DE567168C - Selbsttaetig gesteuerte Verkehrssignalanlage - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
29. DEZEMBER 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 74d GRUPPE

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*) Selbsttätig gesteuerte Verkehrssignalanlage

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. Oktober 1930 ab

Bekannt sind Verkehrssignalanlagen, bei denen die regelmäßige Betätigung der Signalmittel durch eine Antriebsvorrichtung und eine von ihr über ein veränderliches Über-Setzungsgetriebe bewegte Schalteinrichtung an jeder Signalstelle erfolgt. Diese bekannten Signalanlagen werden erfindungsgemäß dahin verbessert, daß die Übersetzung zwischen Antriebsvorrichtung und Schalteinrichtung durch von einer Zentralstelle gesteuerte Schaltmittel wahlweise einstellbar ist. Dadurch wird eine einheitliche, den jeweiligen Yerkehrsbedürfnissen möglichst angepaßte Steuerung aller einer Zentralstelle zugeordneten Verkehrssignalstellen gewährleistet, und zwar selbst dann, wenn die von der Zentralstelle ausgehende Steuerleitung, z. B. bei Drahtbruch, nicht mehr die S teuer vorgänge für die Verkehrssignalstellen übermitteln so kann. Da die Schaltgeschwindigkeit der den Signalstellen zugeordneten Signalschaltwerke durch das zuletzt eingestellte Übersetzungsverhältnis bestimmt wird und dieses Übersetzungsverhältnis mit größter Wahrscheines lichkeit den während der Betriebsstörung bestehenden Verkehrsbedingungen genügt, wirkt sich diese Betriebsstörung in geringst möglicher Weise nachteilig auf die Verkehrsregelung aus.

Als Ausführungsbeispiel ist in den Figuren eine Verkehrssignalanlage dargestellt worden, bei welcher von einer Zentralstelle gesteuerte Schaltmittel die Übersetzung zwischen Antriebsvorrichtung und Schalteinrichtung ändern. In Fig. 1 wird die Zentralstelle gezeigt, und zwar nur so weit, als zur Erläuterung des Erfindungsgedankens notwendig ist, während in Fig. 2 ein von der Zentralstelle gesteuertes Verkehrssignal dargestellt ist, bei welcher in regelmäßiger Folge die Verkehrszeichen Rot, Gelb, Grün, Gelb, Rot usw. gegeben werden.

In Fig. ι ist mo ein zweckmäßig mit synchroner Drehzahl umlaufender Antriebsmotor, der über ein Vorgelege eine den Kontakt km steuernde Kontaktscheibe derart bewegt, daß diese alle Minuten oder 2 Minuten den ihr zugeordneten Kontakt kurzzeitig öffnet. Da dieser Kontakt in der die Zentralstelle mit dem Verkehrssignal nach Fig. 2 verbindenden Leitung angeordnet ist, wird bei dieser Kontaktöffnung der durch die Batterie Ba hervorgerufene Ruhestrom in dieser Leitung unterbrochen.

Außer diesem Kontakt km kann eine derartige Stromunterbrechung noch durch einen weiteren Kontakt ki hervorgerufen werden, der durch eine Impulsscheibe ni gesteuert

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Wäinö Holmsten in Hohen Neuendorf b. Berlin.

wird. Zweckmäßig wird diese Impulsscheibe durch eine Vorrichtung nach Art der in der Selbstanschlußtechnik bekannten Nummernscheiben derart bewegt, daß durch den Impulskontakt ki eine dem Rücklaufweg der Nummernscheibe entsprechende Anzahl von .Kontaktöffnungen hervorgerufen werden.

Weiterhin ist in der Zentralstelle nach Fig. ι noch ein doppelpoliger Umschalter Sch ίο vorgesehen, durch den der von der Batterie Ba in der Verbindungsleitung mit den Adern I₁,1₂ hervorgerufene Ruhestrom umgepolt werden kann. Durch eine Taste Ta kann ein in der Ader I₂ angeordneter Widerstand W kurzgeschlossen und damit der in der Verbindungsleitung fließende Strom erhöht werden. In dem in Fig. 2 dargestellten Teil der Verbindungsleitung sind drei Relais Ru, Rv₁ Rp angeordnet, von denen Ru₁ das im folgenden als Unterbrechungsrelais bezeichnet wird, dauernd erregt ist und seinen Schaltzustand nur dann ändert, wenn durch den Kontakt km bzw. ki der Ruhestrom in der Verbindungsleitung I₁₁I₂ unterbrochen ist. Das Relais Rv — im folgenden kurz als Verstärkungsrelais bezeichnet — spricht nur beim Schließen der in Fig. ι dargestellten und bereits erwähnten Taste Ta und der dadurch bedingten Stromerhöhung an, während das dritte Relais Rp — kurz polarisiertes Relais genannt — seinen Schaltzustand ändert, wenn der in der Zentralstelle nach Fig. 1 angeordnete Schalter Sch umgelegt wird.

In bekannter Weise verbleibt der als Kippgesperre ausgebildete Anker des polarisierten Relais und damit sein Kontakt rp in der zuletzt eingenommenen Stellung so lange, bis er durch Hervorrufen von Gegenamperewindungen in die andere Schaltlage übergeht, in der er vor allem auch beharrt, wenn der Strom, gleich welcher Richtung, in der Relaiswicklung verschwindet. '

Zum Antrieb des Verkehrssignals nach Fig. 2 ist ein Synchronmotor Mo vorgesehen, der einmal über ein veränderliches Übersetzungsgetriebe mit den Zahnrädern X₁ Y, Z und x, y, 2, des weiteren über ein Getriebe U mit feststehender Übersetzung eine aus mehreren Kontaktscheiben bestehende Schalteinrichtung antreibt. Die Wirkungsweise dieser Kontaktscheibenj von denen die Minutenscheibe Km starr mit der durchgehenden Welle verbunden ist, während die übrigen Kontaktscheiben durch je eine Reibungskupplung drehbeweglich auf der gleichen Welle gelagert sind, ist für den vorliegenden Erfindungsgedanken nebensächlich. Für den vorliegenden Erfindungsgedanken genügt der Hinweis, daß bei einer Umdrehung der den Kontaktscheiben zugeordneten Welle über die Zwischenrelais Rgr und Rro die drei Signallampen Lro, Lge und Lgr derart gesteuert werden, daß zunächst die dem Freifahrtzeichen zugeordnete grüne Lampe Lgr, dann die dem Aufmerksamkeitszeichen zugeordnete gelbe "TLarnpe Lge und endlich die für das Haltzeichen vorgesehene rote Lampe Lro an der Straßenkreuzung aufleuchtet, deren Verkehr geregelt werden soll.

Sollen die Signalzeiten der einzelnen Lampen Lgr, Lge, Lro verändert werden, so können durch Erregen des Elektromagneten EM bzw. Betätigen der Sperrung Sp die einzelnen Kontaktscheiben Sge, Sgr, S'ge, Sr0 verstellt werden, da die vorgesehenen Reibungskuppkragen eine Bewegung relativ zu ihrer vom Motor Mo angetriebenen Welle ermöglichen. Der Elektromagnet EM wird durch den Kontakt rv des Verstärkungsrelais Rv eingeschaltet, daher so lange erregt, als in der Zentralstelle nach Fig. 1 durch Drücken der Taste Ta und Kurzschließen des Widerstandes W der Strom in der Verbindungsleitung I₁, I₂ verstärkt wird.

Die vorerwähnten drei Signallampen Lro, Lge, Lgr werden vom gleichen Wechselstromnetz r, s gespeist, das auch die Antriebsleistung für den Synchronmotor Mo hergibt. Zwischen den drei Verkehrssignallampen und diesem Netz sind zwei von einem Hilfsrelais H gesteuerte Arbeitskontakte A₁, h₂, die in der dem erregten Zustand ihres Relais entsprechenden Schaltlage dargestellt sind. Erregt wird dieses Hilfsrelais über den vom bereits erwähnten polarisierten Relais Rp gesteuerten Kontakt rp.

In der der dargestellten entgegengesetzten Schaltstellung legt das polarisierte Relais Rp Pluspotential an den Fortschaltemagneten Mf, dessen anderes Wicklungsende durch Kontakt 2 des Unterbrecherrelais Ru mit dem Minuspotential verbunden werden kann. Bei jeder Erregung betätigt dieser Fortschaltemagnet die ihm zugeordnete Fortschalteklinke Kf₁ die bei jeder Aberregung unter dem Einfluß einer Zugfeder ein Schaltrad Rf um eine Zahnteilung dreht. Um eine Rückdrehung dieses Schaltrades zu verhindern, ist in bekannter Weise eine ortsfeste Halteklinke Hk vorgesehen, die eine Bewegung des Schalt- im rades in nur einer Richtung gestattet.

Über eine gemeinsame Welle steht · das Schaltrad Rf mit einer Exzenterscheibe Ex in Verbindung, die mittels einer Rolle einen Kniehebel Kn zu drehen vermag. Der obere Arm dieses Kniehebels ist bügeiförmig ausebildet und greift mit einem Führungsstein in eine Nut der die Wechselräder X, Y₁ Z tragenden Buchse B, die durch Feder und Nut mit der Welle des Motors Mo derart in Verbindung steht, daß sie zwar der Wellendrehung folgen muß, jedoch eine axiale Ver-

Schiebung unter dem Einfluß des Kniehebels Kn ausführen kann.

Durch diese axiale Verschiebung kann ein beliebiges Zahnradpaar X\x bzw.Yjy bzw. Z/s in Eingriff gebracht werden und dadurch bei gleicher Drehzahl des MotorsMo und infolgedessen der von ihm angetriebenen Welle bzw. der Buchse B die Eingangswelle zum festen Übersetzungsgetriebe U mit verschiedener

ίο Drehzahl angetrieben werden, und zwar je nach der Stellung, die die ExzenterscheibeEx relativ zum Kniehebel Kn einnimmt, bzw. je nach der Anzahl der durch den Magneten Mf hervorgerufenen Fortschaltungen des Scnalt-

t5 rades Rf.

Im Antriebsstromkreis des Synchronmotors Mo ist außer dem doppelpoligen Handschalter S noch der von der Minutenscheibe Sm gesteuerte Minutenkontakt Km vorgesehen, zu

so dem parallel der Ruhekontakt ι des Unterbrecherrelais Ru angeordnet ist. Alle Minuten oder 2 Minuten kann infolgedessen durch die Scheibe Sm bzw. den Kontakt Km der Antriebsstromkreis des Motors Mo unterbrochen werden. Die Kontaktöffnung von Km wird aber nur dann wirksam, wenn das alle Minuten oder 2 Minuten erfolgende Aberregen des Unterbrecherrelais Ru ausbleibt. Durch diese Anordnung wird eine zur Aufrechterhaltung der sogenannten grünen Welle notwendige Synchronisierung aller von der gleichen Zentralstelle abhängigen Verkehrssignale hervorgerufen.

Die Wirkungsweise der vorbeschriebenen Anordnung ist folgende: In der in Fig. 2 gezeigten Schaltstellung treibt der an das Wechselstromnetz r, s angeschlossene Synchronmotor Mo über die fest mit der Motorwelle durch Feder und Nut verbundene Buchse B und dem an ihr befestigten Zahnrad Y das Gegenrad y und damit die Eingangswelle zum festen Übersetzungsgetriebe U derart an, daß die die links dargestellten Kontaktscheiben tragende Ausgangswelle in der Minute eine Umdrehung ausführt. Während dieser Umdrehung wird durch die dem Zeichen Grün zugeordnete Kontaktscheibe Sgr der zugehörige Kontakt Kgr geschlossen und dadurch das Relais Rgr erregt (—, Rgr, Kgr, +). Das Stockwerkrelais Rgr hält sich über seinen eigenen Kontakt 2 im Stromkreis (—, Rgr, 2, Kge, +) in Abhängigkeit von der dem Zeichen Gelb zugeordneten Kontaktscheibe Sge.

Durch die Erregung des Stockwerkrelais Rgr wird sein Umschaltekontakt 1 umgelegt, wodurch einmal die bisher leuchtende Aufmerksamkeitslampe Lge kurzgeschlossen, dafür andererseits der Kurzschluß der für das Freifahrtzeichen vorgesehenen grünen Lampe Lgr aufgehoben wird. Die Freifahrtlampe leuchtet daher in einer bestimmten Straßenrichtung, während in bekannter Weise die Querrichtung durch eine Haltlampe gesperrt wird.

Nach beispielsweise 25 Sekunden wird durch die Kontaktscheibe Sge der Ruhekontakt Kge und damit der Haltestromkreis für das Stockwerkrelais Rgr aufgetrennt, so daß die Schaltungsanordnung für die drei Verkehrs-Signallampen Lro, Lge, Lgr die in Fig. 2 dargestellte Lage einnimmt, in welcher die Haltlampe Lro und die Freifahrtlampe Lgr kurzgeschlossen sind, während der Kurzschluß der Aufmerksamkeitslampe Lge aufgehoben ist, so daß die gelbe Lampe aufleuchtet.

Nach 5 Sekunden wird durch die Schaltscheibe Sro der Kontakt Kro geschlossen und damit das zweite Stockwerkrelais Rro erregt, dessen Umschaltekontakt 1 die Aufmerksamkeitslampe Lge kurzschließt und dafür den Kurzschluß der Haltlampe Lro aufhebt. Der Verkehr in der vorerwähnten Straßenrichtung ist infolgedessen gesperrt, während die Querrichtung durch das gleichzeitige Leuchten der dieser Straßenrichtung zugeordneten Freifahrtlampe freigegeben wird. Das Stockwerkrelais Rro hält sich über seinen eigenen Kontakt 2 in Abhängigkeit von dem durch die Scheibe S'ge gesteuerten Kontakt K'ge, bis nach weiteren 5 Sekunden dieser Kontakt geöffnet wird und damit der eingangs angenommene Schaltzustand erreicht wird. Innerhalb ι Minute ist infolgedessen eine aus den Zeichen Grün, Gelb, Rot, Gelb bestehende Signalfolge gegeben worden.

In Abhängigkeit von der in Fig. 1 dargestellten Zentralstelle soll nun die Periodendauer derart abgeändert werden, daß die vorerwähnte Signalfolge sich in I¹Z₂ Minuten abspielt. Zu diesem Zweck werden in der Zentialstelle der Schalter Sch umgelegt und dadurch die Stromrichtung in der Verbindungsleitung I₁, I₂ umgekehrt. Durch diese Änderung der Stromrichtung wird in der Verkehrssignalstelle nach Fig. 2 das polarisierte Relais Rp derart erregt, daß sein Umschaltekontakt rp nach links umgelegt wird, wodurch das Pluspotential statt an das Hilfsrelais H an das Wicklungsende des Fortschaltemagneten Mf gelegt wird. Das Hilfsrelais H fällt ab, so daß seine Kontakte A₁, h₂ sich öffnen und die Verbindung zwischen Netz und Lampengruppe Lro, Lge, Lgr aufgetrennt wird. Hinsichtlich des Fortschaltemagneten Mf ist die Umschaltung durch das polarisierte Relais Rp vorläufig ohne Bedeutung, da das Unterbrecherrelais Ru noch erregt, sein Kontakt 2 daher offen ist.

In der Zentralstelle (Fig. 1) wird nun durch die Impulsscheibe ni, deren Betätigung, wie schon erwähnt, nach Art der in der Selbst-

anschlußtechnik bekannten Nummernschalter erfolgt, der Impulskontakt M mehrfach geöffnet. Hierdurch werden mehrfache Stromunterbrechungen in der Verbindungsleitung I₁, I₂ hervorgerufen, die ein ebenfalls mehrfaches Ändern des Betriebszustandes des Unterbrecherrelais Ru bedingen. Über seinen Kontakt 2 werden diese Stromunterbrechungen in mehrfache Stromschließungen für ίο den Fortschaltemagneten Mf umgewandelt, durch dessen Erregen und Aberregen das Schaltrad Rf über die Fortschalteklinke Kf um einen der Anzahl der Stromunterbrechungen entsprechenden Winkel gedreht wird. Mit dem Schaltrad wird auch die Exzenterscheibe Ex im entgegengesetzten Sinne des Uhrzeigers bewegt, so daß der Kniehebel Kn eine ebenfalls im entgegengesetzten Sinne des Uhrzeigers erfolgende Drehung ausführt, unter deren Einfluß die mit der Motorwelle durch Feder und Nut in Verbindung stehende Buchse B in axialer Richtung nach links bewegt wird. Statt des Zahnradpaares Yjy treten die beiden Zahnräder Z\z miteinander in Eingriff, so daß bei gleicher Drehzahl des Synchronmotors Mo die Eingangswelle zum festen Übersetzungsgetriebe U mit einer im Verhältnis ι : 3 geringeren Drehzahl angetrieben wird. Die Ausgangswelle, auf welcher die links dargestellten Schaltscheiben entweder fest oder drehbeweglich angeordnet sind, dreht sich infolgedessen nunmehr langsamer, so daß auch die vorerwähnte Signalfolge Grün, GeIb₃ Rot, Gelb statt in ι Minute erst in 1^₂ Minuten gegeben wird. Nachdem das geänderte Übersetzungsverhältnis durch die in Fig. 1 dargestellte Zentralstelle bei der Verkehrsampel nach Fig. 2 hergestellt worden ist, wird in der Zentralstelle der Schalter Sch in die in Fig. 1 bezeichnete Stellung zurückgelegt und dadurch wiederum die Stromrichtung· in der Verbindungsleitung I₁, I₂ umgepolt. Das polarisierte Relais Rp (Fig. 2) legt seinen Kontakt rp infolgedessen wieder in die gezeigte Schaltstellung zurück, so daß das Hüfsrelais H wieder erregt wird und durch Schließen seiner Kontakte It₁, h₂ die Netzspannung an die Lampengruppe Lro, Lge, Lgr legt. Die Steuerung der Lampen erfolgt in der bereits beschriebenen Weise, jedoch nunmehr so, daß die Periodendauer I¹J₂ Minute beträgt.

Um eine Abhängigkeit der Einschaltzeiten der einzelnen Signallampen von der Zentralstelle zu erreichen, was zur Aufrechterhaltung der sogenannten grünen Welle erforderlich ist, ist eine alle Minuten oder 2 Minuten erfolgende Synchronisierung der von der Zentralstelle abhängigen Motorlaufwerke der einzelnen Verkehrssignale vorgesehen. Zugleich mit der Einschaltung der dem Freifahrtzeichen zugeordneten grünen Lampe Lgr und Schließen des Kontaktes Kgr wird beispielsweise durch die Minutenscheibe Sm der Kontakt Km geöffnet. Bei ordnungsgemäßem Betrieb des Verkehrssignals ist kurz zuvor in der Zentralstelle nach Fig. 1 durch den dort vorgesehenen und vom Motor Mo gesteuerten Minutenkontakt km der Ruhestrom in der Verbindungsleitung I₁, 'I₂ unterbrochen und damit das Unterbrecherrelais Ru (Fig. 2) aberregt worden. Das Öffnen des Minutenkontaktes Km bleibt infolgedessen für den Motor Mo der Verkehrssignalstelle nach Fig. 2 wirkungslos, da der parallel angeordnete Kontakt 2 des Unterbrecherrelais geschlossen ist. Ist jedoch durch irgendeine Ursache, beispielsweise durch Ausbleiben der Netzspannung, die Übereinstimmung zwischen den Motorlaufwerken der Zentralstelle und eines der Verkehrssignale nicht vorhanden, so schaltet der MinutenkontaktZm den Wechselstrom für den Synchronmotor Mo dieses Verkehrssignals so lange ab, bis durch dienächste Synchronisierungsstromunterbrechung der Motor über den Kontakt 2 des Unterbrecherrelais Ru wieder eingeschaltet wird und nunmehr in der gewünschten Übereinstimmung mit der Zentralstelle die weitere Schaltung der Lampengruppe Lro, Lge, Lgr übernimmt.

Für den Erfindungsgedanken ist die Art des veränderlichen Übersetzungsgetriebes natürlich unerheblich. Ohne daß das Erfindungsbereich verlassen wird, kann die als Ausführungsbeispiel gezeigte Verkehrssignalanlage vorteilhaft darin abgeändert werden, daß zwischen Antriebsvorrichtung und Schalteinrichtung ein eine stetige Änderung der Übersetzung ermöglichendes Getriebe, beispielsweise ein Reibradgetriebe, vorgesehen wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Selbsttätig gesteuerte Verkehrssignalanlage, bei der die regelmäßige Betätigung der Signalmittel durch eine zweckmäßig als Synchronmotor ausgebildeteAntriebsvorrichtung und eine von ihr über no ein veränderliches Übersetzungsgetriebe bewegte Schalteinrichtung an jederSignalstelle erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß durch von einer Zentralstelle (Fig. 1) gesteuerte Schaltmittel (Ru, Rp₃ Mf, Kf, Ex, Km) die Übersetzung zwischen Antriebsvorrichtung (Mo) und Schalteinrichtung (Sge, Sgr, Sro) an den Signalstellen wahlweise einstellbar ist.

2. Verkehrssignalanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Zentralstelle (Fig. 1) gesteuerten

und die Übersetzung ändernden Schaltmittel als Schrittschaltwerke (Mf, Kf, Rf) ausgebildet sind.

3. Verkehrssignalanlage nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als veränderliches Übersetzungsgetriebe ein in bekannter Weise ausgebildetes Zahnradwechselgetriebe (X\x, Yjy, Z/z) vorgesehen ist, dessen verschiedene Zahnräder durch axiale Bewegungen in to Eingriff gebracht werden, wobei die axialenBewegungen durch ein vom Schrittschaltwerk (Mf, Kf, Rf) gesteuertes Exzenter (Bx) hervorgerufen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen