Schaltungsanordnung in Eisenbahnsicherungsanlagen zur Gleisüberwachung mit Hilfe von isolierten Schienen und Schienenkontakten Im Eisenbahnsicherungswesen verwendet man zur Mitwirkung der Züge bei Gleisbesetzungs- oder Räu mungsmeldung, bei Fahrstrassenauflösung oder der gleichen isolierte Gleisabschnitte, mit deren Hilfe eine unzulässige oder vorzeitige Auflösung durch Eingriffe oder Fremdeinwirkung möglichst ausgeschlossen wer den soll. Hierbei benötigt man für den Gleisstrom kreis selbst im allgemeinen vier Leitungen zwischen dem Stellwerk und jedem Gleisabschnitt, nämlich zwei Speiseleitungen und zwei Anschlüsse für das Gleisrelais.
Für einen zusätzlichen Schienenkontakt kommt man mit einer fünften Leitung aus, wenn die Rückleitung der Speisung des Gleisstromkreises für den Rückstrom des vom Schienenkontakt gesteuerten Relais mitbenutzt werden darf. In gewissen Fällen wird aber für den Schienenstromschliesser, Magnetschienenkon takt, Impulsgeber oder ähnliche Zusatzvorrichtungen am Gleis auch noch eine besondere sechste Leitung benötigt, Es sind bereits verschiedene Vorschläge gemacht worden, um die Anzahl dieser Leitungen zu vermin dern.
So hat man u. a. versucht, wenigstens eine der Relaisleitungen mit der einen Speiseleitung zu ver- reinigen. Dies wird aber möglichst vermieden, damit nicht die Gefahr der unmittelbaren Erregung des Gleisrelais durch die speisende Stromquelle besteht und um sicherzustellen, dass ein Achskurzschluss auf der isolierten Schiene das Gleisrelais zum Abfallen bringt.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, einige Leitungen mit zwei Stromarten, nämlich mit Wechsel strom für die Speisung der isolierten Schiene und gleichzeitig mit Gleichstrom für das angeschlossene Überwachungs- oder Melderelais, zu betreiben und dadurch Adern einzusparen.
Bei anderen Anordnungen dieser Art wird aber noch Erde als Rückleitung benutzt, oder es werden immer noch mehr als zwei Adern benötigt. Wieder andere Vorschläge sehen die Verwendung modulierter Trägerfrequenzen vor, die also ausser den Einrich tungen zur Frequenzerzeugung auch solche für die Modulierung und Demodulierung erfordern.
Gegenüber diesen bekannten Anordnungen wird bei der den Gegenstand vorliegender Erfindung bilden den Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Gleis überwachung mit Hilfe von isolierten Schienen und Schienenkontakten eine wesentliche Vereinfachung dadurch erzielt, dass zwischen dem Stellwerk und den isolierten Schienen nur ein einziges Leitungspaar als gemeinsamer Stromweg für die Speisung aller an geschlossenen Schaltvorrichtungen am Gleis, zum Bei spiel der Gleisstromkreise und Schienenkontakte, und für die Rückführung der Meldeströme des Schalt zustandes dieser Gleisvorrichtungen zum Stellwerk dient, wobei diese Meldungen durch Wechselströme verschiedener Frequenz,
vorzugsweise in oder nahe dem Tonfrequenzbereich liegender Frequenz, über tragen werden, die durch Oszillatoren, zum Beispiel mit Hilfe von Transistoren, am Gleis erzeugt, auf dem Leitungspaar gegebenenfalls überlagert, und im Stellwerk durch Siebmittel für die Überwachungs relais voneinander getrennt werden. Sie können dort - unter Umständen nach Gleichrichtung mittels Sperrzellen - den einzelnen Empfangsrelais zuge führt werden und können gegebenenfalls auch noch verstärkt werden. Auch hierfür können vorzugsweise Transistorverstärker, gegebenenfalls auch nur ein gemeinsamer Verstärker für zwei oder mehrere Empfangsrelais, verwendet werden.
Wenn mehrere isolierte Schienen, z. B. für die Auflösungen bei Ein- oder Ausfahrten derselben Strecke oder von mehreren Strecken auf einer Bahn hofseite vom Stellwerk aus in einer Richtung hinter- oder nebeneinanderliegen, so können alle ihre Speise- und Prüfströme auf dem einzigen Leitungspaar über lagert werden. In dem erwähnten Frequenzbereich lassen sich zahlreiche Frequenzen mit genügend grossem Frequenzabstand unterbringen, die sich durch einfache Filter selektiv unterscheiden lassen.
Die Anwendung von Oszillatoren bzw. Verstär kern mit Hilfe von Transistoren hat den Vorteil, dass sie keinen Heizstrom benötigen, sich aus unbewegten Bauteilen zusammensetzen, die erschütterungssicher sind und keinem Verschleiss unterliegen, also auch geringer Wartung bedürfen und grosse Lebensdauer besitzen, und dass sie Einheiten von sehr geringen Ab messungen bilden, die sich in Kabelverteilern, Gleis anschlussgehäusen oder sogar in Kabelanschlussteilen des Schienenkontaktes unterbringen lassen.
Beispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 bis 4 dargestellt. Diese schematischen Schaltungen zeigen im oberen Teil die Anlagen im Stellwerk, im unteren Teil die Einrichtungen am Gleis.
Bei den Anordnungen nach den Fig. 1 und 2 ist angenommen, dass die Speisung der Vorrichtungen aus einer Stellwerksbatterie erfolgt. Die Leitungen werden z. B. bei der Fahrstrassenfestlegung durch die Kontakte 1 an die Gleichspannung gelegt. Die Aus wertung des Empfanges der beiden von der isolierten Schiene 20 und vom Schienenkontakt 3 kommenden Prüfströme mit Hilfe der beiden Relais R 1 und R2 wird als bekannt angenommen und gehört nicht zum Gegenstand der Erfindung. Jede bekannte Auswerte schaltung kann also mit diesem Übertragungsverfah- ren verknüpft werden.
In dem Schaltschema nach Fig. 1 wird der Gleichstrom über den bekannten Dämpfwiderstand W dem isolierten Gleisabschnitt am linken Ende zugeführt und am rechten Ende wieder entnommen und nun mittels des Oszillators 01 in Wechselstrom mit der Frequenz f 1 umgeformt, der nun über das Leitungspaar zum Stellwerk übertragen wird. Ebenso geschieht die Umformung des vom Schienenkontakt 3 gesteuerten Gleichstromes in Wechselstrom mit der Frequenz f2 erst unmittelbar vor der Meldungsübertragung zum Stellwerk.
Dort werden die beiden Frequenzen durch die Filter F1 und F2 getrennt, wieder gleichgerichtet und dann den beiden Empfangsrelais R1 und R2 zugeführt. Die beiden Drosseln Dl, D2 in den Gleichstromzweigen sollen verhüten, dass die Wechselströme auf der Pri märseite der Oszillatoren sowie in der Gleichstrom quelle einen unerwünschten niederohmigen Neben schluss finden.
Die Fig. 2 zeigt die mögliche Ergänzung der Schaltung nach Fig. 1 beim Anschluss von zwei iso lierten Gleisabschnitten 21 und 22, die mit den in den Oszillatoren 03 und 04 erzeugten Frequenzen f 3 und f4 über dasselbe Leitungspaar die Relais R3 und R4 im Stellwerk steuern.
In den Fig. 1 und 2 ist durch Umrahmung der Bauteile am Gleis angedeutet, dass sie zu einer Ein heit zusammengefasst und in Kabelverteilern, Gleis anschlussgehäusen oder im Anschlussteil einer Gleis- vorrichtung, z. B. des Schienenkontaktes, unter gebracht werden können und dann - abgesehen von den Schienenanschlüssen - nur zwei Anschlusslei tungen benötigen.
Das Schema der Fig. 3 zeigt eine mehrfach ab geänderte Schaltung, bei der die Speiseströme der Gleisvorrichtungen über ein Filter Fo zum Beispiel aus einem Wechselstromnetz entnommen werden, dessen Frequenz in der Aussenanlage auf die benötigten Überlagerungsfrequenzen f 1 und f2 umgeformt wird, bevor sie einerseits zum Gleisstromkreis und ander seits zum Schienenkontakt gelangen. Die Prüfströme, die den Schaltzustand des Schienenkontaktes und der isolierten Schiene melden, durchlaufen Filter F10 bzw. F20, die eine gegenseitige Beeinflussung oder Beeinträchtigung verhüten sollen. Sie werden in der Zentrale in dem Verstärker V gemeinsam verstärkt, bevor sie durch die Filter F1 und F2 getrennt und gleichgerichtet werden und dann die Empfangsrelais R 1 und R2 betätigen.
Hierbei kann es zweckmässig sein, einem gemeinsamen Verstärker noch ein Vor filter als Bandpass für eine Gruppe mehrerer aufein anderfolgender Frequenzen zuzuordnen, wenn da durch die Einzelfilter für jedes Empfangsrelais ein facher gestaltet werden können.
Es ist für das Wesen der Erfindung ohne Belang, welche Schaltanordnung, für die in den Fig. 1 bis 3 beliebige Beispiele dargestellt sind, für die praktische Ausführung gewählt wird bzw. ob einige Schaltele mente zur Vereinfachung entbehrt oder zur Vervoll kommnung der Wirkung nach bekannten Möglichkei ten abgeändert oder ergänzt werden. Wesentlich ist der Grundgedanke der gemeinsamen Benutzung eines einzigen Aderpaares für die Stromführung zum Gleis und für die Rückleitung der Prüf- und Meldeströme mit unterscheidbaren Frequenzen zum Stellwerk.
Diese Anordnung soll auch nicht auf die übliche Einrichtung von isolierten Schienen mit Schienen kontakten beschränkt bleiben. Sie eignet sich ebenso zur Übertragung von Melde- und überwachungs- strömen mehrerer Gleisabschnitte mit oder ohne Schienenkontakte, die sich z. B. auf einem vom Stell werk entfernt liegenden Raum zusammendrängen und bisher die Verlegung mehrerer Kabel oder eines vieladrigen Gruppenkabels erfordert hätten.
Solche von einer gemeinsamen Stromzuführung gespeisten Gleisstromkreise können im Sinne der Erfindung ihren Frei- und Besetztzustand mittels unterschied licher Frequenzen, die erst am Gleis durch Oszilla- toren erzeugt werden, über dasselbe Leitungspaar an das Stellwerk zurückmelden, wo die ihnen durch ent sprechende Filter zugeordneten Überwachungs- oder Melderelais betätigt werden. Die Einsparung an Ka beladern kann unter diesen Umständen wesentlich höhere Kostenbeträge ausmachen, als der Aufwand zur Erzeugung und Trennung der verschiedenen Fre quenzen erfordert.
Fig. 4 zeigt noch eine Ergänzung dieser Anord nung, bei der das gemeinsame Leitungspaar Lp als Ringleitung ausgeführt ist, an die alle Gleisstrom- kreise, isolierten Schienen oder sonstigen Gleisvor richtungen innerhalb des zu überwachenden Bahn hofbezirkes angeschlossen werden, so dass eine Un terbrechung der Leitung an einer Stelle keine allge- meine Störung aller dahinter angeschlossenen Gleis einrichtungen zur Folge hat.
Circuit arrangement in railway safety systems for track monitoring with the help of isolated rails and rail contacts In the railway safety system, one uses isolated track sections to help the trains participate in track occupancy or evacuation reports, in the case of route clearance or the same, with the help of which an inadmissible or premature disconnection due to interference or external influence can be excluded as far as possible the should. Here you need for the track circuit itself generally four lines between the signal box and each track section, namely two feed lines and two connections for the track relay.
A fifth line is sufficient for an additional rail contact if the return line of the supply to the track circuit can also be used for the return current of the relay controlled by the rail contact. In certain cases, however, a special sixth line is required for the rail current closer, Magnetschienenkon, pulse generator or similar additional devices on the track. Various proposals have already been made to reduce the number of these lines.
So one has u. a. tries to clean at least one of the relay lines with the one feed line. However, this is avoided as far as possible so that there is no risk of the track relay being directly excited by the power source and to ensure that an axle short circuit on the insulated rail causes the track relay to drop out.
It has also been proposed to operate some lines with two types of current, namely with alternating current for supplying the insulated rail and at the same time with direct current for the connected monitoring or signaling relay, and thereby save wires.
In other arrangements of this type, however, earth is still used as the return line, or more than two wires are still required. Still other proposals provide for the use of modulated carrier frequencies, which also require devices for modulation and demodulation in addition to the devices for frequency generation.
Compared to these known arrangements, the subject of the present invention form the circuit arrangement for automatic track monitoring with the help of isolated rails and rail contacts, a significant simplification achieved in that between the interlocking and the isolated rails only a single pair of lines as a common current path for the supply of all on closed switching devices on the track, for example the track circuits and rail contacts, and for the return of the signal currents of the switching status of these track devices to the interlocking, these messages by alternating currents of different frequencies,
preferably in or near the audio frequency range, are carried over, generated by oscillators, for example with the help of transistors, on the track, possibly superimposed on the pair of lines, and separated from each other in the signal box by screening means for the monitoring relay. They can there - possibly after rectification by means of blocking cells - be fed to the individual receiving relays and, if necessary, can also be amplified. For this purpose, too, transistor amplifiers can preferably be used, if necessary only one common amplifier for two or more receiving relays.
If several insulated rails, e.g. B. for the resolutions at entrances or exits of the same route or of several routes on a train yard side of the interlocking in one direction behind or next to each other, so all of their feed and test currents can be superimposed on the single pair of lines. In the frequency range mentioned, numerous frequencies with a sufficiently large frequency spacing can be accommodated, which can be selectively differentiated by simple filters.
The use of oscillators or amplifiers with the help of transistors has the advantage that they do not require heating current, are made up of immobile components that are vibration-proof and not subject to wear, i.e. also require little maintenance and have a long service life, and that they are units of very small dimensions that can be accommodated in cable distributors, track connection housings or even in cable connection parts of the rail contact.
Examples of the invention are shown in Figs. These schematic circuits show the systems in the signal box in the upper part, and the facilities on the track in the lower part.
In the arrangements according to FIGS. 1 and 2, it is assumed that the devices are fed from an interlocking battery. The lines are z. B. when defining the route through the contacts 1 to the DC voltage. The evaluation of the reception of the two test currents coming from the isolated rail 20 and from the rail contact 3 using the two relays R 1 and R2 is assumed to be known and does not form part of the subject matter of the invention. Every known evaluation circuit can therefore be linked to this transfer method.
In the circuit diagram according to Fig. 1, the direct current is fed to the isolated track section at the left end via the known damping resistor W and removed again at the right end and is now converted into alternating current with the frequency f 1 by means of the oscillator 01, which is now via the pair of lines to the signal box is transmitted. Likewise, the conversion of the direct current controlled by the rail contact 3 into alternating current with the frequency f2 only takes place immediately before the message is transmitted to the signal box.
There the two frequencies are separated by the filters F1 and F2, rectified again and then fed to the two receiving relays R1 and R2. The two chokes Dl, D2 in the direct current branches are intended to prevent the alternating currents from finding an undesirable low-resistance shunt on the primary side of the oscillators and in the direct current source.
Fig. 2 shows the possible addition of the circuit according to Fig. 1 when connecting two isolated track sections 21 and 22, the relays R3 and R4 in the signal box with the frequencies f 3 and f4 generated in the oscillators 03 and 04 via the same line pair Taxes.
In FIGS. 1 and 2, the framing of the components on the track indicates that they are combined into a unit and used in cable distributors, track connection housings or in the connection part of a track device, e.g. B. the rail contact, can be brought under and then - apart from the rail connections - only need two connection lines.
The scheme of Fig. 3 shows a circuit changed several times, in which the feed currents of the track devices are taken via a filter Fo, for example from an alternating current network, the frequency of which is converted in the outdoor system to the required superimposition frequencies f 1 and f2 before they are on the one hand to the track circuit and on the other hand to the rail contact. The test currents, which report the switching status of the rail contact and the isolated rail, run through filters F10 or F20, which are intended to prevent mutual interference or impairment. They are jointly amplified in the control center in the amplifier V before they are separated and rectified by the filters F1 and F2 and then actuate the receiving relays R 1 and R2.
It can be useful to assign a common amplifier to a pre-filter as a bandpass for a group of several successive frequencies if the individual filters for each receiving relay can be designed more easily.
It is irrelevant for the essence of the invention which switching arrangement, for which any examples are shown in FIGS. 1 to 3, is chosen for the practical implementation or whether some switching elements are lacking for simplification or to perfect the effect according to known Possibilities can be changed or supplemented. What is essential is the basic idea of sharing a single pair of wires for carrying current to the track and for returning the test and signal currents with distinguishable frequencies to the interlocking.
This arrangement should not remain limited to the usual establishment of insulated rails with rail contacts. It is also suitable for the transmission of signaling and monitoring currents of several track sections with or without rail contacts, which are e.g. B. huddle in a remote space from the interlocking and would have previously required the laying of several cables or a multi-core group cable.
Such track circuits fed by a common power supply can, within the meaning of the invention, report their free and occupied state by means of different frequencies that are only generated on the track by oscillators via the same pair of lines to the signal box, where the monitoring assigned to them by appropriate filters - or signal relays are operated. The savings in Ka loaders can, under these circumstances, make much higher costs than the effort required to generate and separate the various frequencies.
Fig. 4 shows another addition to this Anord voltage, in which the common pair of lines Lp is designed as a ring line to which all track circuits, isolated rails or other Gleisvor directions within the station district to be monitored are connected, so that an interruption of the Line at one point does not result in a general disruption of all track facilities connected behind it.