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Schaltungsanordnung für richtungsunterscheidende Achszählanlagen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für richtungsunterscheidende
Achszählanlagen mit zwei in Fahrtrichtung hintereinander am Gleis angeordneten Achszählimpulsgebern.
Diese Impulsgeber erzeugen bei der Durchfahrt jeder Achse nacheinander je einen
positiven und einen negativen Impuls.
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Diese bekannten Schaltungsanordnungen sind z. B. mit magnetisch wirkenden
Impulsgebern ausgerüstet, bei denen Drosselwicklungen eines Magnetkerns gegensinnig
geschaltet sind. Als Auswerteeinrichtung dienen z. B. elektronische Bauelemente
und Schaltkreise, die mit bistabilen Kippschaltungen, Speichern, Koinzidenzgattern,
Differenziergliedern und Verzögerungsschaltungen bestückt sind.
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Diese Schaltungsanordnungen dienen in der Eisenbahnsicherungstechnik
dazu, an jeder Achszählstelle nicht nur die Anzahl der vorbeifahrenden Achsen, sondern
auch deren Fahrtrichtung festzustellen und auszuwerten, Diese Bedingung ist besonders
dann zu erfüllen, wenn aus betrieblichen Gründen Züge im Einflußbereich der Zählstellen
anhalten müssen und dabei Fahrzeugräder hin- und herpendeln können.
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Zur Lösung dieses Problems ist es bekannt, jeder Zählstelle zwei Achszählimpulsgeber
hintereinander am Gleis zuzuordnen. die bei Durchfahrt eines Rades je einen
Impuls erzeugen. Die pro Rad abgegebenen zwei Impulse sind notwendig und hinreichend
zur Bildung einer Aussage über Anzahl und Fahrtrichtung der durch die Zählstelle.
rollenden Fahrzeugachsen.
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Bei den bekannten Anordnungen zur richtungsunterscheidenden Achszählung
wird jeweils vorausgesetzt, daß sich die, für ein durchfahrendes Rad von den beiden
Impulsgebern erzeugten Impulse zeitlich überlappen. Es muß zunächst der Impuls des
ersten Gebers vorhanden sein, dann treten die Impulse des ersten und des zweiten
Gebers gleichzeitig auf, und in der dritten Phase schließlich verschwindet der Impuls
des ersten Gebers, während derjenige des zweiten Gebers noch vorhanden ist.
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Die erforderliche überlappung der Geberimpulse wird dadurch erreicht,
daß die beiden Impulsgeber um einen bestimmten Betrag in Fahrtrichtung versetzt
am Gleis montiert sind. Diese Voraussetzung eines bestimmten Abstandes der Impulsgeber
längs des Gleises verursacht aber große Nachteile, indem es nicht in allen Fällen
möglich ist, beide Impulsgeber am Gleis ohne Verschiebung von Schwellen zu montieren.
Der Abstand der beiden Geber muß auf die kleinsten Fahrzeugräder mit schlechten
Spurkränzen abgestimmt sein. Ist andererseits aber der Abstand zu klein, so besteht
die Gefahr, daß sich bei ungleichmäßigen Spurkränzen großer Räder die Geberimpulse
derart überlappen, daß ein Auflösen in die drei Phasen nicht mehr erreicht wird.
Dadurch werden Falschzählungen verursacht, die die Sicherheit beeinträchtigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
anzugeben, bei der kein bestimmter Abstand der Impulsgeber gewährleistet sein muß.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltungsanordnung
drei bistabile Kippschaltungen, zwei Differenzierglieder und zwei UND-Schaltungen
aufweist und derart mit den Achszählimpulsgebern verbunden ist, daß eine der Kippschaltungen
durch den positiven Impuls des einen der beiden Achszählimpulsgeber in die eine
Lage und durch den negativen Impuls des anderen der beiden Impulsgeber in die andere
Lage gesteuert wird, und daß jede der beiden verbleibenden Kippschaltungen mit dem
positiven und dem negativen Impuls ein und desselben Achszählimpulsgebers gesteuert
wird, wobei die beiden Ausgangsklemmen der zuerst genannten Kippschaltung über je
ein Differenzierglied an die ersten Eingangsklemmen der beiden UND-Schaltungen und
die zweiten Eingangsklemmen dieser UND-Schaltungen mit je einer der Ausgangsklemmen
der durch je einen Achszählimpulsgeber allein gesteuerten Kippschaltungen verbunden
sind.
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Bei der Erfindung wird eine überlappung der Geberimpulse vermieden.
Jeder Impulsgeber gibt pro durchlaufendes Rad einen positiven und einen negativen
Impuls ab. Aus diesen vier Impulsen werden
über die obenerwähnten
Schaltmittel Vorwärts- und Rückwärtszählimpulse erzeugt, die vom zeitlichen Abstand
der Geberimpulse unabhängig sind. Wesentliche Voraussetzung für die Anwendung der
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist ein Impulsgeber, der pro durchlaufendes
Rad ein Signal mit zwei Impulsen verschiedener Polarität abgibt. Derartige Impulsgeber
sind an sich bereits bekannt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Impulsgeber, F i
g. 2 den Spannungsverlauf, F i g. 3 einen kontaktlosen Impulsgeber, F i g. 4 und
5 den Spannungsverlauf, F i g. 6 ein Impulsdiagramm, F i g. 7 eine Schaltungsanordnung.
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Gemäß F i g. 1 ist ein Magnetsystem 2, beispielsweise ein Permanentmagnet
mit Polschuhen, an der Schiene 1 befestigt, so daß ein magnetisches Gleichfeld in
zwei Luftspalten zwischen Schiene 1 und Magnetsystem 2 erzeugt wird. In unmittelbarer
Nähe des Polschuhes ist in den Luftspalten je ein Kontakt 3 und 4 angebracht. Es
sei angenommen, daß sie im Ruhezustand offen sind, sich bei Zunahme des Luftspaltfeldes
infolge eines durch diesen Luftspalt rollenden Spurkranzes jedoch schließen. Die
Schaltung wird durch die beiden Gleichspannungsquellen 5
und 6, die beiden
Vorwiderstände 7 und 8 und die Ausgangsklemmen 9 und 10 vervollständigt. Fährt ein
Rad von links nach rechts durch den Bereich des Impulsgebers, so schließt und öffnet
zuerst der Kontakt 3 und dann der Kontakt 4.
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An den Ausgangsklemmen 9 und 10 entsteht also für jedes
durchrollende Rad ein Spannungsverlauf nach F i g. 2. Es ist leicht einzusehen,
daß sich diese Kurvenform nicht ändern wird, wenn sich durch entsprechende Einstellung
der Empfindlichkeit der Kontakte 3 und 4 die Schließzeiten der Kontakte nicht
überlappen.
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Da mechanische Kontakte am Gleis nicht beliebt sind, wird der Impulsgeber
vorteilhafterweise nach F i g. 3 ausgeführt, wobei die vorher genannten Kontakte
3 und 4 im Luftspaltfeld durch Transformatoren als Schaltorgane ersetzt sind.
Selbstverständlich können auch andere, kontaktlose Elemente diese Aufgabe übernehmen.
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Gemäß F i g. 3 weisen die beiden Transformatoren im Luftspalt je eine'
Primärwicklung 11 und 12 und je eine Sekundärwicklung 13 und 14 auf. Durch die ;
in Serie geschalteten Primärwicklungen wird ein Wechselstrom geeigneter Größe und
Frequenz geschickt. Die Sekundärwicklungen 13 und 14 sind gegenüber den Primärwicklungen
im umgekehrten Sinn in Serie geschaltet, so daß an den Klemmen 15
und 16 im
Ruhezustand keine Spannung auftritt.
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Fährt das Rad durch den Luftspalt des Gebers, so werden die beiden
Transformatoren nacheinander gegenüber dem Ruhezustand stärker vormagnetisiert.
Gemäß F i g. 4 tritt an den Klemmen 15 und 16 eine Ausgangswechselspannung auf.
Wird diese Wechselspannung phasenempfindlich demoduliert, so ergibt sich daraus
ein Spannungsverlauf nach F i g. 5, der die gestellte Voraussetzung zweier verschieden
polarisierter Impulse erfüllt. Mit Hilfe von bekannten Impulsformerschaltungen kann
aus dem Spannungsverlauf nach F i g. 5 ein Signal erzeugt werden, das in seiner
Form der F i g. 2 entspricht. Werden zwei derartige Impulsgeber hintereinander an
einem Gleis aAgeordnet, so entstehen die Impulsfolgen 21 und 22 nach F i g. 6. In
dieser Zeichnung ist der Durchlauf zweier Achsen mit je zwei Impulsen hintereinander
dargestellt. Mit geeigneten Mitteln wird aus den Impulsfolgen 21 und 22 eine Impulsfolge
23 abgeleitet, indem eine bistabile Kippschaltung durch die positiven Impulse der
Impulsfolge 21 und durch die negativen Impulse der Impulsfolge 22
umgesteuert
wird. Aus der Impulsfolge 23 wird dann die Impulsfolge 24 erzeugt, indem die Impulsfolge
23 differenziert und nur die positiven Impulse der differenzierten Impulsfolge weiter
verwertet werden. Die Impulsfolge 25 entsteht auf ähnliche Weise, indem die zur
Impulsfolge 23 inverse Impulsfolge differenziert und der negative Anteil dieses
Resultats unterdrückt wird. Die Impulsfolge 26 wird aus der Impulsfolge 21 über
eine bistabile Kippschaltung gewonnen, die von dem positiven Impuls der Impulsfolge
21. in die eine, von dem negativen Impuls des gleichen Signals in die andere Lage
umgesteuert wird. Auf analoge Art wird die Impulsfolge 27 aus der Impulsfolge 22
hergestellt.
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Durch logischeMultiplikationen derImpulsfolge25 mit der inversen Impulsfolge
von 26 wird schließlich die Vorwärtszählimpulsfolge 28 gewonnen; durch logische
Multiplikation der Impulsfolge 24 mit 27 würde die Rückwärtszählimpulsfolge resultieren,
die in Beispiel nicht dargestellt ist.
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Die beschriebenen Funktionen lassen sich mit einer Schaltungsanordnung
gemäß F i g. 7 verwirklichen. Die Eingangssignale sind dort mit 21+ und 21-, entsprechend
den beiden Impulsen der Impulsfolge 21,
sowie mit 22+ und 22-, entsprechend
denjenigen der Impulsfolge22, bezeichnet. Die Impulse21+ und 22-steuern die bistabile
Kippschaltung 31 um. An deren Ausgang sind daher die Impulsfolge 23 und der dazu
inverse Wert verfügbar. Diese beiden Ausgangssignale der Kippschaltung 31 werden
in den Differenziergliedern 32 und 33 differenziert. Von diesen Funktionen werden
nur die positiven Werte als Ausgangsimpulsfolgen 24 und 25 weitergegeben. Die bistabile
Kippschaltung 34 wird von den Impulsen 21+ und 21- gesteuert. Die zur Impulsfolge
26 inverse Ausgangsgröße der Kippschaltung 34 ist zusammen mit der Impulsfolge 25
die Eingangsgröße für die UND-Schaltung 35. Am Ausgang dieses Multiplikationstores
bzw. dieser UND-Schaltung 35 erscheint die Vorwärtszählimpulsfolge 28.
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In ähnlicher Weise wird die bistabile Kippschaltung 36 von den Impulsen
22+ und 22- gesteuert. Deren Ausgangsimpulsfolge 27 wirkt zusammen mit der Impulsfolge
24 auf die UND-Schaltung 37, an deren Ausgang die Rückwärtszählimpulsfolge
29 abgenommen werden kann.
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Aus dem Impulsdiagramm F i g. 6 und aus dem Schaltungsschema gemäß
F i g. 7 ist ersichtlich, daß der zeitliche Abstand zwischen der Geberimpulsfolge
21 und der Geberimpulsfolge 22 keinen engbegrenzten Wert haben muß. Als einzige
Voraussetzung muß eingehalten werden, daß der auf den ersten Impuls der Geberimpulsfolge
21 folgende Impuls der Geberimpulsfolge 22 vor dem zweiten Impuls der Geberimpulsfolge
21 auftritt. Für die Aufstellung der beiden Impulsgeber einer Zählkette am Gleis
läßt sich daraus die Bedingung ableiten, daß der Abstand der beiden Impulsgeber
in Fahrtrichtung kleiner sein muß als die kürzeste Radfolge im Zug. Diese Voraussetzung
ist
viel leichter, zu erfüllen als die, bei bisherigen Achszählanlagen
geforderte überlappung der Geberimpulse.
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Von der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 7 muß nur angenommen. werden,
daß deren Bauteile genügend schnell arbeiten. Darüber hinaus ist aber die Wahl der
Mittel frei; es können Relais-, Transistor-oder Magnetkernschaltungen benutzt werden.