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Anordnung zum Überwachen oder Regeln der Geschwindigkeit von Eisenbahnfahrzeugen
od. dgl. Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Überwachen oder Regeln der Geschwindigkeit
von Eisenbahnfahrzeugen od. dgl., wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit mit der für
den jeweiligen Streckenabschnitt zulässigen Geschwindigkeit punktweise oder dauernd
verglichen wird und jede Abweichung angezeigt oder zum selbsttätigen Regeln der
Fahrzeuggeschwindigkeit auf den jeweils vorgeschriebenen Wert verwendet wird.
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Derartige Anordnungen sind bereits bekannt; bei ihnen werden z. B.
auf den Fahrzeugen mechanische Meß- und Steuergeräte verwendet, welche durch verschiedene
Steuergrößen (Geschwindigkeiten und Beschleunigungen usw.) beeinflußt werden. Diese
Anordnungen sind aber kompliziert, sehr empfindlich gegen Störeinflüsse, wie etwa
Schwingungen und Stöße, und sie haben einen großen Raumbedarf, so daß ihre Verwendung
auf Eisenbahnfahrzeugen Schwierigkeiten bietet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile durch eine
elektrische Regelungsanordnung zu beseitigen, welche so ausgebildet ist, daß sie
bei kleinerem Raumbedarf genauer und zuverlässiger arbeitet und weitgehend anpassungsfähig
ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine elektrische Regelungsart
erreicht, bei welcher jedem der aufeinanderfolgenden Gleisstromkreise ein ortsfester
Generator zugeordnet ist, der periodische Signalströme erzeugt, deren Frequenzen
die vorgeschriebenen Geschwindigkeiten kennzeichnen, wobei diese Signalströme auf
dem Fahrzeug empfangen werden und ihre Frequenz mit einer Frequenz verglichen wird,
die auf dem Fahrzeug entsprechend dessen tatsächlicher Geschwindigkeit erzeugt wird.
Durch die Ergebnisse dieses Vergleiches kann die vorgeschriebene Geschwindigkeit
jeweils den angezeigten Signalbegriffen, dem Streckenverlauf und den Bremsbedingungen
angepaßt werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstands besteht
darin, die ortsfesten Generatoren derart auszubilden, daß die Frequenz der Signalströme
nach einer bestimmten Gesetzmäßigkeit abnimmt, sobald die Achsen eines Fahrzeugs
einen bestimmten Punkt des Gleises überlaufen, an welchem das Vermindern der Fahrzeuggeschwindigkeit
beginnen soll.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt ein Gesamtschema der Anordnung nach der Erfindung; Fig.
2 zeigt ein vereinfachtes Schema der Steuerung des Generators; Fig. 3 und 4 sind
erläuternde Diagramme; Fig. 5 zeigt das Zusamrnenwirken.mehrerer benachbarter Gleisstromkreise,
und Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform des Steuergeräts.
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In Fig. 1 ist ein Gleisstromkreis LA dargestellt, welcher über die
Schienen 1 und 2 verläuft, die gegebenenfalls isolierende Stoßverbinder aufweisen
können. Die Schienen können jedoch auch miteinander verschweißt sein, so daß dann
die einzelnen Gleisstromkreise nicht durch isolierende Stoßverbinder voneinander
getrennt sind,- wie in Fig. 1 dargestellt.
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Die Schienen 1 und 2 sind mit einem Generator 3A verbunden, welcher
durch -die Pfeile i dargestellte, nur in einer Richtung verlaufende kurze Stromimpulse
erzeugt. Diese Impulse werden von am Anfang des Gleisstromkreises fest angeordneten
Empfängern 4A und 5A aufgenommen. Die Empfänger speisen ein Gleisrelais 6A
über eine Speichervorrichtung 7A, welche dem Relais 6A einen Strom liefert, dessen
Mittelwert ausreicht, um das Relais normalerweise erregt zu halten.
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Ein von Achsen 15 getragenes Fahrzeug V, welches sich in der Fahrtrichtung
des Pfeils D dem Gleisstromkreis LA nähert, empfängt diese Impulse induktiv mittels
der Fahrzeugempfänger 29 und 30. Die Fahrzeugempfänger sind mit einem
Meß- und Vergleichsgerät 31 verbunden, welchem außerdem von einem Generator 32 ein
periodischer Strom zugeführt wird, dessen Frequenz zu der Geschwindigkeit des Fahrzeuges
h
proportional ist. Im Gerät 31 wird die Frequenz der von den Fahrzeugempfängern
29 und 30
aufgenommenen Impulse mit der Frequenz des Generators 32,
also mit der Fahrzeuggeschwindigkeit, verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleiches
wird durch die Stellung eines Armes angezeigt, welcher in einem beweglichen Kontakt
34 ausläuft. Dieser Kontakt kann mit zwei festen Kontakten zusammenwirken, welche
mit den Steuer- oder Signalstromkreisen 35 bzw. 36 verbunden sind.
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An der Strecke schließt ein Relais 27 im erregten Zustand einen Steuerstromkreis
27A für ein Steuergerät 33, welches dem Impulsgenerator 3 A zugeordnet ist. Das
Relais 27 wird durch zwei parallel geschaltete Arbeitskontakte gesteuert, von denen
der eine zu dem Gleisrelais 6A gehört, während der andere dem Gleisrelais 6 des
benachbarten Gleisstromkreises zugeordnet ist, das von den Empfängern 4 und 5 des
nächsten Gleisstromkreises über die Speichervorrichtung 7 erregt wird. Die Kontakte
der Gleisrelais 6 und 6A sind mit dem Relais 27 über eine besondere Leitung 28A
und andererseits mit den Klemmen 28 einer Spannungsquelle verbunden, deren anderer
Pol an Masse liegt.
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Die Gleisrelais 6 und 6A sind mit den zugehörigen Lichtsignalen S
bzw. SA in üblicher Weise so gekoppelt, daß sie abgefallen sind, wenn das Signal
Halt anzeigt, während sie angezogen bleiben, wenn das Signal Fahrt oder einen Warnbegriff
anzeigt. Ferner fällt jedes Gleisrelais ab, sobald ein Fahrzeug an den zugehörigen
festen Impulsempfänger vorbeifährt.
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Wenn also beide Signale Fahrt anzeigen, wird das Relais 27 sowohl
vom Gleisrelais 6 als auch vom Gleisrelais 6A erregt. Wenn dann der Zug an den Empfängern
6A und 5A vorbeifährt, fällt das Gleisrelais 6A ab, doch bleibt das Relais 27 über
den Kontakt des Gleisrelais 6 weiterhin erregt, so daß das Steuergerät 33 und der
Generator 3 A weiterarbeiten.
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Wenn dagegen das Signal S Halt und das Signal SA Warnung anzeigt,
ist das Gleisrelais 6 abgefallen, und das Relais 27 wird nur noch durch das Relais
6A erregt gehalten. Vor dem Einfahren in den Bereich des Gleisstromkreises LA erhalten
die Fahrzeugempfänger 29 und 30 des Fahrzeugs h die Impulsströme i des Generators
3A, welcher mit seiner Sollfrequenz F arbeitet, so daß das Fahrzeug mit seiner
Sollgeschwindigkeit fährt. Es sei beispielsweise angenommen, daß diese Frequenz
5 Hz beträgt. Das Gerät 31 vergleicht diese Frequenz mit der Frequenz, welche
von dem Generator 32 geliefert wird und die von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig
ist. Stimmen beide Meßergebnisse überein, so nimmt der bewegliche Kontakt 34 die
in Fig. 1 dargestellte Zwischenstellung ein.
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Sobald. die Achse 15 des Fahrzeugs V an dem Warnung anzeigenden Signal
SA und den festen Empfängern 4A und 5A vorbeikommt, schließt sie den Impulsstrom
i kurz; dieser wird - dadurch von- den Empfängern 4A und 5A nicht mehr aufgenommen,
und das Gleisrelais 6A fällt ab. Da das Signal S Halt anzeigt und das Relais 6 ebenfalls
abgefallen ist, liegt die Leitung 28A nicht mehr an Spannung; der Anker des Relais
27 fällt daher ebenfalls ab und unterbricht den Steuerstromkreis 27A. Diese
Unterbrechung bewirkt, daß mittels des Steuergerätes 33 die Frequenz F der von dem
Generator 3 A erzeugten Impulsei allmählich verringert wird.
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Das Gerät 33, welches auf verschiedene Weise ausgebildet sein kann,
ist schematisch beispielshalber in Fig.2 dargestellt. Es kann einen durch eine Stromquelle
e gespeisten Motor m aufweisen. Dieser Motor, welcher ein selbstanlaufender
Synchronmotor oder ein Asynchronmotor sein kann, treibt eine Drehschaltvorrichtung
p sowie ein Schwungrad v an; er ist gegebenenfalls mit einer regelbaren Bremse
f versehen, welche z. B. eine Wirbelstrombremse sein kann und so ausgebildet ist,
daß ihre Wirkung leicht eingestellt oder aufgehoben werden kann.
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Die Schaltvorrichtung p steuert z. B. periodisch die Gitterspannung
einer dem Impulsgenerator 3 A zugeordneten, nicht dargestellten elektronischen Vorrichtung.
Hierdurch bewirkt jedes Schließen von p das Aussenden eines Impulses i durch den
Generator.
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Die Frequenz F der Impulse i beträgt z. B. normalerweise 5 Hz; wenn
jedoch der Anker des Relais 27 abfällt, wird der den Motor m speisende Strom unterbrochen,
und die bisher vorhandene Solldrehzahl des Motors m nimmt allmählich gemäß einer
Gesetzrnäßigkeit ab, welche durch die Trägheit des Schwungrades v und durch
die Einstellung der Bremse f, wenn eine solche benutzt wird, bestimmt wird.
Die Abhängigkeit der Frequenz F von der Zeit t ist in Fig. 3 schematisch dargestellt;
nach einer gewissen Zeit T ist die Frequenz F auf null gesunken. Die Zeit T wird
für jeden Gleisstromkreis entsprechend seiner Länge und dem Verlauf seiner Strecke
gewählt.
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Wird das Absinken der Frequenz F nicht in Abhängigkeit von der Zeit
t, sondern in Abhängigkeit von dem Weg des Fahrzeugs aufgezeichnet, so ergibt sich
ein in Fig. 4 dargestellter Kurvenverlauf, welcher den gewünschten Verlauf der Geschwindigkeit
eines Fahrzeugs bis zum Stillstand vor einem Halt anzeigenden Signal angibt. Der
zulässige Fahrzeugweg bis zum Stillstand ist dabei gleich der Länge des Gleisstromkreises,
in Fig. 4 durch die Strecke LA dargestellt.
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Wie bereits beschrieben, erhalten die Fahrzeugempfänger 29 und 30
des in der Richtung des Pfeiles D (Fig. 1) fahrenden Fahrzeugs V normalerweise die
Impulse i mit der normalen Frequenz, z. B. 5 Hz. Nach der Vorbeifahrt an dem Warnung
anzeigenden Signal SA nimmt jedoch diese Frequenz ab. Wenn die Geschwindigkeit des
Fahrzeugs nicht entsprechend der Kurve V1 in Fig. 4 abnimmt, sondern höher bleibt,
verstellt sich der bewegliche Kontakt 34 des Gerätes 31 in Fig. 1 nach rechts und
schaltet einen Steuerstromkreis 36 ein. Dieser ruft eine Signalanzeige auf dem Führerstand
des Fahrzeugs hervor oder bewirkt selbsttätig das Bremsen und Anhalten des Fahrzeugs.
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Ist dagegen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs kleiner als die nach
der Kurve V 1. zulässige, so bewegt sich der Kontakt 34 nach links und schaltet
einen Steuerstromkreis 35 ein, mittels dessen ein Signalbegriff für eine höhere
erlaubte Geschwindigkeit angezeigt oder das Fahrzeug selbsttätig entsprechend beschleunigt
wird.
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Bei einem schwereren und langsameren Fahrzeug, z. B. einem Güterzug,
weist seine ebenfalls in Fig. 4 dargestellte Bremskurve V2 einen ähnlichen Verlauf
auf, und es kann angenommen werden, daß die Bremsdauer T (Fig. 3) etwa die gleiche
bleibt. Hieraus ergibt sich, daß das -richtige Bremsen von den Fahrzeugführern leicht
eingehalten werden kann, oder daß der Bremsvorgang selbsttätig bis zum Anhalten
von einem Halt anzeigenden Signal steuerbar ist. Im ersten Fall kann den Fahrzeugführern
vorgeschrieben werden, die empfangenen und auf dem Führerstand angezeigten Signalbegriffe
zu bestätigen.
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Wenn während dieses überwachten oder erzwungenen Bremsens oder nach
Stillstand des Fahrzeugs
das Signal S in Fig. 1 auf Fahrt gestellt
wird, zieht das Relais 6 seinen Anker an und speist über die Leitung 28A wieder
das Relais 27. Dieses schaltet in Fig. 2 den Motor wieder ein, welcher nach Erreichen
seiner Solldrehzahl von neuem Impulse i mit deren Sollfrequenz erzeugt. Die Fahrzeugempfänger
29 und 30 erhalten somit wieder diese Sollfrequenz, und der bewegliche Kontakt 34
des Vergleichsgerätes 31 schaltet den Stromkreis 35 ein, um anzuzeigen, daß das
Fahrzeug weiterfahren soll, oder um sein Anfahren selbsttätig zu steuern.
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In dem beschriebenen Steuersystem wirkt sich jede Betriebsstörung
seiner einzelnen. Teile nach der sicheren Seite aus. So hat z. B. eine Störung der
Fahrzeugempfänger 29 und 30 die gleiche Wirkung wie eine Haltanzeige. Ebenso
verhindert der Ausfall des Steuergerätes 33 das Aussenden der Impulse i und bewirkt
ebenfalls das Anhalten des Fahrzeugs. Das Steuergerät 33 kann keine zu hohe Frequenz
erzeugen, da sein Motor m als Synchronmotor oder als Asynchronmotor ausgebildet
ist. Der Generator 32, mit dem die zur Fahrzeuggeschwindigkeit proportionale Yrequenz
erzeugt wird, kann so ausgebildet werden, daß jedes unregelmäßige Arbeiten zwangläufig
ein Alarmsignal ergibt oder eine Notbremsung bewirkt.
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Um auch für die Stromkreise 35 und 36 die gleiche Betriebssicherheit
zu erhalten, können diese gemäß Fig. 6 ausgebildet werden. An Stelle des beweglichen
Kontaktes 34 weist dann das Vergleichsgerät 31 einen in zwei Kontaktlamellen auslaufenden
- beweglichen Arm 34 A. auf. Wenn die zu vergleichenden Frequenzen gleich sind und
sich dieser Arm in seiner dargestellten Zwischenstellung befindet, wird nur ein
Stromkreis 35A gespeist, mit welchem der bestehende Schaltzustand aufrechterhalten
wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zu groß ist, dreht sich der Arm 34A nach
rechts und schaltet beide Stromkreise 35 A und 36A ab, was entweder eine Signalanzeige
zum Vermindern der Geschwindigkeit oder ein selbsttätiges Bremsen oder Anhalten
des Fahrzeugs bewirkt. Der für die Sicherheit wichtigere Schaltzustand - wird somit
durch Stromunterbrechung hergestellt. Wenn dagegen die Geschwindigkeit zu gering
ist, dreht sich der Arm 34A nach links und schaltet die beiden Stromkreise35A und
36A gleichzeitig ein, was eine Signalanzeige zum Erhöhen der Geschwindigkeit oder
auch ein selbsttätiges Beschleunigen hervorruft.
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Die so erfüllten Sicherheitsbedingungen gestatten es, die der Erfindung
auch zum vollständig selbsttätigen Steuern der Fahrzeuge einschließlich des Anfahrens,
der Geschwindigkeitsregelung in Abhängigkeit von Signalstellungen und Streckenverlauf,
des selbsttätigen Anhaltens an bestimmten Punkten sowie der Notbremsung und des
selbsttätigen Wiederanfahrens nach der Fahrtstellung eines Halt anzeigenden Signals
anzuwenden. Eine derartige Anwendung ist schematisch in Fig. 5 dargestellt.
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Dort ist der Streckenverlauf eines Gleises 1, 2 dargestellt, welches
mehrere Gleisstromkreise LA bis LD aufweist, wobei der Stromkreis LD einem Bahnhofsgleis
zugeordnet ist. Die einzelnen Gleisabschnitte sind durch Signale SA bis
SD gedeckt, und jeder Gleisstromkreis wird durch einen Impulsgenerator 3
A bis 3 D gespeist. Diese Generatoren liefern Impulse, deren Frequenzen den Sollgeschwindigkeiten
entsprechen, mit welchen an den den Anfängen der Gleisabschnitte zugeordneten Signalen
vorbeigefahren werden kann.
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Es sei z. B. angenommen, daß der Generator 3 A Impulse mit einer Frequenz
von 4 Hz, der Generator 3 B Impulse mit 5 Hz, der Generator 3 C Impulse mit 3 Hz
und der Generator 3 D Impulse mit 2 Hz liefert. Ferner sei angenommen, daß die Züge
vor dem Signal SE anhalten sollen und daß dieses in Grundstellung Halt anzeigende
Signal nur vom Fahrdienstleiter des Bahnhofsstellwerks auf Fahrt gestellt werden
kann.
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Es empfängt dann jedes Fahrzeug; das in Richtung des Pfeils D fährt
und in den ersten Gleisabschnitt unter Vorbeifahrt an-dem Fahrt anzeigenden Signal
SA einfährt, Impulse, die ihm eine gewisse Sollgeschwindigkeit vorschreiben, welche
zu der Frequenz von 4 Hz des Impulsgenerators 3 A proportional ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
am Anfang dieses Gleisabschnitts zu hoch ist, wird sie durch das Meß-und Vergleichsgerät
31 des Fahrzeugs verringert; sie wird erhöht, wenn sie zu gering ist.
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Wenn das Signal SA einen Warnungsbegriff anzeigt, löst die Vorbeifahrt
an diesem das Arbeiten der entsprechenden, in Fig. 5 nicht dargestellten Steuervorrichtung
33 aus, welche die Impulsfrequenz des Generators bis auf Null absinken läßt. DieseFrequenzänderung
bewirkt das Anhalten des Fahrzeugs vor dem Signal SB. Wenn am Signal SB der Fahrtbegriff
angezeigt wird, empfängt das Fahrzeug die Impulsfrequenz des Generators 3B, der
sogleich mit dem Stellen des Signals wie beschrieben eingeschaltet wird, so daß
das Fahrzeug selbsttätig anfährt. Der zweite Gleisabschnitt wird mit einer größeren
Geschwindigkeit durchfahren, welche der höheren Impulsfrequenz der Generators 3
B entspricht, die hier zu 5 Hz angenommen ist, usf.
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In dem letzten Gleisabschnitt mit dem Gleisstromkreis LD wird mit
einer kleineren Geschwindigkeit eingefahren, welche der niedrigen Impulsfrequenz
des Generators 3 D entspricht, die hier zu 2 Ha angenommen ist; da das Signal SD
einen Warnungsbegriff anzeigt (das Signal SE zeigt Halt an), wird der Generator
3 D so gesteuert, daß seine Impulsfrequenz allmählich auf Null abnimmt; wodurch
das Fahrzeug vor dem Signal SE angehalten wird. Um das Fahrzeug wieder abfahren
zu lassen, betätigt der Fahrdienstleiter des Stellwerks im Bahnhof eine Abfahrtstaste
37; bei Vorliegen aller dazu nötigen Voraussetzungen wird dadurch das Signal SE
auf Fahrt gestellt.
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Die Signalstellung löst das Anlaufen des Generators 3 D bis zu dessen
Solldrehzahl und dem Aussenden seiner Sollfrequenz aus, wodurch das Wiederanfahren
des Fahrzeugs bewirkt wird.
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Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt und kann zweckentsprechend abgewandelt werden. So können insbesondere
die Geräte 33 und 31 mit elektronischen Schaltmitteln aufgebaut werden.