DE1292160B - Schaltungsanordnung zum Steuern von Warnanlagen an schienengleichen Weguebergaengen durch einen Zug - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Steuern von Warnanlagen an schienengleichen Wegübergängen durch einen Zug, wobei Informationen von den Eisenbahnschienen zur Voraussage der Zeit, welche ein Zug bis zum Erreichen einer bestimmten Stelle braucht, abgeleitet werden, insbesondere für zuggesteuerte Bahnübergangssicherungsanlagen mit Warnzeitangleichung.
• Es ist bereits eine Einrichtung zum Betätigen einer Warnanlage an schienengleichen Wegübergängen mit einer -möglichst konstanten Warnzeit bekannt, wobei entlang den Schienen eine Antenne angeordnet ist, deren Empfangseigenschaften längs der Strecke * an bestimmten Punkten so variieren, daß eine von dem Schienenfahrzeug gesendete urimodulierte Schwingung infolge der Bewegung des Fahrzeugs moduliert von der Antenne aufgenommen wird, wobei die Punkte in der Antenne mit den unterschiedlichen Empfangseigenschaften so gestaffelt sind, daß der zeitliche Abstand der damit erzeugten markierten Stellen in der Modulation einen vorgegebenen Wert gerade dann erstmalig unterschreitet, wenn die mögliche Mindestanrückzeit des Schienenfahrzeugs auf die vorgegebene Warnzeit abgesunken ist, wodurch eine Warnanlage od. dgl. eingeschaltet wird. Bei dieser Einrichtung muß jedoch eine Spezialantenne verwendet werden, die sich über eine beträchtliche Entfernung längs der Schienen erstreckt. Diese Antenne ist kostspielig und stellt eine Fehlerquelle dar, da sie leicht beschädigt werden kann. Außerdem müssen sämtliche, die Schienenstrecke befahrenden Züge mit einem Sender ausgerüstet sein. Fällt dieser Sender aus, so besteht keine Möglichkeit, der Warnanlage diesen Fehler mitzuteilen. Diese bekannte Einrichtung arbeitet daher auch nicht zuverlässig genug. Gegenstand eines älteren Patents ist, eine derartige Einrichtung so abzuändern, daß noch die Beschleunigung des Schienenfahrzeugs berücksichtigt wird, um eine bessere Warnzeitangleichung zu erzielen. Diese Maßnahme ändert jedoch nichts an den genannten Nachteilen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und eine große Betriebssicherheit aufweist.
• Die Lösung dieser Aufgabe ist gegeben durch einen Wechselstromerzeuger, der an einer bestimmten Stelle mit den Schienen verbunden ist und einen konstanten Strom in die Schienen speist, durch eine Gleichrichterschaltung zum Erzeugen einer ortsabhängigen Gleichspannung an der bestimmten Stelle durch den Spannungsabfall in dem durch die Schienen und die Achsen des Zuges gebildeten Stromweg, durch eine an die Gleichrichterschaltung angeschlossene erste Differenziereinrichtung zum Erzeugen einer geschwindigkeitsabhängigen Spannung, durch eine nachgeschaltete Rechenschaltung, welche aus der ortsabhängigen und der geschwindigkeitsabhängigen Spannung eine weitere Spannung bildet, die ein Maß der Zeit bildet, welche der Zug bis zum Eintreffen an der bestimmten Stelle benötigt, und durch eine von der weiteren Spannung gesteuerte Einrichtung zum Betätigen des Warnzeichengebers.
• Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 enthalten.
• Es ist zwar die Verwendung des Gleises als kurzgeschlossene Leitung bei Gleisfüllanzeigeeinrichtungen bereits bekannt, wobei eine Vorrichtung durch einen über das Gleis hin- und zurückgeführten Wechselstrom von mindestens 100 Hz kontinuierlich verstellt wird, wenn dieser Stromkreis durch- die Achsen der einzelnen Wagen mehr oder weniger kurzgeschlossen wird. Es ist auch bereits bekannt, eine Beziehungsgröße zwischen einem zurückgelegten Weg und der für die Zurücklegung dieses Weges erforderlichen Zeit aus einer Strom- oder Spannungsänderung pro Zeiteinheit zu ermitteln, die in einem Medium, z. B. einem elektromagnetischen Wechselfeld, infolge der Beeinflussung durch den bewegten Körper hervorgerufen wird. Dabei wird ein elektrisches Steuergerät verwendet, welches einen Sender und einen Empfänger für elektrische und magnetische Wellen enthält,, die durch einen sich dem Feld nähernden Körper, z. B. durch ein Schienenfahrzeug, beeinüußt werden und im Empfänger eine Energieänderung hervorrufen. Das Wesen der Schaltungsanordnung nach der Erfindung liegt jedoch nicht in diesen an sich bekannten Einzelschaltungen, sondern in der ausschließlich beanspruchten Kombination von auf dem Gebiet der Elektronik allgemein bekannten Einzelschaltungen, angewendet bei der Steuerung von Warnanlagen an schienengleichen Wegübergängen durch einen Zug. Dadurch werden Einrichtungen auf den Zügen gespart, und der Aufbau. ist einfach und betriebssicher, da z. B. Kontakte nur für die Auslösung der Warnzeichengeber bzw. die Steuerung der Schranken verwendet werden.
• Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren ,Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung, F i g. 2 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform einer Schaltunganordnung nach der Erfindung, F i g. 3 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform, F i g. 4 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung für mehrere aufeinanderfolgende Gleisabschnitte, -F i g. 5A und 5 B ein ausführliches Schaltbild der Anordnung nach F i g. 4.
• In der Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 1 ist ein Zug dargestellt, der sich auf Schienen 12A, 12B bewegt. Der Zug befindet sich in einer Entfernung L von einer bestimmten Stelle P, P', die z. B. einen Wegübergang darstellt. Der Zug bewegt sich in der Zeichnung gesehen von links nach rechts mit der Geschwindigkeit V und der Beschleunigung a.
• Die Abhängigkeit des Weges von der Beschleunigung lautet: L = f f (aodt)dt (1) oder nach einmaliger Integration L = f (ao t + Co) dt . (2) Darin ist Co eine Integrationskonstante. Da das Integral der Beschleunigung nach der Zeit die Geschwindigkeit darstellt, gilt auch V = aot+co. (3) Bei t = T = 0 und V = Vo ergibt sich Co = V, (4) und V=aot+V. (5) Mit diesen Werten läßt sich die Gleichung (2) schreiben L = (ao t + V,) dt . (6) Das Integral der Geschwindigkeit über die Zeit ergibt die Ortsänderung Bei t = To = 0 sei die Ortsänderung des Zuges gleich 0. Daraus ergibt sich Durch Einsetzen bestimmter Zeiten in diese Gleichung erhält man. die Entfernung, welche der Zug in dem bestimmten Zeitintervall zurücklegt: Setzt man dieses Zeitintervall T, - T, = T so ergibt sich Der Zug benötigt also die Zeit Z; wenn er die Entfernung L bis zum Eintreffen an dem Wegübergang zurücklegen muß. In der Praxis sind L, ao und Vo Funktionen der Zeit, und die Recheneinrichtung ermittelt eine laufende Voraussage der Zeit, die ein Zug bis zum Eiiatr-2ffen an der bestimmten Stelle (Wegübergang) benötigt. Da die Größen L, ao und VO zeitveränderlich sind, lautet die Voraussagegleichung: aT2+2VT-2L=0. (12) Bei der Vorrichtung nach der Erfindung ist an die Punkte P, P' ein Oszillator 14 über einen Verstärker 16 und einen Widerstand 18 angeschlossen. Die besten Ergebnisse erzielt man, wenn der Oszillator eine Frequenz von etwa 50 I-lz aufweist. Höh= Frequenzen ergeben zwar eine höhere Eingangsimpedanz, welche an sich wünschenswert ist, jedoch wird die Anordnung durch den Gleisbettungswiderstand zwischen den Schienen derart belastet, daß die Messung der Entfernung nicht genau durchführbar ist. Frequenzen unter 50 f 1z vermindern zwar die Belastung, reduzieren aber auch die Eingangsimpedanz und erschweren damit die Messung der Ströme oder Spannungen.
• Wenn der Zug sich auf den Schienen den Punkten P, P' nähert, vermindert sich ständig die Impedanz der Schienen, da die Achse des Zuges die Schienen kurzschließt. Da voraussetzungsgemäß der Strom durch die Schienen konstant gehalten wird, sinkt die an den Punkten P, P' entstehende Spannung bis zu einem Minimum, wenn der Zug diese Stelle erreicht. Deshalb erhält man durch Messen der Spannung an den Schienenpunkten P, P' eine Anzeige über die Entfernung L des Zuges von dieser Stelle. Die Änderung der an dieser Stelle hervorgerufenen Spannung mit der Zeit liefert eine Geschwindigkeitsinformation V, und die zweite Ableitung dieser Spannungsänderung liefert eine Beschleunigungsinformation a des Zuges.
• Die Auswertung dieser Information geschieht durch folgenden Schaltungsaufbau: An den Ausgang des Stromverstärkers 16 ist ein Bandfilter 20 mit schmaler Bandbreite für eine Durchlaßfrequenz von 50 Hz angeschlossen, an dessen Eingang die Wechselspannung ansteht, welche der jeweiligen Entfernung L des Zuges von der Stelle P, P' entspricht. Die am Ausgang des Bandfilters auftretende Wechselspannung wird durch einen nachfolgenden Gleichrichter 22 gleichgerichtet und durch eine Siebkette 24 geglättet. Die gleichgerichtete und geglättete Spannung am Ausgang der Siebkette 24 ist ein Maß für den jeweiligen Abstand der Stelle P, P' von der nächstliegenden Zugachse des Zuges.
• Diese Ausgangsspannung wird einer ersten Differenzierschaltung 26 zugeführt, an deren Ausgang eine Spannung auftritt, die der Geschwindigkeit V des Zuges entspricht. Diese Spannung wird einer zweiten Differenzierschaltung 28 zugeführt und ebenso dem Eingang einer ersten Multi.plizierschaltung 30. Die zweite Differenzierschaltung 28 differenziert die der Geschwindigkeit entsprechende Spannung nach der Zeit und liefert an ihrem Ausgang eine Spannung, die der Beschleunigung des Zuges entspricht. Die Ausgangsspannung der zweiten Differenzierschaltung wird einer zweiten Muitiplizier3chaltung 32 zugeführt.
• Die Ausgangsspannung an der Niederfrequenz-Siebkette 24 wird außer der Differenzierschaltung 26 auch der Inverterschaltung 34 zugeführt. Diese kehrt die Phasenlage dieses- Spannung um, so daß am Ausgang der negative Wert der Eingangsspannung auftritt, welche hier -1 ist. Diese Ausgangsspannung wird einem Verstärker 36 zugeführt, der sie auf ihren doppelten Wert verstärkt. Der nunmehr verdoppelte negative Wert der Spannung wird dem Eingang eines Additionsverstärkers 38 zugeführt, an den auch die Ausgangsspannung von der zweiten Multiplizierschaltung 32 geleitet wird. Die erste Multiplizierschaltung 30 leitet ihre Ausgangsspannung an einen anderen Verstärker 40 mit dem Verstärkungsfaktor 2. Die Ausgangsspannung dieses Verstärkers wird dann als dritte Eingangsspannung ebenfalls dem Additionsverstärker 38 zugeführt. Die am Ausgang desselben vorhandene Summe der drei eingespeisten Spannungen wird dem Verstärker 42 zugeleitet, der einen hohen Verstärkungsfaktor aufweist. Diese Ausgangsspannung wird als zweite Eingangsspannung der ersten Multiplizierschaltung 30 zurückgeleitet, und beide Eingangsspannungen werden einer dritten Multiplizierschaltung 44 zugeleitet. Die Ausgangsspannung der letzteren wird als zweite Eingangsspannung der Multiplizierschaltung 32 zugeführt.
• Die vom Verstärker 36 an den Eingang des Additionsverstärkers 38 gelieferte negative Spannung entspricht der doppelten Entfernung der Zugachse bis zu der Stelle P, P' (-2 L). Nimmt man an, daß die Eingangsspannungen der ersten Multiplizierschaltung 30 einmal die Geschwindigkeit V und zum anderen die vorausgeschätzte Zeit T bis zum Eintreffen des Zuges an der Stelle P, P' darstellen, dann ergibt die Spannung am Ausgang der ersten Multiplizierschaltung 30 das Produkt VT und nach zweifacher Verstärkung durch den Verstärker 40 am Eingang des Additionsverstärkers 38 die Größe 2 V T. Unter Benutzung der vorhergehenden Annahme liefert die zweite Multiplizierschaltung 44 eine Spannung mit der Größe T2, welche in der dritten Multiplizierschaltung 32 mit der die Beschleunigung darstellende Spannung a multipliziert wird, so daß am Eingang des Additionsverstärkers 38 die v4eitere von der Multiplizierschaltung 32 kommende Spannung aT2 ansteht. Der Additionsverstärker addiert diese Größen, und wenn die der Zeit T entsprechende Spannung (T) den gewünschten Wert erreicht hat, wird dessen Ausgangsspannung Null. Der Zweck des Verstärkers 42 mit großem Verstärkungsfaktor besteht darin, eine Ausgangsspannung zu erzeugen, welche auf die obenerwähnte Art zurückgeführt wird, um die Ausgangsspannung des Additionsverstärkers 38 auf Null zu bringen. Mit einem genügend großen Verstärkungsfaktor dieses Verstärkers läßt sich dieser Zustand erreichen. Deshalb wird die Ausgangsspannung des Verstärkers 42 die Größe (T) sein entsprechend dem erwarteten Zeitpunkt des Eintreffens des Zuges an der Stelle P, P'. Diese Spannung wird dann einer Spannungsvergleichsschaltung 46 zugeführt. Dort wird die Spannung (T) verglichen mit einer Spannung, welche von der Sollspannungsquelle 48 geliefert wird. Diese hat eine Amplitude, die der Zeit entspricht, ih der die Warnvorrichtung an dem schienengleichen Wegübergang betätigt werden soll. Somit liefert die Spannungsvergleichsschaltung eine Ausgangsspannung an einen Warnzeichengeber 50, wenn die der Zeit T entsprechende Spannung und die Sollspannung der Sollspannungsquelle 48 einander gleich sind oder wenn die der Zeit T entsprechende Spannung wunschgemäß größer ist als die Sollspannung.
• F i g. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung, bei der die Zeit des Eintreffens des Zuges an einer bestimmten Stelle ohne Verwendung der zweiten Ableitung des Ortes des Zuges, d: h. ohne Verwendung der Beschleunigung, angegeben wird. Dies ergibt eine einfache und in manchen Fällen daher vorzuziehende Ausführungsform der Erfindung.
• Für den Schaltungsaufbau wird folgende Gleichung verwendet in der T die vorausgesagte Ankunftszeit des Zuges, L die Entfernung desselben von der bestimmten Stelle und die Geschwindigkeit des Zuges bedeutet.
• Es sei angenommen, daß der Zug 10 sich der Stelle P, P' auf den Schienen 12A, 12B nähert. Den Punkten P, P' wird entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 mittels eines Oszillators 60 über einen Stromverstärker 62 und einen Widerstand 64 ein konstanter Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz zugeführt. Die Schaltungsanordnung für die Ankunftszeitvoraussage schließt eine Bandfilteranordnung ein, die zwei aktive Filter 66, 68 umfaßt und an die Punkte P, P' angeschlossen ist. Die Filter sind auf eine Resonanzfrequenz von 49 bzw. 51 Hz abgeglichen und bilden ein abgestimmtes Filterpaar, das eine Bandbreite von 4 Hz bei einem Abfall- von -- 3 db hat. Der Zweck dieses Filters besteht darin, alle Geräuschsignale von der folgenden Schaltungänordnung fernzuhalten, welche nicht nahe der Frequenz von 50 Hz liegen. Die Ausgangsspannung dieser Bandfilteranordnung wird einem Gleichrichter mit einer Siebschaltung 70 zugeführt, um die durch die 50-Hz-Spannung und deren Oberwellen hervorgerufene Welligkeit von dem Gleichspannungssignal auszusieben. Die Signalspannung gelangt anschließend an einen Verstärker 72 und wird dann zur Verringerung der Impedanz des Konstantstromerzeugers einem Kathodenverstärker 74 zugeführt, bevor sie an die weitere Schaltung gelangt. Die abnehmende Gleichspannung ist proportional der abnehmenden Entfernung zwischen den Punkten P, P' und dem Zug. Die Ausgangsspannung des Kathodenverstärkers wird einer Schalteinrichtung 76 zugeleitet und einer Differenzierschaltung 78. Die differenzierte Spannung, die der Geschwindigkeit V entspricht, wird verstärkt und einem Gleichstromverstärker 80 zugeführt. Der Ausgang desselben ist mit einem Eingang einer Multiplizierschaltun 82 verbunden, deren Ausgang wiederum mit einem Gleichstromverstärker 84 in Verbindung steht, der zur Verstärkung und Phasenumkehr der Eingangsspannung dient. Der Ausgang des Gleichstromverstärkers 84 gelangt an den Eingang eines Additionsverstärkers 86.
• Die Ausgangsspannung des Kathodenverstärkers 74 wird ebenfalls dem Additionsverstärker 86 als zweite Eingangsspannung zugeleitet. Die Ausgangsspannung dieses Additionsverstärkers gelangt an einen anderen Gleichstromverstärker 88, dessen Ausgangsspannung einem Amplitudenselektor 90 und der Multipiizierschaltung 82 als zweite Eingangsspannung zugeführt wird.
• Der Amplitudenselektor 90 beeinflußt einen Relaisverstärker 92, der ein Relais 94 betätigt, das mit dem Warnzeichengeber verbunden ist, wenn die durch die beschriebene Schaltung vorhergesagte Zeit gleich der Zeit ist, welche im Amplitudenselektor festgestellt ist.
• Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung ist folgende: Die zu lösende Gleichung ist worin L die augenblickliche Entfernung zwischen dem Zug und der Stelle P, P' ist und deren äquivalente Spannung am Ausgang des Kathodenverstärkers 74 vorhanden ist. T ist die vorausgesagte Durchgangszeit, welche der Zug benötigt, um son seinem augenblicklichen Ort zu der Stelle P, P' zu kommen, und deren äquivalente Spannung (T) am Ausgang des Gleichstromverstärkers 88 liegt. ist die augenblickliche Geschwindigkeit des Zuges.
• Die Geschwindigkeit wird auf folgende Weise ermittelt: 1. Es sei eine Lösung 7,, angenommen, die in der Multiplizierschaltung 82 mit der Geschwindigkeit multipliziert wird, so daß man den Wert erhält: 2. Dieses Ergebnis wird im Additionsverstärker 86 von L abgezogen und die Differenz als k (t) bezeichnet. Dann ergibt sich J. Die Größe k (t) wird durch den Gleichstromverstärker 88 verstärkt, der einen Verstärkungsfaktor A aufweist, so daß sich am Ausgang dieses Verstärkers ein Signal entsprechend dem folgenden Wert ergibt: 4. Die Größe wird in die Rückkopplungsschleife (88 nach 82) als die angenommene Lösung T" eingeführt. Daher ist oder Wenn daher A 5> T, ist, so ergibt sich Da der einzige Wert von T", der dieser Bedingung genügt, der gewünschte Lösungswert T ist, wird T" durch die Rückkopplungsschleife zu T gemacht, so daß der Ausgang des Gleichstromverstärkers 88 eine Spannung führt, die proportional der Zeit ist, die der Zug benötigt, um von seiner augenblicklichen Lage zu der Stelle P, P' (Wegübergang) zu kommen.
• Diese der Zeit T proportionale Spannung wird dem Amplitudenselektor 90 zugeführt, wo sie mit einer Bezugsspannung verglichen wird, die von einer Bezugsspannungsquelle 91 geliefert wird. Sobald diese Bezugsspannung erreicht wird, liefert der Amplitudenselektor 90 eine Ausgangsspannung, welche verstärkt wird und sodann das Relais 94 betätigt, welches den Warnzeichengeber einschaltet.
• Die der Zeit T proportionale Spannung wird ebenfalls an die Schalteinrichtung 76 geliefert, die ein Relais 96 betätigt, wenn die Entfernung zum Zug geringer als ein bestimmter Wert ist. Diese Relaisschaltung dient in dem Warnsystem zur Beseitigung von Ungenauigkeiten der Voraussage, die dadurch auftreten können, daß der Zug sich sehr langsam bewegt.
• F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach der Erfindung, die gegenüber der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 weiter vereinfacht ist. Bei dieser Schaltungsanordnung speist Lin 50-Hz-Oszillator 100 einen Stromverstärker 102. Der Ausgang desselben wird den Schienen 12A, 12B über einen Widerstand 103 an den Stellen P und P' zugeleitet. Der Stromverstärker 102 und der Widerstand 103 bilden zusammen einen Konstantstromgenerator. Die Punkte P, P' sind ferner mit einem Bandfiilterverstärker 104 der zu F i g. 2 beschriebenen Ausführungsart verbunden, welcher zwei Bandfilter mit 49 bzw. 51 Hz Resonanzfrequenz umfaßt. Der Ausgang des Bandfilterverstärkers 104 gelangt an einen Gleichrichter 106, von dort an eine Siebschaltung 108 und vom Ausgang derselben sowohl an eine Inverter-Differenzierschaltung 110 als auch an einen Additionsverstärker 112. Der Ausgang der Inverter-Differenzierschaltung 110 ist ferner mit einem Verstärker 116 verbunden, dessen Ausgang mit einem weiteren Eingang des Additionsverstärkers 112 verbunden ist. Der Ausgang desselben führt an einen Verstärker 118 mit hohem Verstärkungsfaktor, dessen Ausgang mit einer Amplitudenvergleichsschaltung 120 verbunden ist.
• Der Amplitudenvergleichsschaltung wird von einer Bezugsspannungsquelle 122 eine Bezugsspannung (Sollspannung) zugeführt, die mit der Ausgangsspannung des Verstärkers 118 verglichen wird. Der Ausgang der Amplitudenvergleichsschaltung 120 ist an einen Relaisverstärker 123 geleitet, der ein Warnsignalrelais 124 betätigt, wenn die durch den Verstärker 118 verstärkte Spannung eine genügende Amplitude hat. Es ist ferner eine Ubersteuerungsschaltung vorgesehen mit einem Amplitudendiskriminator 130, der von dem Ausgang der Siebkette 108 des Gleichrichters 106 gespeist wird und an den ein Relaisverstärker 132 angeschlossen ist, der das Relais 134 speist. Die am Ausgang der Siebschaltung 108 vorhandene Spannung bildet eine variierende Gleichspannung, die proportional zur Entfernung L zwischen dem Zug und dem Wegübergang ist. Diese Spannung wird sodann differenziert, invertiert und durch die folgende Schaltung verstärkt, die eine geschwindigkeitsproportionale Spannung erzeugt. Diese Spannung wird zu der der Entfernung entsprechenden Spannung in einem Additionsverstärker addiert, so daß am Ausgang desselben eine Spannung auftritt, welche der folgenden Gleichung genügt: Ist beispielsweise eine Warnzeit von 30 Sekunden gewünscht, dann wird die Verstärkung des auf die Differenziereinrichtung folgenden Verstärkers auf Gien Wert 30 eingestellt, so daß sich die folgende Gleichung ergibt: Es sei angenommen, daß der Zug so weit entfernt ist, daß L größer als 30 ist. Unter diesen Umständen wird k (t) positiv sein. Wenn der Zug mit gleichbleibender Geschwindigkeit fährt, ist für eine bestimmte Zeit L = 30 und k (t) = 0. Kurze Zeit später wird L kleiner als 30 sein, und k (t) wird negativ sein. Vom Nulldurchgang des Wertes k (t) an sind es genau 30 Sekunden, bis der Zug an dem Wegübergang ankommt, falls er seine Geschwindigkeit nicht ändert. Die Rechenschaltung hat daher den Nulldurchgangspunkt von f (t) festzustellen. Dies wird erreicht durch eine bedeutende Vergrößerung von f (t) und unter Verwendung einer Amplitudenvergleichsschaltung, um den Nulldurchgang festzustellen. Der Ausgang der Amplitudenvergleichsschaltung gelangt an einen Relaisverstärker, der das Warnsignalrelais betätigt. Die bei dieser Vorrichtung vorgesehene Rechenschaltung unterscheidet sich von der vorher beschriebenen dadurch, daß eine Lösung für die Warnzeit T nur einmal erfolgt, und zwar wenn die Warnzeit gleich derjenigen: ist, die von der Rechenschaltung vorherbestimmt wurde. Unter Verwendung dieser vereinfachten Schaltung läßt sich trotz Vermeidung ungenauer Verstärker und von Rückkopplungsverstärkern die Genauigkeit erhöhen.
• Um die Rechenschaltung in eine Warnanlage mit mehreren Wegübergängen einzugliedern, müssen manchmal Informationen weitergegeben werden. F i g. 4 zeigt ein Blockschaltbild, das die Ubertragung von Informationen von einem Wegübergang zu einem anderen darstellt.
• Angenommen auf der Strecke DZ fahre ein Zug. mit einer Geschwindigkeit Y in Richtung auf die Strecke D3 zu. Die Rechenschaltungen C12 und C22 werden beide von diesem Zug gesteuert. Da der Zug den Wegübergang X1 passiert hat, werden die Schranken dort geöffnet. Ist die Zuggeschwindigkeit gering, schließt die Schranke am Wegübergang X2 erst, wenn sich der Zug dem Wegübergang X2 weit genähert hat. Dasselbe gilt für die Schranke am Wegübergang X3. In beiden Fällen wird von der Rechenschaltung nur die Information desjenigen Streckenabschnittes verwendet, auf dem sich der Zug gerade befindet. Wenn man annimmt, daß der Zug sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt und der Streckenabschnitt nur kurz wäre, dann kann es nötig sein, daß die Schranke am Wegübergang X3 schon geschlossen wird, während der Zug sich noch auf der Strecke DZ befindet. Um dies zu erreichen, ist die Rechenschaltung noch mit einer Zusatzschaltung versehen. Zu der die Entfernung zwischen dem Zug und dem Wegübergang X2 darstellenden Spannung in der Rechenschaltung C22 wird eine zusätzliche feste Spannung addiert, die der Streckenlänge des Streckenabschnittes D3 proportional ist. Die resultierende Spannung wird zur Berechnung der Ankunftszeit des Zuges an dem Wegübergang X3 verwendet. Wenn der Zug eine Stelle erreicht hat, bei deren Vorbeifahrt die Schranke am Wegübergang X3 geschlossen sein sollte, wird eine Spannung an die Rechenschaltung C33 gegeben, durch die veranlaßt wird, die Schranke zu schließen. Wenn der Zug auf den Streckenabschnitt D3 gelangt, verwendet die Rechenschaltung C33 dann die von diesem Streckenabschnitt selbst' abgeleitete Information und nicht mehr die des Streckenabschnitts D2. In ähnlicher Weise kann die Rechenschaltung C33 Informationen zu der Rechenschaltung C4. übermitteln, und in entsprechender Weise arbeiten diese Rechenschaltungen bei umgekehrter Fahrtrichtung.
• Die F i g. 5A und 5B zeigen ausführlich eine einfache Schaltungsanordnung nach F i g. 4. Die in F i g. 5A gezeichnete Schaltung weist dieselben Funktionen auf wie die Schaltung nach den F i g. 3 und 4, so daß in diesen Figuren für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen und teilweise für doppelt vorhandene Teile zusätzlich große Buchstaben verwendet sind. In F i g. 5A sind die Rechenschaltungen C11 und C12 ausführlich dargestellt. Die Rechenschaltungen C22 und C23 sowie C33 und C34 in den F i g. 5A und 5B, welche mit C11 und C12 identisch sind, sind nur in Umrissen dargestellt.
• Der 50-Hz-Oszillator 100 speist einen Stromverstärker 102, der an die Primärwicklung eines Transformators 103 angeschaltet ist, der zwei Sekundärwicklungen 103A und 103B aufweist, die je über einen Widerstand 105A bzw. 105B an den Streckenabschnitt Dl bzw. DZ angeschaltet sind. Diese Streckenabschnitte liegen zu beiden Seiten des Wegüberganges X1. An diese Streckenabschnitte sind jeweils eine Batterie 120A bzw. 120B in Serie mit einer Drosselspule 122,4 bzw. 122B angeschaltet. Die Batterien dienen zur Lieferung von Energie für andere Signalvorrichtungen (nicht dargestellt), die auf der Strecke verwendet werden. Die Drosselspulen vermeiden einen Kurzschluß der in die Schienen eingespeisten Wechselstromenergie über die Batterien. Abgesehen von der Verwendung eines gemeinsamen Oszillators und Stromverstärkers steilt der übrige Aufbau der beiden Rechenschaltungen die Schaltungen C11 und C12 von F i g. 4 dar.
• Die Ausg=inge der Additionsverstärker 112A und 112B mit großem Verstärkungsfaktor sind an einen gemeinsamen Rolaisverstärker 123 geführt, der ein Warnsignalrelais 124 speist, das mit Relaiskontakten 124C versel;2.ni ist. Sobald diese Kontakte geschlossen werden, wird eine Warnvorrichtung am Wegübergang betätigt. Die Ausgänge der Bandfilterverstärker 104A wand 104B sind mit den Eingängen eines Wechselstromverstärkers 136A bzw. 136B verbunden, deren Ausgänge an einen Gleichrichter mit Filter 138A bzw. 138B geführt sind. Auf diese folgen Amplitudenselektoren 140A bzw. 140B. Diesen wird von den Bezugsspannungsquellen 141A bzw. 141B eine Bezugsspannung zugeführt, welche einer minimalen Entfernung; entspricht. Der Zweck dieser Maßnahme besteht darin, bei einer geringeren Entfernung des Zuges vom Weglbergang, als dieser Spannung entspicht, den Relaisverstärker 123 und das Warnsignalrelais 124 zu betätigen, um eine Warnung auszulösen. Die Schaltungen dienen im wesentlichen dazu, auch Situationen zu erfassen, in denen der Zug zum Stillstand kommt, z. B. nahe eines Wegüberganges oder wenn der Zug sich langsam in Richtung eines Wegüberganges bewegt. Bei der der Bezugsspannung entsprechenden minimalen Entfernung werden die Schranken an dem Wegübergang oder sonstige Warneinrichtungen betätigt, was durch die Rechenschaltungen allein nicht zufriedenstellend erfolgen würde.
• Es sind ferner in jeder dieser Schaltungen für einen Wegübergang zwei Additionsverstärker 142A, 142B mit hoher Verstärkung vorgesehen, denen jeweils drei Eingangsspannungen zur Addition zugeführt werden. Zwei dieser Eingangsspannungen sind identisch mit denen, die den Additionsverstärkern 112A und 112B mit großem Verstärkungsfaktor und der Rechenschaltung zugeleitet werden. Diese Spannungen stellen die Entfernung des Zuges von dem Wegübergang bzw. das Produkt aus Verstärkungsfaktor mal Geschwindigkeit dar. Die dritte Eingangsspannung an jedem Additionsverstärker, die jeweils von der Bezugsquelle 144A, 144B abgeleitet ist, sei als Fernkreuzungsbezugsspannung bezeichnet. Die Fernkreuzungsbezugsspannungen sind proportional der Länge der Strecke 11 bzw. der Strecke D,, welche der errechneten Entfernung hinzugefügt werden müssen, um eine zeitgerechte % rnung an dem Wegübergang zu gcw<ilirleisten. Eire Zug, der sich in dem Streckenabschnitt D, lfcfindet und die Rechenschaltung C" steuert, betätigt über den Relaisverstärker 146A das Rchris 148A, wüiin die Summe der drei Eingangsspannungen des Additionsverstärkers 142.1 eine genügende ra@iaplit@ide erreicht hat. Dabei werden die Kontakte 148:1 ' dieses Relais geschlossen und hier- durch die Warnrekus 1ä0 erregt, das an dem nächster: Wegüber-ang angebracht ist. Die lcäontza_ae 150C des Relais zind in .girre Schaltung eingegiieder i, uni die i'tarrrivc@rrichttiri;, des Wegüberganges zu Lietätigen. Diese 1'cx=rt@a@e 'icfmün parallel zu den Korrtaakten 124w:.,. @.,lc@hc n it d'e.n Relaiskontakten dc2- R2liensvlialtunz für vii ",°-oraussage der Ankunf<aeit zu-Der rc >I mili_ s@-:yr"stärlrer 142C ereipfängt eine Fern-1 von einer B°@tag@i nurgsduellc= l.lle@°, @I#@i diese Spnnritrnz die Länge dei wti"@'ca;@na" e, ,ir,;4;;>@;*zwi-;cii-'n den WegübergJiigi,'Y'.
• X# @ uni: _ Ü@ yteelle. Gülangt der auf Gera Strecker,-aallsclir;itt #')z loeiindliche Zug nahe -eriu#, arii derr We£.'LNi6..rg:rrig 2,7, :;v'.' :°m'-- eine genügend £`T,rC:5:' Spanndda nung s Peelais erzotag 148C t,uni _r! 114iti`pen i#Relaisverstärker und die Kontakte 14 6Cu 148CC zai sclnic:flün. Diese =sind gemäß F i g. 5B riit dein F'el<ria. 159' Die Kontakte 150C können die an dem,@°yta?W,i";ai@g X3 befindliche zY< re@@@;rilaf"C Laux,". schranl erecatrgen.
• ",rr=`c:rri sich oder Zug in einer entgeg"ngesetzten die Rechenschaltungen C@", @-.,j arr%ad C,, 2ac,Sa@i@#_,voberelreArbeitsv'erse#!PeeLelcät: Wenn z. B. ein Zug dri de!' Richtung von X-Da _Li`@_ i°alirt, @ e e@ °drW l@eclic:eiscl?adtung C,3 gestr:rrert. Dia oder 1'@.;@l:ai.ec..s,.zwrier1221b betäiigt wird, wctm die:: i rsraaas@g=.aagt,:,rirrtiiiftszeit mit der in die Recher-##t;ir;:aittu e; Zeit übereinstimmt, kann der A#.dsüticrrisv@rwa'rd_e.r 14m.d@ mit großem Iverstärkungsfaktor den ,","laisverstärker 1461i botätigen, w,iii:rr ciieSumme der- Spannungen, die der Entfernung des Zuges von cl.ii-e!i '.Vi.giibergang X, und der Länge destrcclevirabsrd::aintt@i;: P; entspricht, dsap für die Betätigung des id;'lai_räerstärkers 1461J erforderlichen Wert übersteigt. Iri eäics:@ni Fall wird das fZelals 1-181i betätigt und avercierr .ul:r@ I ontakte 1481)C geschlossen, wodurch die Erregung des Relais 152 erfolgt, dessen Kontakte 1523f:' daAurch geschlossen werden. Diese Kontakte liegen a;,raallel zu den Kontakten 124C und berätigen dadurch die Warnvorrichtung und die Schrarken an d qta ":TZegilbi;rgang X,.
• Wenn die Entl`e ¢ arr_ gerr zwischen den aufeinand" rfolgenden Wegübergüi."en genügend lang sind, braucht man natürlich die FbrnkreuZungsbezugsspannunsquelle und die zusätzlichen Additiorisverstü.i`I@er und Relais nicht.
• Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ermöglicht es, durch Hinzufügen einfacher Schaltungseinheiten auch festzustellen, ob die Schienen elektrisch schlecht miteinander, z. B. bei einem Schienenbruch, verbunden sind. Wenn nämlich die an einer bestimmten Stelle durch den eingespeisten Konstantstrom abfallende Spannung über einen normalen Wert steigt, 3er bei freier Strecke vorhanden ist, ergibt sich eine Zunahme der Eingangsimpedanz, die praktisch nur durch ein defektes Gleis hervorgerufen sein kann.
• F i g. SA zeigt zusätzlich eine Schaltungsanordnung zum Feststellen defekter Schienenverbindungen. Diese Schaltung umfaßt Amplitudendiskriminatoren 160,1, und 1608, die jeweils mit einem ihrer Eing""nge all den Ausgang der Siebschaltungen 108A bzw. 1080 angeschlossen sind und jeweils mit dem anderen Eingang mit einer Bezugsspanriungsquelle 162:1 bzw. 1621# in Verbindung stehen. Letztere erzeugen eine Bezugsspannung, die normalerweise auf einem offenen Streckenabschnitt vorhanden ist. Wenn die tatsä=-'liliche Spannung bvli denn Screcl enabschnitt D', Eider D.', die Bezugsspannung übersteigt, wird der zugetirclne te Amplitudendiskriniinator 160.4 oder 169B rausge,hi._@" und gibt eine Spannung an den gemeinsamen Relnisverstärker 12.3 weiter, der ,las Warnsystcm für den @lef:°i.=brga tilg betätiLt, bis der Schaden behoben ist, .r:c?ei=i ciie Rechürischaltungen Übersprungen "erd=@zi. Der Ausgang, j,c-lees Anaplitudendiskriminaators kanir Jo@och :Lasch zur Ubertragung des Steuersigriaiy für i=orrnalv. Schranken- und q@arnbetätigungsior rs@ litr:ngerr verwendet werden, Lri slic schadhafte Schicne Celi:11'rer"'t ist.
• Die bei e'CT Anläge nach clcr Erfindung ver"vc:_c1wten Schaaltungm sind iu der Elektronik allgemein ge- bräuchlich, und :av,;ar sowohl im Aoq-eau mit @: aacu=arr-"f lir n «IS < tucl: mit 'fraii:iähtc>ren. Ein P a2;@nlschatz für dies einzelnen Bc:ä.igrirppefl wird d413cr iiiciit Lei"naprucht.

Claims (9)

1. Schalt@.IIlf@@arlt3r'rrltäri@@air-r9 @t%@drerra @.i @e-W,'aerrY-anl.gen:ar: sclric.nenfgdei=fiia:n Wegilbergäiigen clrrrcli eiriun Zug, wobeiirl'orrriatio'neri von ,len Eis'ünh:ahnscaaienen zur Vc:i=aus-2y;e der Zeit, ixe:edch;@. ein Zu,- bis zum Erreercheir einer bestinirrrifeeri Stelle braucht, abgeleitet werden, insbesondulle für" zuggesteuerte Bahnübergangssiclicrungsaaliageri. mit @1Jarnzeitaangl°ichting. g e ?: e n n z e : c h- n e t durch eh?en Wechselstrcinerzeuger, d,--r a:. cde@a- bestimmten Stelle (P, P`) mit den Schienen (12r9, 12P) verbunden ist und einen koristariten Strom in die Schienen speist, durch eine Gleichri-ohterschaltung zum Erzeugen einer ortsabhängigen Gleichspannung an der bestimmter Stelle durch den Spannungsabfall in dem durch die Schieren und die Achsen des Zuges gebildxceeri Stromweg, durch eine a:si die Gleichrichtersclialtung angeschlossene erste Differenzier`e:inrichtung zum Erzeugen einer gesc.hi,#,indigkeitsc:bhängigen Spannung, deich eine navligeschaltete Reckenschalttarig, welche aus der ortsabhängigen und Gers ges@@--1jwindi-'weit3abliängigen Spannung eine weitere Spannung bildet, die ein Maß der Zeit bildet, welche >ler Zug bis zurr Eintreffen an der bestimmten Stelle benötigt, und der c:1 eine von der woitei-cii Spannung gesteuerte Einrichtung zum Betätigen des Warnzeichengeliers (F i g. ?).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der weiteren Spannung gesteuerte Einrichtung aus einemAniplitudenselektor (90) zum Vergleich der weiteren Spannung mit einer Sollspannung und eineia nachgeschalteten Relaisverstärker (92) mit Relais (94) besteht, wobei die Sollspannung einem gewünschten Zeitintervall vor der Ankunft des Zuges an der bestimmten Stelle entspricht und der Amplitudenselektor so beschaffen ist, daß er bei Gleichheit beider Spannungen ein Ausgangssignal erzeugt, das den Relaisverstärker mit Relais (92, 94) steuert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung eine Multiplizierschaltung (82) zum Multiplizieren der geschwindigkeitsabhängigen Spannung mit einem Faktor k und einem Additionsverstärker (86) aufweist, dessen Eingänge von der ortsabhängigen Gleichspannung und der Ausgangsspannung der Multiplizierschaltung (82) gespeist sind und dessen Ausgangsspannung die weitere Spannung bildet, die ein Maß der Zeit ist, welche der Zug bis zum Eintreffen an der bestimmten Stelle benötigt, wobei der Faktor k dem Zeitintervall bis zur Ankunft des Zuges an der bestimmten Stelle entspricht, wenn die Differenz der ortsabhängigen und der Ausgangsspannung der Multiplizierschaltung Null ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Additionsverstärkers (86) über einen Gleichstromverstärker (88) an die Multiplizierschaltung (82) geleitet wird, um den Faktor k zu bilden.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch], gekennzeichnet durch eine zweite Differenzierschaltung (28), der die geschwindigkeitsabhängige Spannung von der ersten Differenzierschaltung (26) zugeführt wird und die eine der Beschleunigung des Zuges entsprechende Spannung erzeugt, durch eine erste (44), zweite (32) und dritte (30) Muliiplizierschaltung mit jeweils zwei Eingängen, durch die Anschaltung der beschleunigungsabhängigen Spannung und der Ausgangsspannung der ersten Multiplizierschaltung (44) an die Eingänge der zweiten Multiplizierschaltung (32), durch eine Inverterschaltung (34), die mit der ortsabhängigen Spannung gespeist wird, durch einen Verstärker (36), der an die Inverterschaltung angeschlossen ist und die Amplitude verdoppelt, durch einen anderen Verstärker (40), dessen Eingang mit dem Ausgang der dritten Multiplizierschaltung (30) verbunden ist, um die Amplitude der geschwindigkeitsabhängigen Spannung zu verdoppeln, durch einen Additionsverstärker (38), an den die Ausgänge der beiden spannungsverdoppelnden Verstärker und der zweiten Multiplizierschaltung (32) angeschaltet sind und der die Summe dieser Spannungen bildet, welche die weitere Spannung darstellt, durch einen Verstärker (42) zum Verstärken der weiteren Spannung, durch die Anschaltung der geschwindigkeitsabhängigen und der verstärkten weiteren Spannung an die Eingänge der dritten Multiplizierschaltung (30), und durch die Anschaltung der verstärkten weiteren Spannung an die beiden Eingänge der ersten Multiplizierschaltung (44), so daß die verstärkte weitere Spannung der abgelaufenen Zeit entspricht, welche der Zug braucht, um an der bestimmten Stelle einzutreffen, gemessen von dem Augenblick der Erzeugung der ortsabhängigen Spannung an (F i g. 1).

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5. für Schienenwege, bei denen aufeinanderfolgende Schienenstücke miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (162a, 162h) zum Erzeugen einer Bezugsspannung, die einer offenen Verbindung auf Grund eines Fehlers in der Schienenverbindung entspricht, und derer Amplitude gleich der Ausgangsspannung de Gleichrichters (106A, 106B) ist, wenn sich keif Zug auf den Schienen befindet, durch einen Ampli tudendiskriminator (160A, 160B), dem die Be zugsspannung und die Ausgangsspannung de: Gleichrichters zugeführt werden, und durch eint solche Ausbildung des Amplitudendiskriminators daß ein Ausgangssignal an diesem entsteht, wenr die A,"angsspannung des Gleichrichters größer ist a1, Je Bezugsspannung, und durch eine Verbindung des Ausganges des Amplitudendiskriminators mit der Warnvorrichtung.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Verstärker zum Verstärken der geschwindigkeitsabhängigen Spannung um einen Faktor, der der gewünschten Warnzeit entspricht, durch einen Additionsverstärker zum Subtrahieren der verstärkten geschwindigkeitsabhängigen Spannung von der ortsabhängigen Spannung, wobei das Ausgangssignal des Additionsverstärkers die weitere Spannung bildet, durch eine Amplitudenvergleichsschaltung (120); der die weitere Spannurig zugeführt wird und die so ausgebildet ist, daß sie den Nulldurchgang der weiteren Spannung feststellt. B.

Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1. 5 oder 7 für eine Anzahl hintereinanderliegender Gleisabschnitte, zwischen denen sich ein schienengleicher Ubergang mit einer Warneinrichtung befindet, der benachbarte Gleisabschnitte trennt, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Gleisabschnitt eine Schaltungseinrichtung zum Einspeisen des Wechselstromsignals konstanter Stromstärke eine Gleichrichterschaltung zum Erzeugen ortsabhängiger Spannungen am Übergang der benachbarten Gleisabschnitte, wobei die erste Spannung der Entfernung des Zuges innerhalb des Gleisabschnittes bis zum Übergang entspricht, eine Differenzierschaltung zum Ableiten einer geschwindigkeitsabhängigen Spannung aus der ortsabhängigen Spannung, eine Multiplizierschaltung zum Multiplizieren der geschwindigkeitsabhängigen Spannung mit einem Faktor k zwecks Erzeugung einer resultierenden Spannung, eine Einrichtung zum Erzeugen einer vierten Spannung, die der Länge des Gleisabschnittes entspricht, welcher auf denjenigen folgt, auf dem sich der Zug bewegt, einen Additionsverstärker zum Addieren der ortsabhängigen Spannung und der resultierenden Spannung zwecks Erzeugung der weiteren Spannung zugeordnet ist, daß ein Relaisverstärker von den weiteren Spannungen gesteuert wird und bei einem bestimmten Spannungswert die Warnvorrichtung betätigt, daß jedem Gleisabschnitt ein Additionsverstärker zum Addieren der ortsabhängigen Spannung, der resultierenden Spannung und der vierten Spannung sowie eine zweite Warnvorrichtung für den L9berweg zwischen aufeinanderfolgenden Gleisabschnitten, und ein von der ortsabhängigen, der resultierenden und der vierten Spannung gesteuerter Relaisverstärker (146A) zugeordnet ist, der bei Erreichen einer bestimmten Ausgangsspannung die zweite Warnvorrichtung betätigt.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gleisabschnitt eine Einrichtung umfaßt, welche eine Spannung erzeugt, wenn sich kein Zug auf dem Gleisabschnitt befindet, daß eine Bezugsspannungsquelle (162A) vorgesehen ist, die eine Verbindungsfehlerbezugsspannung erzeugt, deren Amplitude im wesentlichen gleich derjenigen ist, die bei Abwesenheit eines Zuges in dem Gleisabschnitt vorhanden ist, daß ein Amplitudendiskriminator (160 A) nachgeschaltet ist, dem beide Spannungen zugeführt werden und der so ausgebildet ist, daß ein Ausgangssignal erzeugt wird, wenn sich kein Zug in dem Gleisabschnitt befindet und wenn die dem Ausgangssignal entsprechende Spannung größer ist als die Verbindungsfehlerbezugsspannung und daß eine Verbindungsfehlerwarneinrichtung (123) an den Ausgang des Amplitudendiskriminators angeschaltet ist, die bei defekten Schienenverbindungen ein Warnsignal abgibt.