DE2755046C2 - Schaltungsanordnung für durch Gleisstromkreise überwachte Gleisabschnitte im Eisenbahnsicherungswesen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für durch Gleisstromkreise überwachte, zweischienig isolierte Gleisabschnitte im Eisenbahnsicherungswesen unter Verwendung von auf die Frequenz einer Gleisüberwachungsspannung auf Resonanz abgestimmten Gieisdrosseln, deren Primärwicklung jeweils an die beiden Schienen des Gleises angeschlossen ist und über eine Sekundärwicklung der einen bzw. anderen Gleisdrossel die Gleisüberwachungsspannung zugeführt bzw. ein bei freiem Gleisabschnitt erregtes Wechselstromrelais angeschlossen ist.

Im Eisenbahnsicherungswesen werden zur Feststellung des freien oder besetzten Zustandes von Gleisanlagen diese in eine Folge von aufeinanderfolgenden Gleisabschnitten unterteilt, so daß zweischienig isolierte Gleisstromkreise aufgebaut werden können. Da heute bei den meisten Bahnanlagen, insbesondere bei Stadtbahnnetzen mit elektrischer Traktion gefahren wird, muß bei der Schaffung von Gleisstromkreisen für eine ausreichende Triebrückstromführung gesorgt werden. Hierzu dienen sogenannte Gleisdrosseln, die eine in der Mitte angezapfte Primärwicklung aufweisen, deren Enden an die beiden Schienen am Anfang bzw. am Ende der Gleisabschnitte angeschlossen werden. Zur Weiterleitung der Triebrückströme werden jeweils Mittenanzapfungen der Primärwicklungen derjenigen Gle'sdrosseln miteinander verbunden, die an der Stoßstelle zweier Gleisabschnitte angeordnet sind. Wenn gesonderte Triebstromrückführungsseile vorgesehen sind, können die Mittenanzapfungen der Primärwicklungen der einzelnen Gleisdrosseln auch mit diesen Triebstromrückführungsseilen untereinander verbunden werden, wodurch eine Vermaschung entsteht.

Die signaltechnische Seite ist so gelöst, daß sich an einem Ende jedes Gleisabschnittes eine Sendeeinrichtung befindet, die über eine Sekundärwicklung der in diesem Bereich vorgesehenen Gleisdrossel eine Gleisüberwachungsspannung mit einer vorgegebenen Frequenz einspeist Am jeweils anderen Ende der Gleisstromkreise ist über eine Sekundärwicklung der dort befindlichen Gleisdrossel ein Wechselstromrelais angeschlossen, das bei freiem Gleisabschnitt erregt ist Die beiden Gieisdrosseln jedes Gleisabschnittes sind auf die vorgegebene Frequenz der Gleisüberwachungsspannung auf Resonanz abgestimmt. Fährt in einen der Gleisabschnitte ein Schienenfahrzeug, so wird die zwischen den beiden Schienen meßbare Gleisüberwachungsspannung kurzgeschlossen, so daß das vorher erregte Wechselstromrelais, das oft vorzugsweise als Motorrelais ausgeführt wird, nicht mehr erregt ist. Dies wird als Belegung des Abschnittes signalisiert. Die für die Gleisüberwachungsspannung vorgesehene Sendeeinrichtung ist für diese Arbeitsweise so konzipiert, daß deren Ausgangsleistung nicht ausreicht das zugeordnete Wechselstromrelais bei besetztem Gleisabschnitt im erregtem Zustand zu halten.

Aus der DE-PS 11 13 963 ist eine spezielle Anordnung bei Gleisstromkreisen bekannt, bei der ein Gleisstromkreis aus zwei benachbarten, gegeneinander isolierten Teilgleisstromkreisen aufgebaut ist, wobei unter Einsparung von Gleisdrosseln jeweils die beiden aneinandergrenzenden Teilgleisstromkreise zur Versorgung mit Gleisüberwachungsspannung in Reihe an eine gemeinsame Speisequelle angeschlossen sind. Durch diese Anordnung wird in vorteilhafter Weise der nachteilige Einfluß eines wechselnden Bettungswiderstandes der Gleisanlage ganz erheblich gemindert.

Um zu vermeiden, daß der über die Schienen und die Gleisdrossel geführte Triebrückstrom die Freimeldung einss oder mehrerer noch besetzter Gleisabschnitte fälschlicherweise auslöst, wird die Frequenz der Gleisüberwachungsspannung so gewählt, daß sie von der Grundwelle und den mit größerer Amplitude auftretenden Harmonischen des Triebstromes einen möglichst großen Abstand hat.

Die oben geschilderten Anlagen zur Gleisfreimeldung arbeiten so lange einwandfrei, wie beide Schienen eines Gleises symmetrisch Triebruckstrom führen, so daß auch die Gleisdrosseln primärseitig symmetrisch belastet werden. Diese für einen ordnungsgerechten Betrieb wichtige Symmetrie ist dann nicht mehr gegeben, wenn eine elektrische Unterbrechung in einer Schiene infolge Schienenbruchs oder eine Unterbrechung in der Verbindung zwischen Schiene und Gleisdrossel eintritt. Ein derartig abnormaler Zustand ist besonders kritisch,

da derartige Unterbrechungen nicht rechtzeitig vorher mit Sicherheit erkannt werden können. So führen unter der Annahme eines Schienenbruches sprungartige Änderungen des Triebstromes, wie sie beispielsweise aufgrund von Triebfahrzeugen mit Chopper-Steuerung auftreten, zu Einschwingvorgängen bei den Gleisdrosseln, und zwar mit einer Resonanzfrequenz, die bei ausreichender Amplitude, Zeitdauer und Phasenlage in bezug auf eine Hilfsphase eines Motorrelais zu dessen Betätigung führt, derart, daß ein betriebsgefährdender ;u Zustand angezeigt wird. Da Motorrelais eine erheblich kürzere Ansprechzeit bei größeren Signalamplituden aufweisen, ist die Gefahr einer fehlerhaften Signalisierung bei sprungartigen Triebstromänderungen und unter der Voraussetzung eines Schienenbruches besonders groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art, insbesondere for die Verwendung von Motorrelais, derart auszubilden, daß fehlerhafte Gleisfreimeldungen aufgrund sprungartiger Triebstromänderungen bei unsymmetrischer Belastung der Gleisdrosseln vermieden werden. Dabei ist zu beachten, daß eine einfache Spannungsbegrenzung mit Hilfe von Zenerdioüen in Gegenreihenschaltung aus sicherungstechnischen Gründen nicht möglich ist, da ein Abreißen der Zenerdioden nicht ohne weiteres bemerkt wird, so daß trotz einer derartigen Vorsichtsmaßnahme keine sichere Arbeitsweise der Anlage gewährleistet wäre.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Schaltung zur Überwachung der Symmetrie der Ströme durch die Primärwicklung derjenigen Gleisdrossel vorgesehen ist, die das Wechselstromrelais speist, wobei zwischen die Sekundärwicklung dieser Gleisdrossel und das Wechselstromrelais ein durch die Überwachungsschaltung steuerbarer Schalter eingefügt ist, der das Wechselstromrelais bei einem vorgegebenen Wert der Unsymmetrie der überwachten Ströme abschaltet

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsan-Ordnung besteht darin, daß die erfindungswesentlichen Baugruppen betriebsmäßig dahingehend überwachbar sind, daß ein Defekt auf jeden Fall zu einer Gleisbesetztmeldung führt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird darin gesehen, daß zwischen die Primärwicklung der das Wechselstromrelais steuernden Gleisdrossel und die beiden Schienen zwei Stromwandler geschaltet sind, an die je ein Grenzsignalglied angeschlossen ist. die gemeinsam ein signaltechnisch sicheres UND-Glied steuern, an das der steuerbare Schalter angeschlossen ist. In diesem Zusammenhang kann der steuerbare Schalter in vorteilhafter Weise als Wechselspannungsverstärker ausgeführt werden, dessen Versorgungsgleichspannung das UND-Glied liefert. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ergibt sich auch daraus, daß bei intaktem Gleis der erreichbare Achsnebenschlußwert des Gleisstromkreises bei bestimmten Betriebsfällen erhöht wird, da nicht nur der Abfallfaktor des Wechselstromrelais, sondern auch die Schaltschwellen t>o der Grenzsignalglieder wirksam sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Gleisüberwachungsspannung an der Sekundärwicklung der das Wechselstromrelais steuernden Gleisdrossel zur Stromversorgung der Überwachungsschaltung zusätzlich über eine Gleichrichterschaltung geführt ist. Hierdurch kann auf eine gesonderte Spannungsversorgung, z. B. aus Akkumulatoren, verzichtet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Streckenausschnitt mit einem zweiscbienig isolierten Gleisabschnitt und an diesen angeschlossene Schaltmittel und

Fig.2 nähere Einzelheiten einer Schaltung zur Überwachung der Symmetrie der Ströme aus den beiden Schienen des Gleisabschnittes über eine Gleisdrossel.

F i g. 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer elektrifizierten Bahnstrecke mit einem Gleis G, dessen Schienen 51 und 52 durch Trennstöße Ti, T2, T3 und TA so isoliert sind, daß sich ein verkürzt dargestellter Gleisabschnitt GT ergibt Dieser Gleisabschnitt GT wird durch ein Fahrzeug FG in Fahrrichtung Fbefahren. Die mit einem Kreuz markierte Stelle K der Schiene 52 deutet einen Schienenbruch an. Am Anfang und am Ende des Gleisabschnittes GT ist je eine Gleisdrossel GL 1 bzw. GL 2 vorgesehen, deren jc-weilige Primärwicklung GLIl bzw. GL 21 mit den beiden Schienen 51 und 52 des Gleises G verbunden sind. Eine Mittenanzapfung MG 1 bzw. MG 2 der Primärwicklung GLU bzw. GL 21 der Gleisdrossel GL1 bzw. GL 2 ist mit einen: Triebstromrückführungsseil TL verbunden. Durch die Verwendung der Gleisdrossel GL1 und GL 2 und deren primärseitige Verbindung mit dem Triebstromrückführungsseil TL wird erreicht, daß trotz der Trennstöße T\ bis T4 der über die Räder des Fahrzeuges FG und die beiden Schienen 51 und 52 des Gleises G rückgeführte Triebstrom abgeleitet werden kann.

Die Sekundärwicklung GL 22 der Gleisdrossel GL 2 weist zwei Klemmen Ki und K 2 auf, über die eine Gleisüberwachungsspannung vorgegebener Frequenz und Phasenlage zugeführt wird. Sowohl die Gleisdrossel GL 1 als auch die Gleisdrossel GL 2 ist durch einen Kondensator Cl bzw. C2 auf die Frequenz der Gleisüberwachungsspannung abgestimmt.

An die Sekundärwicklung GL12 der Gleisdrossel GL 1 ist eine Überwachungsschaltung UG angeschlossen, die so ausgebildet ist, daß sie die Symmetrie der Ströme, also Triebrückslröme oder Signalströms, durch die beiden Teile der Primärwicklung GLIl der Gleisdrossel GL 1 überwachen kann. Um der Überwachungsschaltung UG die zu diesem Zweck erforderlichen Signale zuzuführen, sind zwei Stromwandler SR 1 und SR 2 vorgesehen, die jeweils primärseitig mit derjenigen Leitung verbunden sind, die den Triebrückstrom bzw. bei freiem Gleisabschnitt den Signalstrom aufgrund der Gleisüberwachungsspannung von der betreffenden Schiene auf die Gleisdrossel primärseitig übertrag. An die Überwachungsschaltung UG ist schließlich ein Wechselstromrelais WS angeschlossen, beispielsweise ein Motorrelais, das mit Hilfe eines steuerbaren Schalters in der Überwachungsschaltung UGanschaltbar ist.

Bei normalem, nicht durch einen Schienenbruch gestörtem Fahrbetrieb wird die Gleisdrossel GL1 symmetrisch durch Triebrückstrom bzw. Signalstrom beaufschlagt. Dabei wird im letzteren Fall die über die Gleisdrossel GL 1 und die Überwachungsschaltung UG geführte Gleisüberwachungsspannung auf das Wechselstromrelais WS übertragen. Bei unsymmetrischem Triebrückstrom oder Signalstrom infolge eines Bruches des primärseitigen Gleisdrosselanschlusses oder des dargestellten Schienenbruches, bei dem keine leitende

Verbindung an der Stelle K der Schiene 52 vorausgesetzt wird, schaltet die Überwachungsschaltung UG das Wechselstromrelais WS ab, so daß sich etwaige Störsignale nicht in unerwünschter Weise auf das Wechselstromrelais WS im Hinblick auf eine unzulässige Freimeldung auswirken können.

Die Ein- und Ausgangsleitungen der Überwachungsschaltung UG sind mit LX bis LS bezeichnet, wobei diese Bezugszeichen auch beim Blockschaltbild nach Fig. 2 verwendet wurden, so daß ein Vergleich leicht möglich ist.

Das Blockschaltbild nach F i g. 2 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform der Überwachungsschaltung UG. Die an den Stromwandler SR 1 bzw. SR 2 angeschlossenen Eingangsleitungen L X und L 2 bzw. L 3 und /. 4 sind auf einen Wechselspannungsverstärker VRX bzw. VR 2 geführt, an den eine Gleichrichterschaltung GG X bzw. r»G 2 entschlossen ist. Jede der Oleichrichierschsl'.ungen GGl bzw. GG 2 ist mit einem zugeordneten Grenzsignalglied GDl bzw. GD 2 verbunden, deren Ausgänge auf ein signaltechnisch sicheres UND-Glied AD geführt sind. Ferner ist als steuerbarer Schalter ein Wechsclspannungsverstärker VR 3 vorgesehen, der die Signale der Sekundärwicklung GL 12 der Gleisdrossel GL I bei entsprechendem Steuersignal am Eingang VR31 an die Ausgangsleitungen L 7 und LS weiterleitet. Eine dritte Gleichrichterschaltung GG 3 ist mit den Eingangsleitungcn L 5 und L 6 und damit ebenfalls mit der Sekundärwicklung GL 12 der Gleisdrossel GL 1 verbunden. Die Gleichrichterschaltung GG 3 entnimmt bei freiem Gleisabschnitt einen Teil der zur Verfügung stehenden Energie der Überwachungsspannung zur Stromversorgung der Verstärker VRX, VR 2 und der Grenzsignalglieder GDI. GD2. Nähere Einzelheiten hierzu sind aus Gründen einer besseren Übersicht der Zeichnung nicht graphisch dargestellt.

Bei ordnungsgerechtem Betrieb und besetztem Gleisabschnitt GT werden die den annähernd gleichen Triebrückströmen der Schienen 51 und 52 bzw. Signalströmen proportionalen Wechselspannungen der Stromwandler SR 1 und SR 2 in den Verstärkern VR 1 und VR 2 verstärkt und nachfolgend in den Gleichrichterschaltungen GG 1 und GG 2 gleichgerichtet. Die jeweilige Ausgangsgleichspannung steuert das zugehörige Grenzsignalglied GDl bzw. GD 2, für die eine Schaltschwelle derart vorgegeben ist. daß bei übereinstimmenden Triebrückströmen bzw. bei freiem Gleisabschnitt symmetrischen Signalströmen jedes der beider Grenzsignalglicdcr GDl bzw. GD2 ein aktive: Schaltsignal an das UND-Glied AD abgibt. Wenn nur das UND-Glied AD in den Fällen die Variable von Wert I ausgibt, steht für den Eingang VR 31 de: Verstärkers VR 3 hohes Versorgungspotential zui Stromversorgung bereit, so daß die bei freien Gleisabschnitt GT über die Eingangsleitungen L 5 unc L 6 zugeführte Gleisüberwachungsspannung verstärk wird und über die Ausgangsleitungen 1.7 und L 8 den Wechselstromrelais WS zur Freimcldung des Glcisab schnittes GT/.ur Verfugung steht.

Bei besetztem Gleisabschnitt G⁷' und ordnungsgc rechtem Gleis entfällt die Gleisüberwachungsspannunj infolge Achskurzschlusses durch das Fahrzeug FG. Dc Verstärker FR 3 ist dabei nur unter der Voraussetzunj von gleichzeitig vorhandenem symmetrischem Trieb

abgeschaltet, da in dem Fall die Ver<orgungsspannunf vom UND-Glied/\Dfehlt.

Unter der Voraussetzung, daß beim Gleisabschnit GT"an der Stelle K der Schiene 52 ein Schienenbruch vorliegt, und daß ferner der besagte Gleisabschniti durch ein fahrendes Fahrzeug besetzt ist, fehlt in einem Teil der Primärwicklung GL XX der Gleisdrossel GL I der Triebrückstrom und in beiden Wicklungsteilcn die Signaist' ömc, so daß der Stromwandler SR 2 keine Spannung abgibt. In dem Fall fehlt das aktive Ausgangssignal des Grenzsignalgliccles GD2, so daü demzufolge das UND-Glied AD abschaltet. Damit entfällt auch die Versorgungsspaiinung für den Wechselspannungsverstärker VR 3, so daß die aufgrund der unsymmetrischen Belastung der Gleisdrossel GL 1 unter Umständen entstehenden und für die Gleisfreimeldung unerwünschten Signale nicht an das Wechselstromrelais WS durchgelassen werden, wodurch die eingangs erläuterten Schwierigkeiten im Hinblick auf eine ordnungsgerechte Besetztmeldiing von Gleisabschnitten unter der Annahme eines Schienenbruches in vorteilhafter Weise vermieden werden.

Ein Schienenbruch oder ein Defekt im primärseitigen Anschluß der Gleisdrossel GL X wirkt sich in vorteilhafter Weise ohne eine zusätzliche Gleisabschnittbesetzung bereits so aus, daß das Wechselstromrelais WS abgeschaltet wird, da in dem Fall auch die Versorgungsspannung für den Wechselspannungsverstärker VR 3 am Eingang VR 31 fehlt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   !,Schaltungsanordnung für durch Gleisstromkreise überwachte, zwejsehienig isolierte Gleisabschnitte im Eisenbahnsicherungswesen unter Verwendung von auf die Frequenz einer Gleisüberwachungsspannung auf Resonanz abgestimmten Gleisdrosseln, deren Primärwicklung jeweils an die beiden Schienen des Gleises angeschlossen ist, und über eine Sekundärwicklung der einen bzw. anderen Gleisdrossel die Gleisüberwachungsspannung zugeführt bzw. ein bei freiem Gleisabschnitt erregtes Wechselstromrelais gespeist ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung (UG) zur Überwachung der Symmetrie der Ströme durch die Primärwicklung (GLW) derjenigen Gleisdrossel (GL 1) vorgesehen ist, die das Wechselstromrelais (WS) speist, wobei zwischen die Sekundärwicklung (GL 12) dieser Gleisdrossel (GL 1) und das Wechselstromrelais (WS) ein durch die Überwachungsschaltung (UG) steuerbarer Schalter eingefügt ist, der das Wechselstromrelais (WS) bei einem vorgegebenen Wert der Unsymmetrie der überwachten Ströme abschaltet (F ig. 1).
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Primärwicklung (GL 11) der das Wechselstromrelais (WS) steuernden Gleisdrossel (GL 1) und die beiden Schienen (Si, 52) zwei Stromwandler (SR 1, SR2) geschaltet sind, an die je ein Grenzsignalglied (GDX, GD2) m angeschlossen ist, die gemeinsam ein signaltechnisch sicheres UNP-GIied (AD) steuern, an das der steuerbare Schalter zu dessen Stromversorgung angeschlossen ist (F i g. 2).
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der steueruare Schalter als Wechselspannungsverstärker (VR 3) ausgeführt ist, dessen Versorgungsgleichspannung das UND-Glied (AD)\iefert
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, -to dadurch gekennzeichnet, daß die Gleisüberwachungsspannung an der Sekundärwicklung (GL 12) der das Wechselstromrelais (WS) steuernden Gleisdrossel (GL 1) zur Stromversorgung von Baugruppen (VR i, VR2, GDi, GD2) der Überwachungsschaltung (UG) zusätzlich über eine Gleichrichterschaltung (GG 3) geführt ist.