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Anordnung zum Steuern und Überwachen von Weichenantrieben Zusatz zum
Patent ............ (Akt.Z. P 20 05 -249) Gegenstand des llauptpatentes .....,..,...(Akt.Z.
P 20 05 249) ist eine Anordnung zum Steuern und Überwachen von Streckeneinrichtungen,
insbesondere Weichen, über größere Entfernungen von einem zentralen Stellwerk aus
bei elektrifizierten Eisenbahnen, bei denen die zwischen dem Stellwerk und den Streckeneinrichtungen
verlaufenden Leitungen zur Begrenzung der durch die Fahrströme von die Anlage befahrenden
Driebfahrzeugen in ihnen induzierten Störspannungen bedarfsWeise in eine von der
Entfernung Stellwerk - Streckeneinrichtungen abhängige Anzahl in sich geschlossener
kurzer Leiterschleifen aufgetrennt sind, über die im Stellwerk ausgelöste Steuersignale
von Leiterschleife zu Leiterschleife in Richtung auf die Streckeneinrichtungen weitergegeben
bzw. an den Stre ckene inricht ungen ausgelöste Überwachungs signale in umgekehrter
Richtung an das Stellwerk weitergegeben werden.
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Um die Stellentfernung zwischem einem Stellwerk und den von diesem
Stellwerk aus zu steuernden und zu überwachenden Weichenantrieben zu vergrößern,
kann man ohne große Schwierigkeiten die zwischen dem Stellwerk und den Weichenantrieben
verlaufenden Leitungen in beliebig viele kurze Leiterschleifen aufteilen. Für die
Weichenüberwachung bietet es sich dabei an, die bisher gebräuchlichen Weichenüberwachungsschaltungen
in angepaßter Form beizubehalten. Bei einer nach diesem Prinzip arbeitenden bekannten
Weichenschaltung (DOS 2 015 539) werden in gewissen Abständen zwischen dem
Stellwerk
und den Weichen Relaisgruppen in die Verbindungsleitungen eingeschaltet, über die
die im Stellwerk ausgelösten Steuersignale von Leiterschleife zu Leiterschleife
in Richtung auf die Weichen weitergegeben und die an den Weichen ausgelösten Überwachungssignale
in umgekehrter Richtung an das Stellwerk weitergegeben werden. Der Vorteil einer
derartigen Anordnung besteht darin, daß die nach diesem Prinzip arbeitenden Weichenschaltungen
ohne Schwierigkeiten mit den bereits vorhandenen Weichenschaltungen kombiniert werden
können, bei denen die Antriebe wegen ihrer geringen Entfernung zwischen Stellwerk
und Weiche nicht über gesonderte Relaisgruppen betrieben werden brauchen. Auch das
nachträgliche Einfügen von Relaisgruppen in bereits bestehende Steuer- und Überwachungsleitungen
ist möglich. Es können die bereits bewährten Gleichstromüberwachungsschaltungen
angewandt werden. Der Nachteil dieser Anordnung besteht aber darin, daß diese Lösung
relativ kostenaufwendig ist und daß bei der Störungssuche und der Unterhaltung einer
solchen Anlage-Erachwernisse auftreten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zum Steuern
und Überwachen von Weichen zu schaffen, bei der dieser Nachteil behoben ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Stellwerk
zwei den beiden unterschiedlichen Umlaufrichtungen des Antriebes zugeordnete Stellschütze
angeordnet sind, von denen je nach Umstellrichtung das eine oder andere durch Kontakte
von Weichenstell- und Weichenlagerelais bedarfsweise anschaltbar ist und mit seinen
Kontakten die Primärstromkreise von Trenntransformatoren schließt, an deren Sekundärwicklungen
über Stelistromleitungen und eine beliebige Anzahl zwischengeschalteter l'renntransformatoren
der Weichenantriebsmotor angeschlossen ist, der nach dem Schließen der Stellschützkontakte
solange angeschaltet bleibt, bis der Antrieb die jeweils andere Endlage erreicht
hat und eine im Stellwerk in zwei, durch zwischengeschaltete Trenntransformatoren
aufgetrennte
Uberwachungsleitungen eingekoppelte Wechsel spannung beim Betätigen mechanisch gesteuerter
Antriebskontakte über zwei ebenfalls durch Trennübertrager aufgetrennte Rückleitungen
an das Stellwerk rückübertragen ist, dort bei Übereinstimmung von Soll- und Ist-Lage
der Weiche die Weichenstellrelais in die Ausgangsstellung gesteuert sind -und über
Kontakte dieser Relais das zuvor angeschaltete Stellschütz stromlos geschaltet ist.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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In der Zeichnung- sind nur die Relais und diejenigen Stromkreise dieser
Relais dargestellt, die für die Erläuterung der Erfindung wesentlich sind. Die nicht
dargestellte Weiche soll die Pluslage einnehmen, die Weichenzungen nehmen die vorgesehene
Endlage ein. Dann nehmen die Kontakte w/1 bis WL/6 von nicht dargestellten Weichenlagerelais
die gezeigte Lage ein. Die nicht dargestellten Weichenlagerelais nd ein Weichenstellrelais
WSi sind als bistabile Relais mit zwei Wicklungen und sich gegenseitig abstützenden
Ankern ausgebildet.
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Der Pfeil im Relaissymbol des Weichenstellrelais WS1 gibt an, daß
die dargestellte Wicklung dieses Relais als letzte der beiden Relaiswicklungen stromdurchflossen
war; die Pfeile neben den Relaiskon-takten geben an, daß es sich bei diesen Kontakten
um Kontakte von bistabilen Relais handelt und machen außerdem deutlich, zu welcher
der beiden Wicklungen des betreffenden Relais dieser Kontakt gehört. Die Stellschütze
WS+ und. WS- sind als Kreise mit schwarzem Kern dargestellt; alle übrigen Relaiswicklungen
sind durch einfache Kreise symbolisiert.
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Bei der angenommenen ordnungsgemäßen Pluslage der Weiche ist das Weichenüberwachungsrelais
WU im Stromkreis der zu überwachenden Weiche erregt: Im Stellwerk ist an den Klemmen
AB eine Spannung Ul abgreifbar, die über die Wicklung 1 eines
fehlstromerregten
Weichenauffahrmelderelais WEN an der Primärwicklung eine Trenntransformators 10
anliegt. Die in der Sekundärwicklung dieses Trematransformators induzierte Spannung
liegt über die Steuer- und Überwachungsleitungen 1 und 2 an der Primärwicklung eines
weiteren Trenntransformators 11 an und gelangt von dort über die Sekundärwicklung
dieses tPrenntransformators und die in Pluslage der Weiche geschlossenen Antriebskontakte
AK2 und AK3 des Antriebsmotors auf die Sekundärwicklung eines Trenntransformators
21.
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Über die Primärwicklung dieses Trenntransformators und die Steuer-
und Überwachungsleitungen 2 und 3 liegt eine der Spannung Ul entsprechende Spannung
auch an der Sekundärwicklung eines Trenntransformators 20 an. Die an der Primärwicklung
dieses Transformators abgreifbare Spannung liegt in Reihe mit der Spannung U2 zwischen
den Klemmen A und C über die Kontakte WL/1, WL/2 der Weichenlagerelais, die Kontakte
WSl/1 und WS1/2 des Weichenstellrelais WS1, den Kontakt WAM/1 eines Weichenauffahrmelderelais
WEA und die Kontakte Was+/1 und WS-/1 der Stellschütze an der Wicklung des Weichenüberwachungsrelais
WU an. Die vom Stellwerk her zur Weiche hin übertragene und von dort wieder zum
Stellwerk rückübertragene, der Spannung U1 en-tsprechende Spannung und die an den
Klemmen AC abgreifbare Spannung U2 sind etwa phasengleich und so bemessen, daß das
Weichenüberwachungsrelais IfU erregt ist und den ordnungsgerechten Zustand der Weiche
signalisiert.
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Im nachfolgenden ist angenommen, daß die Weiche aus der Pluslage in
die Minuslage umgestellt werden soll. Hierzu wird zunächst ein nicht dargestellter
Weichenstellmelder angeschlossen, der die ebenfalls nicht dargestellte Binstellwicklung
des Weichenstellrelais WS1 an Spannung legt und damit das Umsteuern des Weichenstellrelais
WS1 von dem einen stabilen in den anderen stabilen Zustand bewirkt. Die Kontakte
WS1/1 bis WSl/8 dieses Relais wechseln dabei in den nicht dargestellten Zustand.
Über den Kontakt WS1/3 dieses
Relais wird ein Weichenstellrelais
WS2 angeschaltet, nachdem zuvor durch den Weichenstellmelder ein Zeitgeber wirksam
geschal-tet worden ist,-dessen Kontakt WLV/i ebenfalls im Stromkreis des Weichenstellrelais
WS2 liegt. Die Aufgabe des Zeitgebers wird später noch erläutert. Etwa gleichzeitig
mit dem Anschalten des Weichenstellrelais WS2 wird über den Kontakt WS1/1 der Stromkreis
für das Weichenüberwachungsrelais WU aufgetrennt und das Weichenüberwachungsrelais
damit betriebsmäßig abgeworfen. Sobald die Kontakte des Weichenüberwachungsrelais
WU gewechselt haben, werden in nicht dargestellten Stromkreisen die Weichenlagerelais
in die jeweils andere Lage gesteuert. Die Kontakte WL/1 bis {L/6 dieser Relais werden
umgesteuert und nehmen dabei die jeweils nicht dargestellte Lage ein. Ist dies geschehen,
wird der Weichenstellmelder wieder abgeworfen und der Kontakt WSM/1 im Anschaltstromkreis
der Stellschütze WS+ und WS- schließt. Über den Kontakt WL/3 der Weichenlagerelais
sowie die Kontakte WS1/4 und WS2/1 der Weichenstellrelais WS1 und WS2 und den Kontakt
WSM/1 des zuvor angesteuerten Weichenstellmelders wird das Stellschütz WS- angeschaltet,
das daraufhin seine Kontakte WS-/1 bis WS-/4 umsteuert.
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Soll die Weiche aus der Minuslage in die Pluslage umgestellt werden,
so wird das Stellschütz WS+ über den Kontakt WL/6 angeschaltet. Über die Kontakte
WS-/2 bis WS-/4 des Stellschützes WS- gelangt die Phasenspannung zwischen RS und
T auf die Primärwicklungen eines Drehstromtrenntransformators 30, von dessen Sekundärwicklungen
diese Spannung über die Stellstromleitungen 4 bis 6 auf die-Primärwicklungen eines
Drehstromtrenntransformators 3i gelangt. Von den Sekundärwicklungen dieses Transformators
gelangen die Phasenspannungen zwischen RS und 2 über die Zeitungen 7 bis 9 auf die
Wicklungen Wi des Weichenantriebsmotors. Der Antriebsmotor läuft aus seiner Ausgangsstellung
an, wobei zunächst die mechanisch gesteuerten Antriebskontakte AK1 und AK3 in die
jeweils andere Lage wechseln. Dabei wird über die Antriebskontakte
AK1
und AK2 die Sekundärwicklung des Trenntransformators 11 kurzgeschlossen. Der dadurch
bewirkte Stromanstieg in der Wicklung 1 des Weichenauffahrmelderelais WAM bewirkt
das Anziehen des bisher fehlstromerregten Weichenauffahrmelderelais WAM. Über den
Kontakt WAM/2 dieses Relais und dem Kontakt WS1/5 des Weichenstellrelais W51 wird
auch die Wicklung 2 des Weichenauffahrmelderelais WAM an Spannung gelegt und damit
die Erregung dieses Relais unabhängig von der Anschaltwicklung 1 dieses Relais gemacht.
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Hat der Weichenantrieb seine Endlage erreicht, so wechaeln auch die
Antriebskontakte AK2 und AK4 in die jeweils andere Lage. Über den Kontakt WAM/3
des erregten Weichenauffahrmelderelais WAM wird die Rückstellwicklung des Weichenstellrelais
WS1 erneut angeschaltet. Hierzu dient die an den Klemmen AB abgreifbare Spannung
Ul, die über die Wicklungen des Trenntransformators 10, die Steuer- und Überwachungsleitungen
1 und 2 und die Primärwicklung des Trenntransformators 11 auf die Sekundärwicklung
dieses Trenntransformators gelangt.
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Die dort abgreifbare Spannung liegt über die nun geschlossenen Antriebskontakte
AK1 und AK4 auch an der Sekundärwicklung des Trenntransformators 21 und gelangt
von dort über die Primärwicklung dieses Trenntransformators und die Steuer- und
Überwachungsleitungen 2 und 3 auf die Sekundärwicklung des Trenntransformators 20.
Von dort gelangt sie über die Kontakte WL/4 und WL/5 der Weichenlagerelais sowie
die Kontakte WS1/6 und WS1/7 des Weichenstellrelais WS1 und den Kontakt WAM/3 auf
die Sinstellwicklung des Weichenstellrelais WS1. Die rückübertragene Spannung ist
etwa gleichphasig zu der an den Klemmen AC anliegenden Spannung und das Weichenstellrelais
W51 kann wieder in den anderen Schaltstand übergehen und seine Kontakte in die dargestellte
Lage wechseln.
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Dabei schaltet der Kontakt WS1/4 das Stellschütz WS- ab, wodurch der
Speisestromkreis für die Motorwicklungen aufgetrennt wird. Über den Kontakt WS1/5
des Weichenstellrelais WS1 wird die Wicklung 2 des Weichenauffahrmelderelais WAM
abgeschaltet und damit das Weohenauffahrmelderelais wieder
abgeworfen.
Der Kontakt WAM/4 des Weichenauffahrmelderelais WAM trennt den über den Kontakt
WS2/2 fuhrenden Haltestromkreis für das Weichenstellrelais W2 auf, das daraufhin
ebenfalls abgeworfen wird. Beim Umsteuern des Weichenstellrelais W51 gelangt die
der Spannung U1 entsprechende, vom Stellwerk zur Weiche und von dort- zum Stellwerk
zurück übertragene Spannung über die Kontakte M/4 und WL/5 der Weichenlagerelais,
über den Kontakt WS1/2 des Weichenstellrelais WS1 in Reihe mit der an den Klemmen
AC anliegenden Spannung U2 über die Kontakte WS+/1, WS-/1, -WAM/1 und WS1/1 wieder
auf die Wicklung des Weichenüberwachungsrelais WU, das daraufhin anzieht und den
ordnungsgerechten Zustand der Weiche anzeigt. Damit nehmen alle Relais mit Ausnahme
der Weichenlagerelais wieder die vor der Weichenumstellung eingenommene Lage ein.
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Erreicht die Weiche aus irgendeinem Grunde nicht die neue Endlage,
so spricht der bereits erwähnte Zeitgeber an und schaltet nach einer vorbestimmten
Zeitspanne seit Einleitung der Umstellung das Weichenstellrelais WS2 stromlos, das
mit seinem Kontakt WS2/1 das jeweils angeschaltete Stellschütz abschaltet. Über
die Kontakte WS-/2 bis WS-/4 bzw. WS+/2 bis WS+/4 des zuvor jeweils angeschalteten
Stellschützes wird die Stromversorgung für den Antriebsmotor der Weiche unterbrochen.
Hat der Weichenantrieb, obgleich er seine neue Endlage nicht erreicht hat, seine
ursprüngliche Endlage verlassen, (das ist auch beim Auffahren der Weiche der Fall),
so haben entweder die Antriebskontakte AK1 und AK3 oder die Antriebskontakte AK2
und AK4 gewechselt.
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In beiden Fällen ist die Sekundärwicklung des Trenntransformators
11 kurzgeschlossen und das Weichenauffahrjnelderelais WAM zieht infolge der Stromerhöhung
über seine Wicklung 1 an. Das Weichenauffahrmelderelais WAM schafft sich über seinen
Kontakt WAM/2 einen Haltestromkreis'der beim Auffahren der Weiche über die noch
geschlossenen Kontakt
te WS2/3 und WS1/8 der Weichenstellrelais
und bei Nichterreichen der vorgesehenen Endlage nach dem Einleiten einer Weichenumstellung
über den Kontakt Was1/5 des Weichenstellrelais WS1 führt. Das Ansprechen des Weichenauffahrmelderelais
WAM dient gemeinsam mit dem Abfallen des Weichenüberwachungsrelais WU zum Auslösen
einer Störungsmeldung.
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Bei den bisher gebräuchlichen Weichenschaltungen ohne zwischengeschaltete
Trenntransformatoren erfolgte der Vergleich zwischen Soll- und Ist-Lage der Weiche
durch den Vergleich der Kontaktstellungen der Weichenlagerelaiskontakte mit den
Kontaktstellungen der Antriebskontakte. Dies ist bei Weichenschaltungen mit zwischengeschalteten
Trenntransformatoren natürlich nicht möglich. Hier erfolgt der Vergleich zwischen
Soll- und Ist-Lage mit Hilfe von Wechselspannungen. Nur wenn die im Stellwerk an
den Klemmen AB abgegriffene Spannung U1 an der Weiche durch die Antriebskontakte
um 1800 gedreht worden ist und im Stellwerk durch die Weichenlagerelaiskontakte
erneut um 1800 gedreht worden ist, kann sie zusammen mit der dann gleichphasigen
Spannung U2 das Weichenüberwachungsrelais WU zum Anziehen bringen.
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Haben dagegen beispielsweise nur die Weichenlagerelaiskontakte gewechselt,
nicht jedoch die Antriebskontakte, so wird die Spannung U1 durch die Antriebskontakte
nicht umgepolt, sondern lediglich durch die W eichenlagerelaiskontakte um 1800 gedreht.
Die vom Stellwerk zum Antrieb und von dort wieder zum Stellwerk übertragene Spannung
ist nicht gleichphasig mit der vom Stellwerk an die Wicklung des Weichenüberwacherrelais
gelegten Spannung und das Weichenüberwachungsrelais kann nicht anziehen. Entsprechendes
gilt natürlich auch wenn aus irgendeinem Grunde die Weiche von Hand umgestellt werden
sollte, ohne daß die Weichenlagerelais angeschaltet worden sind, bzw. die Weiche
aufgefahren wird.
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Die Anzahl der zwischen Stellwerk und Weiche einzusetzenden Trenntransformatoren
richtet sich nach der Entfernung zwischen Stellwerk und Weiche und nach den auf
den Steuer- und Überwachungsleitungen bzw. StellZst,roqmlneaitungen induzierten
Spannungen.
Die auf den Steuer- und Überwachungs- bzw. Stellstromleitungen der einzelnen Leiterschleifen
auftretenden Spannungsverluste können durch entsprechende Dimensionierung der Transformatorwicklungen
kompensiert werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die V-erwendung von Drehstromweichenantrieben
beschränkt. Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich in gleicher-Weise für ein-
oder beliebig mehrphasig betriebene Antriebsmotore anwenden. Das vorliegende Ausführungsbeispiel
mit einem Drehstromantriebsmotor steht stellvertretend für alle sonst denkbaren
Motorschaltungen.
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Zur Anwendung der Erfindung ist es lediglich wichtig, die Stellstromleitungen
von den Steuer- und Überwachungsleitungen zu trennen, so daß für die Steuer- und
uberwachungsleitungen sehr viel kleinere und hochohmigere Grenntransformatoren als
für die Stellstromleitungen verwendet werden können,
Kurzzeichen
Bezeichnung WL Weichenlagerelais mit den Kontakten WL/1 bis WL/6 WS1 Weichenstellrelais
mit den Kontakten WS1/1 bis WS1/8 WS2 Weichenstellrelais mit den Kontakten WS2/1
bis @@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@ @@@ @@@@@@@@@ @@@@@ WS2/3 WU Weichenüberwachungsrelais
WAM Weichenauffahrmelderelais mit den Kontakten WAM/1 bis WAM/4 WS+ Stellschütz
mit den Kontakten wS+/1 biß WS+/4 WS- Stellschütz mit den Kontakten WS-/1 bis WS-/4
WLV/1 Kontakt eines nicht dargestellten Zeitgebera WSM/1 Kontakt eines nicht dargestellten
Weichenstellmelders AK1 bis AK4 Vom Antrieb mechanisch gesteuerte Antriebakontakte
10, 11, 20, 21 30, 31 Trenntransformatoren 1, 2, 3 Steuer- und oberwachungaleitungen
4, 5, 6 7, 8, 9 Stellstromleitungen