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Schaltungsanordnung zum Anschalten, Überwachen und Verschließen bzw.
Ausschließen elektrischer Einrichtungen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zum Anschalten, dauernden oder zeitweisen überwachen und Verschließen bzw. Ausschließen
elektrischer Einrichtungen, insbesondere solcher in Eisenbahnstellwerken, in welcher
eine Reihe von gleichartigen Schaltelementen in Form einer Matrix entsprechend der
Verschlußtafel angeordnet ist. Sie bezweckt im wesentlichen, die genannten Schalthandlungen
mit einem wesentlich geringeren technischen Aufwand als bisher durchzuführen.
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Es ist bekannt, den neueren Stellwerken, insbesondere den sogenannten
Spurplanstellwerken, eine Relaisschaltung zugrunde zu legen, die baukastenförmig
aufgebaut ist und entsprechend dem Gleisbild miteinander verbundene Relaisgruppen
aufweist. Wie bekannt, haben sich dabei infolge der lageplanmäßigen Zusammenschaltung
Schwierigkeiten beim Ausschluß von Fahrstraßen ergeben, wenn zwischen zwei Orten
des Spurplans mehrere Fahrstraßen möglich sind, sowie beim Steuern von Flankenschutzweichen.
Soweit diese Mängel beseitigbar waren, traten dabei andere Nachteile auf: Die zusätzlichen
Stromkreise konnten nicht entsprechend dem Spurplan geschaltet werden; auch war
keine Speicherung mehrerer, nicht gleichzeitig möglicher Fahrten ohne besondere
Speicherzusätze für Gesamtfahrstraßen möglich.
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In weiterer Entwicklung von Stellwerkseinrichtungen mit Teil- und/oder
Gesamtfahrstraßen sowie zur Vermeidung der Mängel des genannten Standes der Technik
ist auch schon eine Einrichtung bekanntgeworden, die zum Anschalten der Schaltgruppen
der einzelnen Spurplanelemente sowie zum überwachen ihrer Betriebszustände mit gleichartigen
elektronischen Schaltelementen arbeitet, die in einer Matrix entsprechend der Verschlußtafel
angeordnet sind. Diese Schaltungsanordnung würde aber, wenn man sie für sämtliche
genannten Schalthandlungen im Stellwerk ausnutzte, einen, relativ großen technischen
Aufwand an derartigen elektronischen Bauelementen erfordern.
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Gegenstand eines älteren Patents ist ferner die Verwendung von Schaltmitteln
der elektronischen Schaltkreistechnik in Stellwerksschaltungen. Hierbei werden aber
nicht Matrizen aus derartigen Schaltelementen für einen Verschlußtafeln entsprechenden
Aufbau angewendet.
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Mit der Erfindung sollen die genannten Nachteile des bekannten Standes
der Technik vermieden werden. Das geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß jedes Schaltelement
nach Zeile und Spalte der Matrix an jeweils mindestens ein Koinzidenzgatter angeschaltet
ist, das seinerseits je einer Stellwerkseinrichtung, z. B. einer Fahrstraße oder
einer Weiche, zugeordnet ist.
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Mit der Erfindung soll im wesentlichen die bereits bekannte teilelektronische
Stellwerksschaltung weiter vervollkommnet werden. Bei Anwendung der Erfindung können
mit einem geringeren Aufwand von Schaltmitteln bei Einhaltung der gleichen Sicherheitsbedingungen
umfangreichere Aufgaben zur Sicherung der Zugfahrstraßen gelöst werden. Es braucht
nur eine einzige Art elektronischer Gatter verwendet zu werden, wobei das Anschalten
und Verschließen von Weichen bzw. das Ausschließen der Fahrstraßen von nur einem
der Koinzidenzgatter dadurch bewirkt wird, daß der vorbereitete Verschluß bzw. Ausschluß
das Anschalten vornimmt.
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Vor allem ergibt sich aus der Zuordnung von Bauelementen zu zwei oder
mehreren Koinzidenzgattern wegen des einfachen Schaltungsaufbaues eine einfachere
Betriebsprüfung sowie ein geringerer Arbeitsaufwand bei der Störungssuche.
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Der Gegenstand der Erfindung und seine Wirkungsweise seien an Hand
einiger in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
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F i g. 1 enthält eine schematische Darstellung von Abhängigkeiten
elektrischer Einrichtungen in Form einer in der Eisenbahnsicherungstechnik üblichen
Verschlußtafel, die für einen nicht dargestellten Gleisplan die Abhängigkeiten von
Weichen 1 und 2
und von Fahrstraßen a2, b und f sowie die Abhängigkeiten
der genannten Fahrstraßen untereinander zeigt. Dabei bedeuten bekanntlich in den
Weichenspalten die Zeichen (-I-) bzw. (-) die Lage der Weichen, in den Spalten der
Fahrstraßen hingegen das Zeichen (-) die eingestellte Fahrstraße,
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den Ausschluß zweier Fahrstraßen durch nicht übereinstimmende Weichenlage und (11)
den Ausschluß zweier Fahrstraßen aus anderen Gründen.
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Die in F i g. 2 und 3 dargestellten Schaltungen enthalten je eine
Matrix m, deren innerer Aufbau demjenigen der Verschlußtafel gemäß F i g. 1 entspricht.
Dabei sind nur die zwei Koinzidenzgatter Gw bzw. GF vollständig wiedergegeben, welche
der Fahrstraße f und der Pluslage 2+ der Weiche 2 zugeordnet sind. Diese zwei Koinzidenzgatter
besitzen erfindungsgemäß ein gemeinsames Bauelement D,", das die Verbindung zwischen
einer Zeile und einer Spalte in der Matrix m herstellt.
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In jedem an die Matrix m angeschlossenen Gatter Gw und GF befinden
sich Abhängigkeitskontakte kw; und kp und Verstärkereingänge VEW und VEF,
die mit der Matrix verbunden sind. Gemäß F i g. 2 liegen diese in Reihe, während
sie gemäß F i g. 3 und 4, parallel geschaltet, an die Spalten und Zeilen der Matrix
angeschlossen sind.
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In der Schaltung nach F i g. 2 kann ein Strom J in der angegebenen
Richtung über das gemeinsame Bauelement D", nur dann fließen, wenn nur eines der
die Abhängigkeitskontakte kp und kW tragenden, nicht dargestellten Relais
umschaltet, also eins der genannten Kontakte entgegengesetzt der dargestellten Lage
liegt. Der Verstärker ist so ausgebildet, daß bei fließendem Strom J kein
Ausgangsstrom i fließen kann, also das angeschlossene Relais W bzw. F stromlos
ist. Der Strom verschwindet, wenn sich alle Abhängigkeitskontakte kp und
kW in der dargestellten Lage befinden oder alle die andere Schaltlage einnehmen.
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Mithin ist das Zusammenwirken dieser zwei Gat-ter Gw und Gp
gegeben. Dies wird im Beispiel dazu verwendet, daß beim Einstellen der Fahrstraße
f die Abhängigkeitskontakte kp umschalten und dadurch die Relais W und F
abfallen. Das Abfallen des Relais W stellt also das Anschalten der Pluslage der
Weiche 2 dar. Durch Kontakte dieses Relais wird gleichzeitig die Rückstellmöglichkeit
aus der Pluslage verhindert, so daß damit die Weiche in der Pluslage verschlossen
ist. Liegt die Weiche jedoch in der Minuslage und ist sie in dieser Lage nicht durch
eine gleichartige Einrichtung verschlossen, so wird sie durch das beschriebene Anschalten
in die Pluslage umgestellt.
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Nach Erreichen der Pluslage und erfolgtem Verschluß durch Abfallen
des Relais W schalten die Abhängigkeitskontakte kW um, so daß der Strom
J
wieder verschwindet und damit das Relais F anzieht, welches die eingestellte
Weichenlage überwacht.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung ist
in F i g. 3 dargestellt. Diese Darstellung unterscheidet sich in der Hauptsache
dadurch von der nach F i g. 2, daß in Koinzidenzgattern je einer der Verstärkereingänge
VEW bzw. VEp mit einem oder mehreren Abhängigkeitskontakten kW bzw. kp über
rückstromsperrende Dioden Dw 1 und DW z bzw. D p.1 und D p
z jeweils parallel nach Zeile und Spalte an die Matrix m angeschlossen sind.
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Diese Schaltung arbeitet wie folgt: Liegt an den Adern A
0 und A 2 eine sinusförmige Wechselspannung an, so werden
die Adern A 2 und A 1 zu gewissen Zeiten gegenüber der
Ader A 0 positiv sein. Dabei fließt dann von Ader A 1 über den Verstärkereingang
VEF und die Diode DF z ein Strom über die Diode D", der Matrix m zum Gatter
Gw, dessen Diode Dw, und den Widerstand Rw zur Ader A 0, sofern der Kontakt
kw geöffnet ist. Damit ist während der beschriebenen Zeit der Magnetverstärker des
Gatters GF abhängig vom Kontakt kW im Gatter Gw.
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Werden statt dessen die Adern A 2 und A 1 negativ gegenüber
der Ader A 0, so fließt ein Strom von der Ader A 0 über den Widerstand RF
des Gatters GF, den Abhängigkeitskontakt kp und die damit in
Reihe liegende Diode nach der Ader A 2. Damit fließt während dieser Zeit kein Strom
über die Diode D," in der Matrix m zum Verstärkereingang VEW, und das Relais
W im Gatter GW zieht an. Also arbeitet dieses Relais W in Abhängigkeit von
der Stellung des Kontaktes kp im Gatter Gp.
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Die beschriebene Abhängigkeit besteht analog auch zwischen dem Abhängigkeitskontakt
kW im Gatter Gw und dem Relais F im Gatter GF, wenn der Abhängigkeitskontakt
kW geschlossen ist, also während der Zeit, in der die Adern A 2 und
A 1
positiv gegenüber der Ader A 0 sind. Die beschriebenen Abhängigkeiten
stellen also das Zusammenwirken der zwei Gatter dar.
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Das Bilden der Fahrstraße geht nun in gleicher Weise wie für den Fall
nach F i g. 2 beschrieben vor sich. Zum Auflösen der gebildeten Fahrstraße wird
beispielsweise durch Zugeinwirkung der Abhängigkeitskontakt im Gatter GI. wieder
geschlossen. Dadurch zieht das Relais W im Gatter Gw an, womit der Verschluß der
Weiche 2 in der Pluslage aufgehoben wird, diese damit wieder steilbar ist und der
Abhängigkeitskontakt kW in seine Grundstellung geht. Dadurch fällt auch das Relais
F im Gatter G,, wieder ab, und beide Einrichtungen sind wieder in die Grundstellung
zurückgekehrt.
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Gemäß F i g. 4 können die nach F i g. 3 verwendeten Magnetverstärker
in den einzelnen Gattern durch wechselstrombetriebene Transistoren ersetzt werden.
Dabei ist der Transistor p im Gatter Gw ein p-n-p-Transistor, während der Transistor
n im Gatter GF ein n-p-n-Transistor ist. Zweckmäßig ist dabei die Wahl von solchen
Transistoren der angegebenen Arten, deren elektrische Eigenschaften einander symmetrisch
sind, deren Betriebseigenschaften also mit umgekehrter Polarität etwa gleich sind.
Die übrigen Schaltmittel sind im wesentlichen die gleichen wie nach F i g. 3.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Anordnung gemäß F i g.
5 insofern, als zwei Koinzidenzgatter Gp und GT bei Verwendung der Transistorschaltung
gemäß F i g. 4 an nur einen Anschluß 1 der gemeinsamen Diode D in der Matrix
m
angeschlossen sind. Hierbei wirkt das der Fahrstraße zugeordnete Gatter
GF sowohl auf die Eingänge der Transistoren, die die Relais TF und TE steuern als
auch über die Diode D auf die Schaltmittel zum Herstellen der Pluslage der Weiche
2, während das Koinzidenzgatter GT einer Teilfahrstraße nur auf die Schaltmittel
zum Herstellen der Pluslage der Weiche 2 wirkt. Der Anschluß 2 der Diode
D ist dem Koinzidenzgatter GW der Weiche 2 zugeordnet.
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Die Wirkungsweise der Schaltung der F i g. 5 ist hinsichtlich des
Zusammenwirkens der Gatter Gw und GT gleich derjenigen der gemäß F i g. 4 zusammenwirkenden
Gatter G,r, und GF, während das Gatter GF nach F i g. 5 noch rückstromsperrende
Dioden
Gll und Gl. besitzt, so daß das Gatter GF
auch mit der Pluslage der Weiche
2 in Abhängigkeit gebracht wird.
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Werden nach einem weiteren Erfindungsmerkmal die Verstärker als Magnetverstärker
ausgebildet und deren Kerne aus Texturblech gebildet, so tritt der Vorteil auf,
daß bei relativ kleinen Abmaßen des Kernes große Nutzleistungen steuerbar sind.
Außerdem fließt im Sperrzustand des Verstärkers nur ein sehr kleiner Reststrom in
der Lastseite, der dem Magnetisierungsstrom entspricht.
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Aus F i g. 3 ist auch ersichtlich, mit welchen Mitteln die von der
Lastseite auf die Steuerseite jedes Magnetverstärkers induzierte Spannung kompensiert
werden kann. Der mit Hilfe der zwischen den Adern A 1 und A 2 auftretenden
Spannung an dem mit der Steuerseite des Magnetverstärkers in Reihe liegenden Widerstand
Wy hervorgerufene Spannungsabfall muß hierzu so gewählt werden, daß er gleich oder
größer als die in der Steuerwicklung auftretende induzierte Wechselspannung ist.
Dieser Effekt kann auch in angenäherter Weise, wie in F i g. 2 als Beispiel dargestellt,
dadurch erreicht werden, daß das Bauelement D," der Matrix m einen solchen mit der
Diode in Reihe geschalteten Widerstand aufweist, daß sich in der Matrix m nur ein
sehr kleiner, nicht störender Strom ausbilden kann.
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In allen dargestellten Schaltungen ist den auf der Lastseite der Verstärker
liegenden Relais W, F, TF oder TE je ein Gleichrichter GlW, GIF, GITF bzw.
GITE parallel geschaltet; über diese Gleichrichter soll die magnetische Energie
der Relaisspulen während der Pause des Laststromes abklingen. Da der Lastkreis des
Magnetverstärkers in einer Einweggleichrichterschaltung liegt, müssen die genannten
Gleichrichter die umgekehrte Durchlaßrichtung wie die im Lastkreis des jeweiligen
Magnetverstärkers angeordneten Gleichrichter haben.
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Bei Verwendung von Transistoren statt Magnetverstärkern kann der Lastkreis
des Verstärkers auch mit Gleichstrom gespeist sein.
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In den Schaltungen mit Transistoren, z. B. nach F i g. 4, liegt die
Eingangsseite der Verstärker in Reihe mit einer Vorspannung, die gebildet ist aus
der Spannung, die zwischen den Adern A 1 und A 2
liegt. Diese Vorspannung
ist gleich oder größer dem Spannungsabfall über der Reihenschaltung des Widerstandes
RF und der gleichfalls im Gatter GF in Reihe liegenden Diode DF sowie der Diode
D," in der Matrix m (vgl. F i g. 3@ und der im Gatter GW mit dem Verstärkereingang
VEW in Reihe liegenden Diode. Diese Transistorenschaltung bringt noch den
Vorteil mit sich, die erwähnte Vorspannung so einstellen zu können, daß der Eingangsstrom
als Reststrom verschwindet.
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An Stelle der vorher erwähnten Transistoren mit einander symmetrischen
Kennlinien können aber auch (bei Wahl geeigneter nicht dargestellter Schaltungen)
Transistoren mit untereinander gleichem Typ verwendet werden.
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Die Anwendung der vorstehend erläuterten Schaltungen wird bei den
verschiedenen Bahnhofsgrößen unterschiedlich sein. Während sich sämtliche vorstehend
erläuterten Ausführungsbeispiele auf das direkte Zusammenwirken von Fahrstraßen
und Weichen bezogen, ist aber auch, wie leicht ersichtlich, das Zusammenwirken von
anders gearteten Einrichtungen, wie z. B. Fahrstraßen mit Teilfahrstraßen und (über
eine weitere Matrix) das Zusammenwirken von Teilfahrstraßen und Weichen möglich.
Es ist aber auch vorstellbar, daß die vorgenannten Teilfahrstraßeneinrichtungen
ganz oder teilweise den zu befahrenden Weichen zugeordnet sind und mittels der genannten
zweiten Matrix mit den sonstigen zu steuernden Gleisplanelementen verbunden werden.
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Für die Signalsteuerung können Kontakte des in einem Koinzidenzgatter
befindlichen Überwachungsrelais verwendet werden, die auf ein oder mehrere Mischgatter
einwirken.
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Zur Erhöhung der Sicherheit der Anlage können, wie in der Eisenbahnsicherungstechnik
gebräuchlich, gewisse wichtige Stromkreise, wie z. B. zum Verschließen und Überwachen
der zu befahrenden Weichen, verdoppelt werden.
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Die Anwendung des Gegenstandes der Erfindung beschränkt sich jedoch
nicht, wie eingangs erwähnt, nur auf das Eisenbahnsicherungswesen; es kann mit Erfolg
auch in den Fällen eingesetzt werden, wo allgemein irgendwelche Anschalt-, Überwachungs-,
Verschluß- bzw. Ausschlußvorgänge gesteuert werden sollen.