-
Aus einem Netz gespeiste Signal-oder Schrankenanlage für Eisenbahnbetrieb
Die Erfindung betrifft eine aus einem Netz gespeiste Signal- oder Schrankenanlage
für Eisenbahnbetrieb mit als Pufferbatterie oder als Reservespannungsquelle geschalteter,
vorzugsweise in Dauerladung gehaltener Batterie, die beim Einschalten der Signale
oder Schranken auf Starkladung umgeschaltet oder auf Ladung geschaltet wird.
-
Bei Signal- oder Schrankenanlagen, die aus einem Wechselstromnetz
gespeist werden, muß in den meisten Fällen eine Batteriereserve vorgesehen werden,
damit auch bei Netzausfall ein Betrieb der Anlage möglich bleibt. Die Reservebatterie
kann als dauernd am Netz liegende Pufferbatterie oder auch nur als reine Notspannungsquelle
geschaltet werden. Die Pufferschaltung hat besonders bei Großoberflächenplatten
den Vorteil, daß diese besser durchformiert werden und damit ihre Kapazität länger
erhalten bleibt.
-
Nimmt die Signalanlage immer eine nahezu gleichbleibende Leistung
aus dem Netz oder der Batterie auf, so bereitet es keine Schwierigkeit, die Batterie
auf einem gleichenLadezustand zu erhalten, vorausgesetzt, daß die Netzspannungsschwankungen
in normalen Grenzen bleiben. Wird der Batterie jedoch ungleichmäßig Leistung entnommen,
wie es z. B. bei Signalanlagen der Eisenbahn, insbesondere bei Blinklicht-und elektrischen
Schrankenanlagen, der Fall ist, so ist es schwierig, die Batterie immer auf gleichem
Ladestand zu halten. Man hat deshalb schon vorgeschlagen, daß während der Zugfahrt
in der mit Blinklichtanlagen ausgerüsteten Strecke dieBatterie selbsttätig auf Starkladung
geschaltet wird, während in der übrigen Zeit, in der der Batterie keine oder nur
eine geringe Leistung entnommen wird, nur eine schwache Ladung erfolgt. Bei den
bekannten Anlagen ist die Starkladung nur während der Zeit vorgesehen, in der sich
der Zug dem Bahnübergang nähert oder ihn befährt. Diese Zeit beträgt bei Blinklichtanlagen
etwa 30 bis 60 Sekunden und ist im Verhältnis zur gesamtenRuhezeit sehr klein; die
Starkladung kann deshalb während dieser Zeit nicht mit Sicherheit die aus der Batterie
entnommene Energie wieder zuführen, insbesondere dann nicht, wenn in kurzen Zeitabständen
mehrere Züge hintereinander verkehren. Das Verhältnis der Batteriebelastung in der
Betriebszeit während einer Zugfahrt gegenüber der Ruhezeit kann dabei den 50- bis
100-fachen Stromwert erreichen oder sogar überschreiten. Die bekannte Schaltung
hat außerdem den Nachteil, daß einerseits der Ladestrom in den Zugpausen so eingestellt
sein muß, daß bei längeren Zugpausen die Batterie nicht zu hoch aufgeladen wird
und damit Kapazität und Lebensdauer der Batterie herabgesetzt werden, andererseits
aber die Ladung nicht zu gering eingestellt werden darf, damit nach Netzausfall
und bei einer größeren Zähl von Zugfahrten die Batterie noch so durchgeladen ist,
daß sie während mehrerer Stunden die Blinklicht- oder Schrankenanlage einwandfrei
speist.
-
Erfindungsgemäß werden alle diese Nachteile dadurch beseitigt, daß
die Starkladung bzw. Ladung auch nach dem Wiederabschalten der Signale oder Schranken
so lange aufrechterhalten wird, bis ein gewünschter, durch die Batteriespannung
definierter Ladezustand der Batterie erreicht ist und erst dann die Rückschaltung
auf Dauerladung bzw. die Ausschaltung der Ladung vorgenommen wird.
-
Zweckmäßig wird eine solche Anlage in der Weise gesteuert, daß parallel
zur Batterie ein spannungsempfindliches Relais angeordnet ist, welches in der Zugpause
angezogen und während der Zugfahrt mittels eines beispielsweise für die Überwachung
der Blinklichter oder Schranken benötigten weiteren Relais zum Abfallen gebracht
wird. Das abgefallene Relais schaltet den Gleichrichter auf Starkladung, so daß
die Batterie kräftig aufgeladen wird. Ist die Zugfahrt durchgeführt, so nehmen die
Steuerrelais wieder ihre Grundstellung ein; das Blinklicht erlischt, und ein meist
nur geringer Verbraucherstrom wird zur Speisung der Anlage aus der Batterie entnommen.
Durch die vorherige Unterbrechung bleibt jedoch das Spannungsrelais abgefallen und
behält die Starkladung bei. Mit dem Spannungsrelais können z. B. Widerstände oder
Drosselspulen kurzgeschlossen werden, Abgriffe an den Transformatoren Primär-oder
sekundärseitig umgeschaltet werden od. dgl. Das Spannungsrelais bleibt so lange
abgefallen, bis die Batterie sich durch die Starkladung aufgeladen und
einen
Spannungswert erreicht hat, der das Relais wieder zum Anziehen bringt, womit, nachdem
die Batterie voll geladen ist, die Ladung wieder von Stark- auf Schwachladung umgestellt
wird.
-
Statt des Umschaltens auf Schwachladung mittels Widerstände u. dgl:
kann man auch die Ladung ganz abschalten, da gemäß der Erfindung die Batterie nach
jeder Zugfahrt selbsttätig wieder voll aufgeladen wird.
-
An Stelle eines Spannungsrelais kann auch ein Stromrelais vorgesehen
werden, welches während der Zugpausen nach erfolgtem Aufladen der Batterie infolge
des immer kleiner werdenden Ladestromes die Haltegrenze unterschreitet und abfällt
und damit die Batterie auf Schwachladung umschaltet. Wird bei aufgeladener Batterie
die Blinklicht- oder Schrankenanlage bei einer Zugfahrt eingeschaltet, dann wird
durch eine zusätzliche Wicklung das Stromrelais zum Anziehen gebracht und damit
die Batterie auf Starkladung umgeschaltet.
-
Die Anordnung nach der Erfindung bietet auch die Möglichkeit, das
spannungs- oder stromempfindliche Relais mittels einer Handtaste zu betätigen, wenn
das Netz längere Zeit hindurch ausgefallen und die Batterie durch wiederholtes Einschalten
der Anlage während zahlreicher Zugfahrten erschöpft ist. Es braucht nicht mehr überwacht
zu werden, wann die Batterie wiedervoll aufgeladen ist, sondern die Anlage schaltet
sich selbsttätig nach Aufladung der Batterie ab.
-
Ferner ist bei vielen Anlagen, besonders in ländlichen Bezirken, die
Netzspannung des Wechselstromes nicht konstant und schwankt, wie die Praxis bisher
gezeigt hat, oft zwischen plus 10°/o und minus 200/o der Nennspannung. Diese Spannungsschwankungen
mußten bisher durch besondere Netzspannungsregler ausgeglichen werden. Bei der Anordnung
nach der Erfindung spielen diese Netzspannungsschwankungen keine Rolle mehr, da
bei niedrigerer Spannung die Starkladung nach einer Zugfahrt längere Zeit, dagegen
bei höherer Spannung kürzere Zeit als normal dauert. Die Batterie wird aber immer
auf die vorher bestimmte Ladung gebracht.
-
. In Fg. 1 bis 5 sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Gleiche Teile in den einzelnen Beispielen sind mit denselben Bezugszeichen
versehen.
-
In der Schaltung nach Fig. 1 wird von einem Wechselstromnetz über
einen Transformator Tr durch dessen Sekundärwicklung ein Gleichrichter Gl gespeist.
Die Sekundärseite des Transformators hat in bekannter Weise Abgriffe, um den richtigen
Maximalladestrom einstellen zu können. Auf der Gleichstromseite des Gleichrichters
liegt im Ladekreis der Batterie B ein Widerstand W l, der gestattet, den schwachen
Ladestrom der aufgeladenen Batterie, der je nach Größe der Anlage zwischen 30 mA
und mehr liegen kann, entsprechend der Batteriegröße und der in der Grundstellung
der Anlage aus der Batterie entnommenen Leistung einzustellen. Der Batterie B ist
ein Spannungsrelais parallelgeschaltet, dessen Spule R mit einer Handtaste H und
einem Kontakt U1 eines weiteren Relais fI, z. B. des im Stromkreis eines
Verbrauchers V liegenden Überwachungsrelais in Reihe liegt. Als Verbraucher sollen
die Blinklichter einer Bahnübergangssicherung oder die Antriebsmotoren von Schranken
u. dgl. gelten. Der Verbraucher wird durch den Kontakt S eines nicht gezeichneten
Steuerrelais eingeschaltet. Durch den dann über den Verbraucher V fließenden Strom
zieht das Überwachungsrelais Ü an und öffnet seinen Kontakt Ü1, womit der Stromkreis
des Relais R unterbrochen wird, so daß dieses abfällt. Diese Unterbrechung bleibt
bestehen, solange der Verbraucher V durch den Kontakt S ein= geschaltet ist. Das
Relais R hat bei seinem Abfallen durch seinen Kontakt r 1 den vorgeschalteten Widerstand
W überbrückt, so daß sofort Starkladung einsetzt. Die Starkladung kann hierbei so
bemessen sein, daß ein großer Teil des Gleichrichterstromes direkt zum Verbraucher
Z' fließt, während die Energieabgabe des Gleichrichters an die Batterie B zunächst
kleiner bleibt. Wird der Verbraucher durch den Steuerkontakt S wieder abgeschaltet,
so schließt sich der Kontakt (I1 im Stromkreis des Spannungsrelais R. Da die Spannung
der Batterie B jedoch infolge der für den Betrieb des Verbrauchers entnommenen Energie
abgesunken ist, zieht das Relais R nicht sofort an; die Überbrückung des Widerstandes
W durch den Kontakt r 1 bleibt bestehen, und die Batterie wird jetzt noch weiterhin
stark aufgeladen, bis sie den vorgesehenen Spannungswert erreicht, bei dem das Relais
R anzieht. Statt des Kontaktes U1 des Überwachungsrelais Ü kann im Kreis des Spannungsrelais
R auch unmittelbar ein Kontakt eines Steuerrelais angeordnet werden.
-
In Fig. 2 ist gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Schaltung der
Widerstand im Gleichstromkreis des Gleichrichters fortgelassen und statt dessen
ein Umschaltkontakt r 1 an der Sekundärwicklung des Transformators Tr vorgesehen,
der die dort vorhandenen Abgriffe auf Schwach- oder Starkladung schaltet. Im übrigen
arbeitet die Schaltung nach Fig. 2 sinngemäß entsprechend der in Fig. 1 dargestellten.
-
Fig. 3 zeigt eine Anordnung, in welcher die Batterie im angezogenen
Zustand des Spannungsrelais R durch dessen Kontakt r 1 ganz von dem Gleichrichter
GL abgeschaltet ist, was eine besonders einfache und in den meisten Fällen ausreichende
Schaltung ergibt. Auch hier ist die Wirkungsweise die gleiche wie bei den Schaltungen
nach Fig. 1 und 2; nur darf der Stromverbrauch der Anlage während der Pausen zwischen
den Zugfahrten nicht zur vollständigen Entladung der Batterie führen.
-
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in welcher
statt des Kontaktes des überwachungsrelais eine Gegenwicklung des Spannungsrelais_
R angeordnet ist, die beim Einschalten des Verbrauchers V durch den Kontakt S von
dem Verbraucherstrom durchflossen wird und das Relais R zum Abfallen bringt.
-
In Fig. 5 ist statt eines Spannungsrelais ein Stromrelais R vorgesehen,
das während der Pausen zwischen den Zugfahrten von einem schwachen Strom durchflossen
wird und dessen Anker demgemäß abgefallen ist. Erst wenn der Verbraucher lV, hier
z. B. aus einer Blinklichtlampe a oder dem Antriebsmotor b
einer Schranke
bestehend, durch den Kontakt S eingeschaltet wird, steigt der Ström in der Spule
des Überwachungsrelais Ü an. Dessen Kontakt U1 schließt beim Anziehen des Relais
Ü einen Teil der Spule des Relais R kurz; so daß deren- restliche Windungen von
einem hohen Strom durchflossen werden und das Relais sofort anzieht. Durch den Kontakt
r 1 dieses Relais wird der Widerstand W 1 kurzgeschlossen, so daß Starkladung eintritt.
Nach dem Abschalten des Verbrauchers V öffnet der Kontakt Ü 1 des Über-Wachungsrelais
Ü den teilweisen Kurzschluß der Spule des Stromrelais R wieder; das Stromrelais
R wird aber durch den Ladestrom der Batterie B so lange weiter angezogen gehalten,
bis der Ladestrom infolge Schwächerwerden der Batterieaufladung einen
Wert
unterhalb der Haltegrenze des Relais R erreicht und das Relais wieder abfällt.
-
Die Erfindung kann auch bei Anlagen mit annähernd gleichbleibender
Energieentnahme verwendet werden, wenn das Netz lange Zeit ausfällt und die Batterie
zu stark entladen wurde. Dann kann nach Netzwiederkehr selbsttätig eine Starkladung
eingeleitet werden, welche die Batterie wieder auf ihren normalen Ladezustand bringt
und sich danach selbsttätig wieder abschaltet.