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Automatisches System zum Steuern und Erfassen von Vor-ängen innerhalb
eines Zugverbandes
In maischen Fernschnellzügen un;i insbesondere in den TEE-Ziigen |
ist e3 heute bereits möglich, vom Führerstand der Lokomotive |
eine Kontrolle darüber vorzunehmen, ob alle Türen im Zugverband |
geschlossen sind. Des weiteren kann vom Fühirerstand der Lokomo- |
tive aus eine Ver- und Entriegelung der W:jgenaußentüren vorge- |
nom:nen werden. Um dies zu bewerkstelligen, sind alle Türver- |
#,ch1!isse über einen Kabelbaum zu dem Führerstand der Lokomotive |
geführt. |
Die Meldung "Tiir geschlossen-oder nicht" ist jedoch nur eine |
v->n vielen Meldungen und. der Befehl. `Pür ver- bzw. entriegeln" |
ist nur @@inj=r von vielen B-3fehlen, die im Hinblick auf eine
er- |
'_s' .@}s t( # Si;-herheit im Zugverkehr interessieren. |
3o ist; e s beispielFweise des weiteren von Interesse, daß
man |
durch gezielte Befehle vors der Lokomotive beispielsweise die |
Bremsentl:iftung oder das Entkuppeln eines beliebigen Wagens
im |
?,i?verband herbpifiitiren kann. Ferner sollte die. Übertragung
von |
1?t@fr@hten der 1?,-)rm: "ZugbE:leu2htung ein- aus", "LaiitsprPCherend- |
stiif@:ri auL3" usw. von 'lagen zu W;tgeii möglich sein. Des
wei- |
t,ür':r * rat; die :iberwachiing von Bremsen, Heißläufern,
der Tiirver- |
schlüsse und des Zugschlusses von Interesse-
entsprechende
Meldungen
müssten von den Wagen an die Lokomotive gegeben werden. Zur Übertragung einer Vielzahl
von Befehlen zwischen den Wagen untereinander und von der Lokomotive zu den Wagen
und von Meldungen von den Wagen an die Lokomotive, wobei der Wagenstand beliebig
zusammenstellbar sein soll, eignet sich die bereits bekannte Kontroll- und Überwachungseinrichtung
nicht.
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Um dies zu gewährleisten schlägt die Erfindung ein automatisches System
zum Steuern und Erfassen von Vorgängen innerhalb eines Zugverbandes vor. In erfinderischer
Weise gelingt die Lösung der gestellten Aufgabe durch die Anwendung eines Informationsübertragungssystems
mit Mehrfachausnutzung von Übertragungskanälen und die Ausbildung der Lokomotive
als Zentralstation und der Wagen als unter sich jeweils gleiche, frei adressierbare
Unterstationen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in besonders vorteilhafter Ausgestaltungsform
soll im folgenden anhand der Fig. 1 bis 5 der anliegenden Zeichnung näher erläutert
werden: Es zeigen: Fig. 1: Die Ausbildung der Lokomotive als Zentralstation und
der Wagen als Unterstation.
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Fig. 2: Das Schema der Übertragung zwischen Lokomotive und Wagen.
Fis. 3: Den Sende- und Empfangsteil eines Tonfrequenz- Multiplexsystems mit automatischer
Pegelregelung für Lokomotive und Wagen. Fig. 4: Impulsbilder für die Belegung der
Übertragungswege.
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Fig. 5: Den näheren Aufbau eines Wagenregisters.
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Der Fig. 1 ist zu entnehmen, daß sowohl die Lokomotive als auch die
!nagen, außer mit einem Wagenregister 107 in einheitlicher Weise mit jeweils gleichen
Sende- und Empfangseinheiten 101 und 102 mit zugehöriger Regel- und Verstärkungseinheit
100 ausgestattet sind.
In der Lokomotive und in den einzelnen Wagen des Zugverbandes |
'können über Tastaturen einer Befehlseingabe 110 und
einen zu- . |
i gebrdneten |
104 Steuerbefehle von Wagen zu Wagen |
r |
@bungeNet werden. Diese Befehlseingabe ist jedoch nur
dann |
xüglio% wem eine auf der Empfangsseite angeordnete Belegt- |
kontrt@@9 1Q$ axieeij#be daß an anderer stelle
des Zugverbands |
::ellfel gegeb*n.ird. Die Auggabe der empfangenen Befehle |
Wegen %u wagen gepohieht über,gugeordnete Relais der
Befehlsaus= |
p'e'1 $ei.Empfang und Registrierung eines solchen Befehls von |
,-tap*ia- ztx Magen 3.n der Lokomotive sperrt die zugehörige
Belegt- |
,-kontroll.# lös ebenfalls die Befehlseingabe von der
Lok aus. |
clegielte Befehle von der Lokomotive an die Wagen
können inner- |
halb eine» bestimmten seitlichen Ablaufs ausgesendet werden |
rund werden durch. den Befehlbgeber 103 vorgegeben. Dieser
Befehls- |
$ee@t,wit¢ seinerseits durch den Ablaufgeber eines Leitwerks |
;Iaaäh einet bestimmten Programm beein±iußt. |
1@. ngateil der Lokomotive ist sodann noch ein Meldungsem- |
Jpftger, 1Ö6 mit zugehöriger Ausgabe bzw. Anzeige 1'12 für
Mel- |
duxigen von den-Wegen zur Lokomotive vorgesehen. ,.. |
tot .Sende- und Empfang4teil der Wagen unterscheidet
sich .von |
demjeuigon der lokomotive dadurch, daß er zusätzlich einen
Mel- |
dungsgeber 127 xi,t zügshöriger Eingabe 129 zur Übertragung
von |
Meldungen von den Wagen zur Lokomotive enthält und daß enpfangs= |
aeitig .ein Empfänger 't28 zum . Empfang von Befehlen der Lokomotive |
-an die Vagen vorgesehen ist. |
8elbotveratändlich sind auf der Wagenseite der Befehlsgeber
103 |
(Ihk-Wagen), sowie der Meldungsempfänger 106 und die
rieldungs- |
auogabe 't12 (Wagen-Lok) nicht vorgesehen. |
r |
Zur zentralen Ablaufsteuerung der vorgesehenen Programme he- |
findet sich in der Lokomotive ein Leitwerk. Ein wesentlicher Bestandteil
dieses Leitwerkes ist der Ablaufgeber 123, der über einen Programmwahlschalter 114-und
einen Programmspeicher 121 angesteuert wird. Der Ablaufgeber 123 wird von einem
Taktgeber 118 getaktet.
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Über eine Leitwerk-Anzeige 113 kann das äusgewählte Programm mit seinen
Unterprogrammschritten kontrolliert werden. Dem Leitwerk sind sodann Wagenzähler
.125, 126, ein Wagenanzeigespeicher 124, ein Koinzidenzglied 122, eine Auswahlschaltung
120, eine Zähleranzeige 119, Wagenanzeigen 116, 117 und eine StÖrungsanzeige 115
beigeordnet.
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Diese Einrichtungen gestatten die Kontrolle und Durchführung einzelner
Programme, die durch den Programmwahlschalter 114 einstellbar sind und beispielsweise
folgendermaßen aussehen:. Programm 1: "Durchzählen" - Es wird die Anzahl der Wagen
im Zugverband ermittelt, angezeigt und gespeichert. Die Anzeige kann bei der Durchführung
von weiteren Programmen zur Kontrolle der Kommandostell(- und des Zugverbandes herangezogen
werden. Programm 2_: "WagenUnwahl" - Es wird ein bestimmter Wagen des Zugverbandes
angewählt. Eine solche Anwahl ist erforderlich, wenn man einen gezielten Befehl,
beispielsweise "Entkuppeln" oler Entlüften vorbereiten will.
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Programm 1.: "Entkuppeln" oder "Entlüften". In diesem Programmschritt
kann der gezß,Alte Befehl an den durch die Anwahlstelle markierten '.Jagen abgesetzt
werden., Progrämm 4: "Wagenkontrolle" - Nach erfolgtem mechanischen Entkuppeln eines
Teilzugverbandes erfolgt eine neue Überprüfung des verbleibenden Zugteils.
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Programm 5: "Meldungsabfrage" - Die selektive Meinungsabfrage der
einzelnen Wegen 1-*uft ständig durch und bei Vorliegen einer Störung,
die
die Bremsen, Heißläufer oder*den Türverschluß betreffen kann, erfolgt eine Anzeige
derselben.
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In-vorteilhafter Weise eignet sich als Nachrichtenübertragungssystem
für die beschriebene automatische Zugsteuerung ein Tonfrequenz-Miiltiplexsystem.
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Als tibertragungskanäle können hierbei zwei Adern eines in den meisten
Reisezügen bereits vorhandenen Lautsprecherkabels un1 der gemeinsame Pol der Wagenbatterien
ausgenutzt werden. Diesen Aufbau der ftbertraungswege zeigt die Fig. 2 der anliesenden
Zeichnung.
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Zur t@Le rtragung der tonfrequenten Nachrichtensignale dienen die
Adern ?01 und 202, also eine Ader des Lautsprecherkables und der den Wagenbatterl
en gemeinsame Pol. Die zweite .Ader 200 des Tziitsprecherkabels dient der flbertraung
eines Zug- .
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CD schlußkriteriums, das wie später anhand der Vig. 5 erläutert werden
soll, zur Markierung der Wagenregister herangezogen wird. Das zweiadrige Kabel wird
über die Kupplungen der Wagen geführt. Geht man von der Voraussetzung aus, daß bis
zu 60 Kuppelstellen innerhalb des Zugverbandes von den TonfrequenzsignalAn iiberwunden
werden müssen und daß diese Kupplungsstellen insbesondere bei automatischen Kupplungen
während der Fahrt einen veränderlichen Übergangswiderstand darstellen können, so
ist es vorteilhaft, wenn man den zur Übertragung der Tonfrequenzkanäle benutzten
Stromkreis mit einer Gleichstr.)@rivorbel.astiing versieht. Hierzu ist die 24 V-Batterie
2_05 jedes Reisezugwagens über einen mechanischen Kontakt 204 und eine Drosselspule
203 zwischen die beiden Zeitungen 20'1 und 202 gPlegi:. Der mechanische Kontakt
2.04 symbolisiert das Zugschlußkriterium und ist jeweils nur für einen Wagen gesrhlo:-sen.
Die jeweilig betriebene 24-Y-Batterie arbeitet
Tiber eine Drosselspule
-910 auf einen Belastungswiderstand 211, die beide i:der Lokomotive vorzusehen sind.
Durch eine derartige Gleichstromvorbelastung erreicht man, daß die !lbergazigswidar'stUnde
an den Kupplungsstellen für die tonfrequenten Signnle in gewissen Grenzen konstLlt
bleiben.
Die - uf der Lokomotive sowie in den Wagen vorhandene einheit- |
liche Senie- uni Empfangseinrichtung wird durch den Widerstand |
209 ..epr.. r tlasgang s@ib,.r nalter. Sie durch |
A.s #..Anti_.e_t. Durch Ein- p_t |
einen "berspanni.ir.gsableite@r- ?^B gegen '_tbersp-(::n urigen
geschiitzt |
sind un:l 'iber eine: Kappell_onden@@@,tor _@@@ : erden die
t-)nlreauen- |
ter_ SigLale an Ile Leitungen `?C1, (202 gelegt. Ebenso wie
die |
Dr.)ssel:pulen '_'C;, _`1G e'n Abfließen der Tonfrequenz Iber
Zen |
Slcichsti,omkreis #,r#rhir.%Frr_ sollen, wir<? '_lurcL C3i#
T'._lensat:; |
r.._- |
r |
ar_ 21r;6 _# l.er ^1 ##hr# f- r lct_ .#_
@:F^aP._ und ir@.:.. -u- rni# s#e__ |
ferngehal*#er#. |
Die Die Leitung `.@) ist: die i:eitP -iae- .les @autsprecäiE:.rr:
Übels @a_:@l |
dien` lsdiglira -ur '..`bertragunö -1-;s -ugschl,[email protected],. |
Jede Sende- Lind Empfang::ei.nrichttirig in den e=i ;zellien
'd@:gnn stellt |
einen konstanten '1.bschliif,'widerstand f,,r die Ser_dezentrale
a@z' |
der :,okomotive dar. Mit- veränderli^r er ':x'ager-zahl ra
ri fiert derr- |
F:maf' ich _!iese-^ 11.:chl@-'ji"idPrst:,-- nd.
tos dpch ..:fit ko:.st:-:.te.m |
Sig= @.lp@g@l a17-1 den Über'@ra;@_i: g:,[email protected] zu arbei@P:_,
seht |
die Erfindung eine entyr:@Pche::1e Regeleinrichtung @r.or,
:1ie i n |
Fi. der anlieöar.der. ":i"hr_ung wie-,lergegeben ist. |
Ein -er lendeeinrichtung von einem TongPnera±or Q00 Erzeug-- |
ter Pilotton wird von einem. '!'oneT.pfä:gejr Q00 1er L'r^.pf-:ai;ss#i.ri- |
rizhtl.ing der gleichen Station ez- pfän geti und mit ei; em
fes i: v- r- |
gegeber@r. Sall-#;ert ver;lichen. Bei @b:>>eichun@;e- c'=:sf,ndepEg@.:ls |
vorn vorgegebenen Sollwert regelt ein Pegelre-lE:r @0l#
einer. Lei-, |
tungseirigangcver'st;@rker 2-'Cr'- auf den erf.Dr-?erlicher_ |
wert. Diese Einrichtung ist auf der Lokomotive sowie in allen Wagen
in gleicher Weise vorhanden, sodaB es möglich wird, den Sollpegel von allen Sendestellen
aus zu garantieren. Die weiteren Tongeneratoren 301, 302...; 309, 310:... und Tonempfänger
303, 304l..; 311s 3'12... dienen zum Senden und Empfangen von Meldungen und Befehlen.
In bekannter Weise lassen sich beispielsweise in dem Frequenzband zwischen 300 Iiz
und 3,4 KHz 30 Tonkanäle unterbringen. Jedem Kanal ist dabei eirBTongeneratorfrequenz
mit einem Tonsender und einem Tonempfänger zugeordnet. Dabei werden die Befehle
und Meldungen grundsätzlich binär als Ja/Nein-Entscheidungen übertragen. Der Ja-Zustand
wird dabei durch das Vorhandensein, der Nein-Zustand durch das Nichtvorhandensein
einer bestimmten Frequenz, also durch eine Pause dargestellt. Entsprechend den Meldungs-
und Befehlsarten Wagen- Wagen, Wagen-Lok und Lok- Wagen ergeben sich 3 korrespondierende
Sendephasen D, E, F, die im Impulsdiagramm der Fig. 4 dargestellt sind.
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Die Taktfolge A wird von dem Taktgeber 118 des Leitwerks auf
der Lokomotive erzeugt. Aus dem Impulsanstieg und Impulsabfall dieser Taktfolge
werden sodann noch Hilfstakte B und C für den Ablaufgeber des Leitwerks gebildet.
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In der Taktphase Tab der Taktfolge A sendet die Lokomotive Befehle
an die Wagen. Da der Pilotton 1 auf der Lokomotive ständig angeschaltet ist, bleibt
der Sendepegel ständig auf seinem Sollwert. Eine Zeitkonstante durch einen Regelvorgang
ergibt sich nicht. In der gleichen Taktphase Tab können von jeweils einem Wagen
aus Meldungen zur Kommandostelle in der Lokomotive Übertragen werden. Bei einer
Meldungseingabe schwingt der Pilotton 2 an. Hier ergibt sich jedoch eine Zeitkonstante,
da die Regelschaltu ng zuerst den Sendepegel auf den So11wer1: bringen mu2.
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In der Taktpause
a, d.h. in der Taktpause der Taktfolge A werden
Befehle von Wagen zu ',@aüer. Seaendet. Die Sendung solcher
Befehle
erfolgt jedoch nur dann, wenn die Belegtkontrolle 108 (Fig. '") nicht bereits eine
Belegung der Befehlsrichtung Wagen- Wagen eripfangsseitig feststellt. Auch in dieser
Sendephase ergibt sich eine Zeitkonstante, da der Pilotton 2 zuerst der endepegel
über die Regelschaltung auf den Sollwert regeln muß.
JA --bschließ,@rid sei anhand der Fig. 5 der
anliegenden Zeichnung |
Auft)üu und F@lrhticn des einheitlich in allen Wagen und auf |
der Lokomotive eingebauten Registers beschrieben. Durch dieses |
Regis';pr und @;@ine spezielle flarkierung ergeben sich die
er- |
findlnsswese_rfilichen Vorteile, die darin. zu sehen sind,
daß |
jeCer :lagen als Unterstation die gleiche Einrichtung beinhaltet |
@.ind ?aß gezielte Befehle an jeden Wagen im Zugverband abgegeben |
und 1"eldun;e=jtgefragt werden können, ohne daß eine feste |
ndressieriing der einzelnen Wegen vorliegt. Eine feste Adressie- |
rung -;Pdeo :@ä@r:T@S hätte ,ien Nachteil, daß jeder Wagen
nur an |
einer betimmten Stelle im Zugverband laufen könnte. |
Zur Funktion s(-i zunächst angenommen, es liege ein simuliertes |
Zu-schlufriterium von einem rückwärtigen Wagen vor. Dann ist |
r?er Eoiitakt r'! -eschlossen u nd ein Z-Signal entsprechend
der |
H4ge: t;a±-t@@ riespa n@:ung gelangt aber die Leitung
200 an einen |
der beiden der ODER-Stufe 515. Deren Ausgang zeigt |
somit ebenfa;1 s T:-Signal. Dieses L-Signal beaufschlagt den |
einen @.'@ID-.ingarg eines Speichergliedes 510. Der zweite
UND- |
Eingang dieses Speichergliedes ist mit dem negierten Ausgang |
Ai:,Ps zweitem @f-eichergliedes 509 verbunden. Da beide Speicher |
;09 und 510 ;emeinsam über einen Löschbefehl 7r = 0 gelöscht |
«jerdF-r_ kcnner: und Lzuferdem gegerfseitig verriegelt sind,
ergibt |
sich fär di.e negierten und nichtnegierten Ausgänge der beiden |
Speicher ein antivalentes Verhalten, d.h. es können nicht zu- |
gleich beide negierte bzw.. nichtnegierte Ausgänge Z-Signal |
haben. Der nicht negierte Ausgang des Speichers 510 zeigt |
0-Signal und ist auf einen Eingang eines weiteren negierenden
Verstärkers
508 geführt. Die negierten Ausgänge der Speicher 509, 510 haben
naturgemäß hierzu antivalente Ausgangssignale und sind über ein UND-NICHT-Glied
506 zusammengefaßt, das, da einer der beiden Eingänge bei vorhandenem Zugschlußkriterium
immer Null ist, an seinem Ausgang Z-Signal abgibt. Dieses Z-Signal bereitet einen
UND-Eingang eines weiteren Speichers 504 vor. Erscheint ein Zählbefehl BZ = Z von
der Zentralstation, so wird der Speicher 504 durch die beiden mit Z-Signal belegten
Eingänge gesetzt. Sein Ausgangs-Z-Signal wird zusammen mit dem durch ein UND-1`TICHT-Glied
502 negierten Zählbefehl $7 auf die beiden UND-Eingänge eines weiteren Speibhers
501 geführt. Nach Verschwinden des Zählbefehls BZ sind beide UND-Eingänge des Speichers
501 mit Z-Signal belegt und der Speicher wird gesetzt. Das Ausgangs-Z-Signal beaufschlagt
einen negierenden Verstärker 507. Da die Zeitung 2.02 auf einem Potential liegt,
das von 0 verschieden ist, zieht das Relais 51? bei Erscheinen des 0-Si-nals am
Ausgang des Verstärkers 50? an. Der zugehörige Kontakt 5'1? (SSC) wird betätigt
und gibt ein s inuliertes Zugschlußkriterium für@den nächstfolgenden '1JaJen .
Durch den bis hierhin beschriebenen Aufbau des Wagenregisters |
ergibt sich also zusammenefaßt folgende Wirkungsweise |
Durc11 einen in der Zählfolge vorangehenden Wagen wird ein |
^imuli@-nte::@ Zugschlußkriterium zur Verfügung gestellt. Dieses |
ZuMgEhlußkriterium markiert in Verbindung mit einer weiteren |
Bedingung eine ganz bestimmte Stelle innerhalb des Zugverbandes, |
an die ?a_;rit z.B. ein gezielter Befehl Übertrager. werden
kann. |
Esi=t (Iabei grundsätzlich gleichgültig in welcher Richtung |
:les Zugverbandes das Zugschlußkriterium durchgeschaltet wird. |
Durch ,7i<-, symmetrische Eingangsschaltung wird die Zähl-
und |
Markiermöglichkeit innerhalb {les Zugverbandes richtungsunab,- |
aj:ÜlV . |
Wer;.,- ein Wagenregister in der vorstehend beschriebenen Weise |
markiert ist, so können gezielte Befehle an den jeweils mar- |
kierten Wagen abgegeben werden. Ein solcher gezielter Befehl ist
beispielsweise der Befehl "Entkuppeln" BK. Wie ein solcher Befehl von der Zentrale
an die hintere oder vordere Kupplung eines markierten Wagens abgesetzt werden kann,
soll anhand der übrigen Funktionsglieder der Fig. 5 erläutert werden.
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Die Kupplungsrelais 513 und 516 werden über die Verstärker 508, 511
mit U1TD-Verhalten angesteuert. Jeweils ein Eingang der Verstärker 508, 511 ist
in der Weise mit den nichtnegierten Ausgängen der Doppelspeicheranordnung bestehend
aus den Speichern 50Q, 510 verbunden, daß der dem rückwärtiden Kupplungsrelais 516
zugeordnete Verstärker 511 vorbereitet wird, wenn das Zugschlußkriterium von hinten
an den betreffenden Wagen gelangt. Entsprechend wird ein Eingang des Verstärkers
508 mit L-Signal belegt, wenn das Zugschlußkriterium von vorne an den Wagen gelangt.
Die zweite Eingangsgröße erhalten die Verstärker 508, 511 über die Reihenschältung
eines tRTD-Giiedes 500, eines Speichers 5Ö3 und eines ODER-NICHT-Gliedes,505. Das
UND-Glied 500 besitzt 7 Eingänge. Ein erster Eingang ist mit dem A»sgnag des UND-NICIIT-Gliedes
506 verbunden, der immer dann L-Signal anzeigt, wenn ein simuliertes Zuöschlußkriterium
des vorhergehenden Wagens vorliegt. Ein zweiter Eingang des UND-Gliedes 500 ist
mit dem negierten Ausgang des Speichers 501.verbunden, der nur. dann L-Signal zeiöt,
wenn das simulierte Zugschlußkriterium 51? des markierten Wagens noch nicht durchgeschaltet
ist. Erhält sodann der dritte Eingang des UND-Gliedes 500 einen Vorbereitungsbefehl
BV - L, so zeigt auch der Ausgang L-Signal. Der negierte Ausgang des nachgeschalteten
Speichers 503 zeigt somit 0-Signal. Dieses 0-Signal beaufschlagt zusammen mit dem
negierten Kuppel- bzw. Entkuppelbefehl $7 die beiden Eingänge des ODER-NICHT-Gliedes
505. Solange kein Kuppelbefehl LM = L vorliegt, zeigt dieses ODER-NICHT-Glied 505
0-Signal
am Ausgang. Erfolgt jedoch der Kuppelbefehl BT = 0, so
ergibt sich ein L-Signal am Ausgang des ODER-NICHT-Gliedes 505 und der Verstärker
511 wird ausgesteuert, da nunmehr seine beiden Eingänge mit L-Signal belegt sind.
Das Ausgangssignal 0 des Verstärkers läßt das nachgeschaltete Relais 516 ansprechen.
Entsprechende, diesem Relais zugeordnete Schütze, veranlassen ein-Kuppeln bzw. Entkuppeln
des Wagenverbandes an der betreffenden Stelle. Die Schaltungsanordnung ist so ausgelegt,
daß immer die eine von zwei Kupplungen des angesprochenen Wagens betätigt wird,
die auf der Seite liegt, von der das simulierte Zugschlußkriterium auf die Einrichtungen.
des Wagens vom vorhergehenden Vagen aufgeschaltet wurde.
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Dem Verstärker 508 fehlt eine Eingangsbedingung, sodaß das nachgeschaltete
Kupplungsrelais 5'13 nicht ansprechen,kann.
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Der. im Ablauf nachfolgende Zählimpuls BZ --- L setzt den Speicher
504 und hebt nach dem Verschwinden des Impulses BZ -- 0 über. den Speicher 501 die
Markierung des betreffenden Wagenregisters auf. Das Wagenregister des nächstfolgenden
Wagens ist jedoch durch das bereits weitergegebene Zugschlußkriteriüm 151'; vorbereitet,
sodaß der Zähläblauf fortgesetzt werden kann.