DE1255131B

DE1255131B - Device for point-by-point signal transmission between the vehicle and the route, especially on railways

Info

Publication number: DE1255131B
Application number: DE1962S0080708
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Siegfried Baumgart
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-08-01
Filing date: 1962-08-01
Publication date: 1967-11-30
Also published as: CH411979A

Description

Einrichtung zur punktweisen Signalübertragung zwischen Fahrzeug und Strecke, insbesondere bei Eisenbahnen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur punktweisen Signalübertragung zwischen Fahrzeug und Strecke, insbesondere bei Eisenbahnen, durch Beeinflussung von Schwingungskreisen, bei welcher mit Wechselstrom von zeitlich periodisch veränderlicher Frequenz gespeiste Schwingungskreise zur Beeinflussung mit Schwingungskreisen gekoppelt werden, deren Resonanzfrequenz für den zu übertragenden Signalbegriff maßgebend ist.Device for point-by-point signal transmission between vehicle and Line, especially in railways The invention relates to a device for point-by-point signal transmission between the vehicle and the route, especially in the case of railways, by influencing oscillation circuits, in which with alternating current of temporal Oscillating circuits fed at a periodically variable frequency for influencing are coupled with oscillating circuits, their resonance frequency for the to be transmitted Signal aspect is decisive.

Es gibt zu diesem Zweck bereits Einrichtungen, die mit Wechselstrom gespeiste Stromkreise enthalten und an die bei der Signalübertragung meist auf induktivem Wege Schwingungskreise angekoppelt werden, die keine eigene Stromquelle haben und deren Resonanzfrequenz für den zu übertragenden Signalbegriff maßgebend ist. In dem mit Strom gespeisten Teil der Einrichtung ist für jede dieser Resonanzfrequenzen ein Generator vorhanden, dessen Frequenz mit der Resonanzfrequenz des betreffenden Schwingungskreises in engen Grenzen übereinstimmen muß. Daraus folgt, daß die Resonanzfrequenzen aller den gleichen Signalbegriff übertragenden Schwingungskreise nur wenig voneinander abweichen dürfen. Diese (nicht mit einer Stromquelle versehenen) Schwingungskreise sind vielfach an Kabel angeschlossen, teils, um die Schwingungskreise unwirksam schalten zu können, wenn keine Signalübertragung zustande kommen soll, teils um ihre Resonanzfrequenz durch Schaltmaßnahmen verändern zu können, wenn aus betrieblichen Gründen ein anderer Signalbegriff übertragen werden soll. Die Kabel selbst jedoch beeinflussen ebenfalls die Resonanzfrequenz der Schwingungskreise, und es können daher für sie nur verhältnismäßig geringe Längen zugelassen werden. Dies gilt um so mehr, je höher die Resonanzfrequenz des Schwingungskreises ist. Soll eine größere Zahl unterschiedlicher Signalbegriffe übertragen werden, so muß in dem stromgespeisten Teil der Einrichtung auch eine größere Zahl von Generatoren zur Verfügung stehen. Dadurch werden die Einrichtungen unter Umständen unerwünscht teuer. Trotzdem sind die beschriebenen Einrichtungen wegen der Einfachheit ihrer Wirkungsweise und wegen der Sicherheit, mit der die Signalübertragung zustande kommt, in großer Zahl in der Praxis eingeführt worden.For this purpose there are already facilities that use alternating current Contain powered circuits and to which the signal transmission is usually on inductive Paths oscillating circuits are coupled that do not have their own power source and whose resonance frequency is decisive for the signal aspect to be transmitted. In the powered part of the facility is for each of these resonant frequencies a generator is available, the frequency of which corresponds to the resonance frequency of the relevant Oscillation circle must match within narrow limits. It follows that the resonance frequencies of all oscillation circuits transmitting the same signal aspect only slightly from one another may differ. These oscillating circuits (not provided with a power source) are often connected to cables, sometimes ineffective around the oscillation circuits to be able to switch, if no signal transmission is to take place, partly to to be able to change their resonance frequency by switching measures, if from operational Reasons another signal aspect should be transmitted. The cables themselves, however also influence the resonance frequency of the oscillation circuits, and it can therefore only relatively short lengths are permitted for them. This applies to the more the higher the resonance frequency of the oscillation circuit is. Should be a bigger one Number of different signal aspects are transmitted, so must be powered in the Part of the facility also has a larger number of generators available. This can make the facilities undesirably expensive. Still are the facilities described because of the simplicity of their operation and because of the security with which the signal transmission comes about in large numbers in has been introduced into practice.

Es ist ferner bereits bekannt, den zu beeinflussenden Stromkreis mit einem Wechselstrom zu speisen, dessen Frequenz zeitlich periodisch in einem Bereich geändert wird, der die Resonanzfrequenzen aller zur Beeinflussung dieses Kreises vorgesehenen Schwingungskreise umfaßt. Hierbei wird die Änderungsgeschwindigkeit der Frequenz so gewählt, daß innerhalb eines Zeitraums, während dessen eine ausreichende Kopplung zwischen- den Stromkreisen besteht, der gesamte Frequenzbereich mindestens einmal durchfahren wird. Durch die bekannte Einrichtung erreicht man, daß ein einziger mit Wechselstrom gespeister Stromkreis durch eine größere Anzahl von Schwingungskreisen unterschiedlicher Frequenz beeinflußt werden kann und somit zur Übertragung einer größeren Zahl von Signalbegriffen ausreicht.It is also already known to use the circuit to be influenced to feed an alternating current, the frequency of which is periodic in a range is changed, the resonance frequencies of all affecting this circuit intended oscillation circles. This is the rate of change the frequency chosen so that within a period of time during which a sufficient There is a coupling between the circuits, at least the entire frequency range is driven through once. The known device achieves that a single one AC powered circuit through a larger number of oscillating circuits different frequency can be influenced and thus for the transmission of a larger number of signal terms is sufficient.

Demgegenüber ist es Ziel der Erfindung, eine Einrichtung zur punktweisen Signalübertragung zwischen Fahrzeug und Strecke zu schaffen, bei der für die Resonanzfrequenz der nicht mit einer Stromquelle in Verbindung stehenden Schwingungskreise weitere Toleranzgrenzen als bisher zugelassen werden können.In contrast, it is the aim of the invention to provide a device for point-wise To create signal transmission between the vehicle and the track, at which for the resonance frequency the oscillation circuits that are not connected to a power source Tolerance limits than previously can be permitted.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Bereich der Frequenzänderung nur die Resonanzfrequenz eines gespeisten Schwingungskreises umfaßt und die Grenzen des Bereichs so gewählt sind, daß bei Speisung mit den Grenzfrequenzen und bei unbeeinflußter Einrichtung das die Beeinflussung anzeigende Gerät noch nicht anspricht.According to the invention this is achieved in that the range of frequency change only includes the resonance frequency of a fed oscillation circuit and the limits of the range are chosen so that when fed with the cut-off frequencies and when unaffected The device is not yet responding to the device displaying the influence.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachstehend erläutert.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained below.

F i g. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Anwendung des Erfindungsgedankens auf eine Einrichtung zur induktiven Zugbeeinflussung, die im stromgespeisten Teil mit Schwingungskreisen arbeitet.F i g. 1 shows a circuit arrangement for applying the inventive concept on a device for inductive train control, which is in the power-fed part works with oscillation circles.

F i g. 2 ist ein zu F i g. 1 zugehöriges Schaubild, das in Abhängigkeit von der Betriebsfrequenz eines Generators im oberen Teil den Strom in dem vom Generator gespeisten Schwingungskreis, im unteren Teil die Ansprechbereiche der Zugeinrichtung auf am Gleis angeordnete Schwingungskreise verschiedener Abstimmung zeigt. Im oberen Teil von F i g. 1 ist eine Fahrzeugeinrichtung zur induktiven Zugbeeinflussung mit ihren stromgespeisten Schwingungskreisen dargestellt. Der untere Teil zeigt einen ortsfest am Gleis angeordneten Schwingungskreis, der keine Stromquelle enthält und im folgenden »Gleismagnet« genannt wird. In der Fahrzeugeinrichtung speisen die Generatoren 1, 2 und 3 je einen Schwingungskreis, der aus dem Kondensator 4, 5 bzw. 6, der Spule 7, 8 bzw. 9 und dem Impulsrelais 10,11 bzw. 12, oder einer äquivalenten elektronischen Einrichtung besteht. Jeder der drei Schwingungskreise ist auf eine andere Frequenz abgestimmt. Die vom zugehörigen Generator gelieferte Frequenz stimmt mit der Resonanzfrequenz des gespeisten Schwingungskreises überein. Die Wicklungen 7, 8 und 9 sind in einem nach unten offenen Abschirmgehäuse, das nicht dargestellt ist, angeordnet und befinden sich auf einem Kern 13 aus ferromagnetischem Material. Sie sind durch eine ebenfalls nicht dargestellte Anordnung voneinander induktiv entkoppelt. Wird bei der Vorbeifahrt an einem Beeinflussungspunkt der Gleismagnet 60 an die drei Wicklungen induktiv angekoppelt, so tritt eine Stromsenkung in demjenigen Schwingungskreis ein, dessen Generator die Frequenz liefert, auf die der Gleismagnet 60 abgestimmt ist. Das Impulsrelais spricht auf diese kurzzeitige Stromsenkung an und meldet den übertragenen Signalbegriff.F i g. 2 is a to F i g. 1 associated diagram, which shows, depending on the operating frequency of a generator, in the upper part the current in the oscillation circuit fed by the generator, in the lower part the response ranges of the pulling device to oscillation circuits of different coordination arranged on the track. In the upper part of FIG. 1 shows a vehicle device for inductive train control with its current-fed oscillation circuits. The lower part shows an oscillating circuit fixed on the track, which does not contain a power source and is called "track magnet" in the following. In the vehicle equipment, the generators 1, 2 and 3 each feed an oscillating circuit, which consists of the capacitor 4, 5 or 6, the coil 7, 8 or 9 and the pulse relay 10, 11 or 12, or an equivalent electronic device . Each of the three oscillation circles is tuned to a different frequency. The frequency supplied by the associated generator corresponds to the resonance frequency of the oscillating circuit that is fed. The windings 7, 8 and 9 are arranged in a downwardly open shielding housing, which is not shown, and are located on a core 13 made of ferromagnetic material. They are inductively decoupled from one another by an arrangement also not shown. If the track magnet 60 is inductively coupled to the three windings while driving past an influencing point, a current decrease occurs in that oscillation circuit whose generator supplies the frequency to which the track magnet 60 is tuned. The pulse relay responds to this brief current reduction and reports the transmitted signal aspect.

In F i g. 2 ist horizontal die Frequenz f b eines der drei Generatoren aufgetragen. Mit f 1 ist die Resonanzfrequenz des an den Generator angeschlossenen Schwingungskreises bezeichnet. Stimmt die Resonanzfrequenz eines Gleismagneten mit der Frequenz f 1 überein, so wird man finden, daß das Impulsrelais des betreffenden Schwingungskreises innerhalb eines Bereiches der Frequenz fb anspricht, der näherungsweise symmetrisch zur Frequenz f 1 liegt und der in F i g. 2 durch den schraffierten Bereich 24 angedeutet ist. Hat ein Gleismagnet beispielsweise infolge ungenauer Abstimmung eine etwas höhere Resonanzfrequenz, so verschiebt sich der Ansprechbereich zu höheren Frequenzen fb hin, wie es der Bereich 25 in F i g. 2 zeigt. Näherungsweise kann man annehmen, daß die Verschiebung des Ansprechbereichs ebenso groß ist wie die Abweichung der Resonanzfrequenz des Gleismagneten von der Frequenz f 1. In entsprechender Weise bringt eine Abstimmung des Gleismagneten auf eine tiefere Resonanzfrequenz eine Verschiebung zu tieferen Frequenzen hin, z. B. in den Bereich 26 in F i g. 2. Eine Verschiebung zu tieferen Frequenzen hin wird im Betrieb vor allem durch das angeschlossene Steuerkabel 61 hervorgerufen, über das der Gleismagnet mit Hilfe des Steuerkontakts 62 kurzgeschlossen wird, wenn er keine Wirkung auf die Fahrzeugeinrichtung ausüben soll, weil beispielsweise das zugeordnete Signal »Fahrt frei« zeigt. Die Verschiebung zu tieferen Frequenzen hin wird durch die Kapazität des Steuerkabels bewirkt, und die Länge des Steuerkabels wird somit durch den für die Gleismagnetabstimmung zulässigen Toleranzbereich begrenzt. Die Frequenz des Generators in der Fahrzeugeinrichtung kann infolge von zeitlicher oder temperaturbedingter Änderung seiner Bauelemente oder infolge ungenauer Abstimmung von dem Sollwert f 1 um kleine Beträge abweichen. Sind fbl und fb2 die äußersten Grenzen für die Betriebsfrequenz des Generators, so können gerade noch solche Gleismagnete zugelassen werden, die in den Ansprechbereichen 25 und 26 wirksam sind. Dadurch ist die Toleranz für die Resonanzfrequenz der Gleismagnete festgelegt.In Fig. 2, the frequency fb of one of the three generators is plotted horizontally. The resonance frequency of the oscillating circuit connected to the generator is denoted by f 1. If the resonance frequency of a track magnet coincides with the frequency f 1, it will be found that the pulse relay of the resonant circuit in question responds within a range of the frequency fb which is approximately symmetrical to the frequency f 1 and which is shown in FIG. 2 is indicated by the hatched area 24. If a track magnet has a slightly higher resonance frequency, for example as a result of inaccurate tuning, the response range shifts to higher frequencies fb, as is the case with area 25 in FIG. 2 shows. As an approximation, one can assume that the shift in the response range is just as large as the deviation of the resonance frequency of the track magnet from the frequency f 1. B. in the area 26 in F i g. 2. A shift to lower frequencies is caused during operation primarily by the connected control cable 61, via which the track magnet is short-circuited with the help of the control contact 62 if it is not to have any effect on the vehicle equipment, for example because the assigned signal »Drive free " shows. The shift to lower frequencies is brought about by the capacitance of the control cable, and the length of the control cable is thus limited by the tolerance range permissible for the track magnet tuning. The frequency of the generator in the vehicle equipment can deviate from the target value f 1 by small amounts as a result of changes in its components due to time or temperature or as a result of inaccurate coordination. If fbl and fb2 are the extreme limits for the operating frequency of the generator, track magnets that are effective in response areas 25 and 26 can still be permitted. This defines the tolerance for the resonance frequency of the track magnets.

Gemäß der Erfindung wird nun die Frequenz der Generatoren 1, 2 und 3 zeitlich periodisch verändert, und zwar innerhalb eines Bereiches, der durch die Grenzen f b 3 und f b 4 in F i g. 2 angedeutet ist. Durch entsprechende Wahl der Periodendauer dieser Frequenzänderung wird dafür gesorgt, daß innerhalb einer Zeitspanne, während derer eine wirksame Kopplung zwischen dem Gleismagneten und den Schwingungskreisen auf dem Fahrzeug besteht, der Frequenzbereich fb3 bis fb4 mindestens einmal durchlaufen wird. Da die Einrichtung bei der Frequenz f b 3 noch auf einen sehr tief abgestimmten Gleismagneten mit dem Ansprechbereich 28, bei der Frequenz fb4 noch auf einen -sehr hoch abgestimmten Gleismagneten mit dem Ansprechbereich 27 unter Einbeziehung eines gewissen Sicherheitsabstandes anspricht, können demnach zur Zusammenarbeit mit der erfindungsgemäßen Einrichtung noch Gleismagnete mit diesen wesentlich erweiterten Resonanzfrequenzen zugelassen werden. Die Erweiterung ser Grenzen ist in F i g. 2 etwa gleich der Verschiebung des Bereichs 27 gegen den Bereich 25 und der Verschiebung des Bereichs 28 gegen den Bereich 26.According to the invention, the frequency of the generators 1, 2 and 3 is periodically changed over time, specifically within a range defined by the limits fb 3 and fb 4 in FIG. 2 is indicated. Appropriate selection of the period duration of this frequency change ensures that the frequency range fb3 to fb4 is run through at least once within a period of time during which there is an effective coupling between the track magnet and the oscillating circuits on the vehicle. Since the device at the frequency fb 3 still responds to a very low tuned track magnet with the response range 28, at the frequency fb4 still responds to a -very high tuned track magnet with the response range 27, taking into account a certain safety distance, you can therefore cooperate with the invention Establishment of track magnets with these significantly expanded resonance frequencies will still be permitted. The expansion of these limits is shown in FIG. 2 approximately equal to the displacement of the area 27 relative to the area 25 and the displacement of the area 28 relative to the area 26.

Die Kurve 29 in F i g. 2 zeigt den Strom in einem der Schwingungskreise der Fahrzeugeinrichtung in Abhängigkeit von der Frequenz f b. Die horizontale Linie, welche die Kurve 29 schneidet, gibt den Ansprechwert des zugehörigen Impulsrelais an. Die Frequenzänderung, die durch die erfindungsgemäße Frequenzmodulation der Generatoren 1, 2 und 3 hervorgerufen wird, muß daher innerhalb der Frequenzgrenzen f b 5 und f b 6 liegen, die sich durch den Schnitt der genannten horizontalen Geraden mit der Kurve 29 ergeben, sonst hätte die Frequenzmodulation ein ungewolltes Ansprechen der Impulsrelais zur Folge.The curve 29 in FIG. 2 shows the current in one of the oscillating circuits of the vehicle equipment as a function of the frequency f b. The horizontal line which intersects curve 29 indicates the response value of the associated pulse relay. The frequency change that is caused by the frequency modulation of the generators 1, 2 and 3 according to the invention must therefore lie within the frequency limits fb 5 and fb 6 , which result from the intersection of the above-mentioned horizontal straight line with the curve 29, otherwise the frequency modulation would have unwanted response of the pulse relays result.

Die Frequenzmodulation kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, daß die Drosseln der frequenzbestimmenden Schwingungskreise 14, 15 und 16 der Generatoren 1, 2 und 3 mit einem Wechselstrom niedriger Frequenz beschickt werden. Dieser Wechselstrom, der durch den Generator 20 erzeugt wird; durchfließt die Wicklungen 17, 18 und 19 der frequenzbestimmenden Drosseln. Diese Wicklungen werden so angeordnet, daß sie mit den in den Schwingungskreisen liegenden Wicklungen dieser Drosseln induktiv nicht gekoppelt sind, daß aber der Strom, der die Wicklungen 17, 18 und 19 durchfließt, die Permeabilität in den Spulenkernen dieser Drosseln ändert. Derartige Wicklungsanordnungen sind bekannt und brauchen daher nicht beschrieben zu werden. Um sicherzustellen, daß der Frequenzbereich fb3 bis fb4 während der wirksamen Kopplung mit dem Gleismagneten auch bei höchster Fahrgeschwindigkeit einmal bestrichen wird, muß man die Frequenz des die Frequenzmodulation bewirkenden Wechselstromes so hoch wählen, daß eine halbe Periodendauer dieses Wechselstromes kürzer ist als die Zeitspanne der wirksamen Kopplung.The frequency modulation can be effected, for example, by that the chokes of the frequency-determining oscillating circuits 14, 15 and 16 of the generators 1, 2 and 3 are fed with a low frequency alternating current. This alternating current, generated by generator 20; flows through the windings 17, 18 and 19 the frequency-determining chokes. These windings are arranged so that they inductive with the windings of these chokes in the oscillation circuits are not coupled, but that the current flowing through the windings 17, 18 and 19, the permeability in the coil cores of these chokes changes. Such winding arrangements are known and therefore do not need to be described. To ensure, that the frequency range fb3 to fb4 during the effective coupling with the track magnet is swept once even at the highest driving speed, you have to adjust the frequency of the alternating current causing the frequency modulation so high that half a The period of this alternating current is shorter than the period of the effective Coupling.

Sollte z. B. durch Unterbrechung des vom Generator 20 gespeisten Stromkreises die Frequenzmodulation der Generatoren 1, 2 und 3 unterbleiben, so würde hierdurch das Ansprechen der Einrichtung auf die an der Strecke verlegten Gleismagnete in Frage gestellt werden. Es ist daher zweckmäßig, das Fließen dieses Stromes zu überwachen. Zur Überwachung kann irgendeine bekannte Anordnung benutzt werden, z. B. ein Relais 23, das über den Gleichrichter 22 und den Stromwandler 21 vom Stromkreis des Generators 20 gespeist wird. Der Wandler 21 dient zur galvanischen Trennung des Relaiskreises von dem Stromkreis des Generators 20. Durch die galvanische Trennung wird bewirkt, daß das Relais 23 abfällt, wenn der Generator 20, z. B. infolge einer Störung, einen Gleichstrom abgeben sollte. Will man eine erhöhte Sicherheit, so kann man das Relais 23 auf die Frequenz des Generators 20 abstimmen, was bei einem wechselstromgespeisten Relais auf mechanischem Wege, bei der in F i g. 1 gezeigten Schaltung auch durch elektrische Abstimmung des speisenden Kreises möglich ist.Should z. If, for example, the frequency modulation of the generators 1, 2 and 3 is omitted by interrupting the circuit fed by the generator 20, the response of the device to the track magnets laid along the route would be called into question. It is therefore advisable to monitor the flow of this current. Any known arrangement can be used for monitoring, e.g. B. a relay 23, which is fed via the rectifier 22 and the current transformer 21 from the circuit of the generator 20. The converter 21 is used for galvanic separation of the relay circuit from the circuit of the generator 20. The galvanic separation causes the relay 23 to drop out when the generator 20, for. B. should emit a direct current as a result of a disturbance. If you want increased security, you can tune the relay 23 to the frequency of the generator 20 , which in the case of an AC-powered relay by mechanical means, in the case of the in FIG. 1 is also possible through electrical tuning of the feeding circuit.

Claims

Claims: 1. Device for point-wise signal transmission between vehicle and route, especially in the case of railways, by influencing them of oscillation circuits, in which with alternating current of time periodically variable Frequency-fed oscillation circuits coupled with oscillation circuits for influencing whose resonance frequency is decisive for the signal aspect to be transmitted is, characterized in that the range (fb5 to fb6) of the frequency change includes only the resonance frequency (f 1) of a powered oscillating circuit (4, 7) and the limits of the range are chosen so that when fed with the cutoff frequencies and if the device is not influenced, the device (10) indicating the influence is still there does not respond.

2. Device according to claim 1, characterized in that a Alternating current of low frequencies (generator 20) the inductance of chokes (17 to 19), which in the frequency-determining circuit of generators (1 to 3) which are used to influence the circuits (4, 7; 5, 8 and 6, 9) Food.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the the Frequency modulation effecting alternating current of low frequency feeds a relay (23), that monitors the frequency modulation. Publications considered: German U.S. Patent No. 913,545.