-ohmic resistor (R AP ) and of a periodically actuable switch (10) for periodically changing (modulating) the amplitudes of the a.c. voltage at a frequency (f sch ) which is substantially lower in comparison to the a.c. voltage, and there is provided an arrangement (15) comparing and indicating the amplitude change (ΔU G ) of this a.c. voltage with the amplitude change (ΔU GB ) which occurs with best bedding and in the occupied condition when opening and closing the switch at the end of the track section. A track circuit according to claim 1, characterised in that the circuit arrangement, consisting of the series circuit of the low-ohmic resistor (R AP ) and the periodically actuable switch (10), is arranged at the end of the track section parallel to the connections (8,9) for the tapping of the a.c. voltage. A track circuit according to claims 1 or 2, characterised in that in front of the indicator device (15) is arranged a demodulation circuit (12) for the modulated a.c. voltage tapped at the end of the track section. A track circuit according to claims 1 to 3, characterised in that in front of the indicator device (15) for the a.c. voltage, which is tapped at the end of the track section and demodulated, is arranged a rectifier circuit (17). A track circuit according to claims 1 to 3, characterised in that in front of the indicator device (15) for the demodulated a.c. voltage, tapped at the end of the track section is arranged a circuit (14) for converting into another frequency range. A track circuit according to claims 1 to 3, characterised in that in front of the indicator device (15) for the a.c. voltage which is tapped at the end of the track section and demodulated, is arranged a circuit (18) for filtering out a first harmonic from the course of the demodulated a.c. voltage. A track circuit according to any one of claims 1 or 2, characterised in that an evaluation circuit (19) operating as a comparison device is provided for the modulated a.c. voltage tapped at the end of the track section and is connected to a sampling generator (20) which produces a periodic and linearly changing comparison voltage (threshold value voltage), which has a substantially smaller frequency than the modulation frequency of the tapped a.c. voltage and a maximum value noticeably exceeding the amplitude change of the a.c. voltage and that the evaluation circuit causes a periodic change in the indication on comparison of the respective amplitudes of the a.c. voltage with the comparison voltage, if the comparison voltage is in the region of the amplitude change of the tapped a.c. voltage and causes a continuous clear or occupied indication with comparison voltages greater than or less than the amplitude of the a.c. voltage. A track circuit according to any one of the preceding claims, characterised in that both at the end and at the beginning of the track section there is provided in each case a circuit arrangement, consisting of a series circuit of a low-ohmic resistor (R AP ) and a periodically actuable switch (10), and a device synchronously actuable with the switches, in connection with a comparison device for selecting the respective a.c. voltage with the lower amplitude change U G and with a further device (15) comparing and indicating the lower amplitude change of the a.c. voltage with the amplitude change occurring when there is best bedding and in the occupied condition, when opening and closing the switch provided at the end of the track circuit.

Inventors: FRICKE, HANS, PROF. DR.-ING.
Applicants: IVV INGENIEURGESELLSCHAFT FUER VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSSICHERUNG GMBH
Application year: 1986
Main classification: B61L1
IPC codes: B61L1