DE240319C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi: 240319 -KLASSE 20/. GRUPPE

Elektrische Signal- und Bremsvorrichtung für Eisenbahnen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. Februar 1910 ab.

Die Erfindung betrifft eine elektrische Signal- und Bremsvorrichtung für Eisenbahnen, die vollkommen frei von Kontaktvorrichtungen zwischen Zug und Strecke ist, die ferner eine große Ersparnis an Energieverbrauch ermöglicht und die besonders betriebssicher ist, da jede Störung so auf die Vorrichtung einwirkt, als ob eine wirkliche Betriebsgefahr , bestände.

ίο Dieser technische Fortschritt wird im , wesentlichen dadurch erzielt, daß auf dem Zuge 'ein die Primärwicklung eines offenen ■'Transformators und das Signalrelais enthaltender Wechselstromkreis und auf der Strecke je eine Sekundärwicklung tragende Schlußstücke für den offenen Transformator vorgesehen sind, so daß durch Veränderung des magnetischen Widerstandes des Transformators die Stromverhältnisse in dem Primärstromkreis gestört und dadurch die Signale ausgelöst werden, bei einer Änderung des magnetischen Widerstandes und gleichzeitigem Energieverbrauch in der Sekundärwicklung dagegen eine derartige Störung im Primär-Stromkreise unwirksam gemacht und kein Signal gegeben wird. Die Sekundärwicklung der Schlußstücke kann hierbei für gewöhnlich kurzgeschlossen sein, zum Abgeben eines Signales dagegen geschlossen werden. Die Sekundärwicklung kann ferner über einen Kapazität und Selbstinduktion enthaltenden, auf Resonanz abgestimmten Stromkreis ge-. schlossen sein, so daß durch Stören der Resonanzverhältnisse ein Signal gegeben wird, wobei der erwähnte Stromkreis zweckmäßig durch die beiden Schienen und die zwischen

ihnen liegende Querverbindung eines Blockabschnittes gebildet wird und bei elektrischen Bahnen mit nicht unterteilten Fahrschienen die Enden der Sekundärwicklung über eine Kapazität in der Mitte des durch Querverbindungen abgegrenzten Blockabschnittes an die Schienen angeschlossen sind. Zum Abgeben eines Signales und zu der darauffolgenden Auslösung der Bremse können endlich zwei Primärstromkreise auf der Lokomotive, und auf. der Strecke zwei gegeneinander versetzte Schlußstücke an hintereinander geschalteten Sekundärwicklungen für jeden Blockabschnitt angeordnet sein. '

Die Zeichnungen stellen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, und zwar zeigen

Fig. ι und 2 Schaltungen auf der Lokomotive und

Fig. 3 bis 13 verschiedene Schaltungen auf der Strecke.

Auf der Lokomotive (Fig. 1) befindet sich eine Wechselstromquelle 1 von hoher Frequenz. Sie ist dargestellt in der Form einer Wechselstrommaschine, angetrieben durch einen beliebigen Motor 2. Der von ihr erzeugte Wechselstrom geht über die Leitung 10 durch die Primärwicklung 6 eines offenen Transformators 3, dessen Polflächen nach unten zeigen, und weiter über die Leitung 11, ein Relais 9 bekannter Bauart, Leitung" 12 zu der Quelle 1 zurück. Der Anker 14 des Relais 9 schließt einen von der Batterie 15 gespeisten Ortstromkreis, der durch das Solenoid 16 die Pfeile 17 und die Anzeigevorrichtung 18 wirksam macht. 13 ist ein Konden-

sator, der zwischen die Klemmen der Quelle ι geschaltet sein kann, um den Stromverbrauch zu verringern.

Auf der Strecke sind zwischen den Schienen 4, 5 Schlußstücke 7 mit je einer Sekundärwicklung 8 für den offenen Transformator 3 vorgesehen.

Bei Fig. i, die die Transformatoren 3 und 7 übereinandergestellt zeigt, ist der Betriebszustand so angenommen, daß das Relais 9 erregt wird und durch seinen Anker 14 den Ortstromkreis der Batterie 15 für das Solenoid 16 schließt, um das Ventil 17 der Luftdruckbremse des Zuges geschlossen und die rote Scheibe R in der hochgezogenen Lage zu halten.

Während der gewöhnlichen Fortbewegung des nicht gefährdeten Zuges ist ein großer Luftzwischenraum zwischen den Polen des Transformators 3 vorhanden, der so groß ist, daß der durch die Spule 6 und durch das Relais 9 fließende Strom den gewöhnlichen Sicherheitzustand nach Fig. 1 aufrecht erhält. Ein Bruch in irgendeinem Drahte zerstört sofort den Sicherheitzustand, und die Einrichtung 16 zeigt ein Gefahrsignal, das Ventil 17 öffnet sich, und der Zug wird gebremst. Dasselbe tritt ein, wenn von der Strecke aus durch Veränderung des magnetischen Widerstandes des Transformators 3 die Stromverhältnisse in dem Primärstromkreise gestört werden.

Fig. 3 zeigt eine Einrichtung an der Strecke, die unter Benutzung dieser Erscheinung für die Zwecke der selbsttätigen Zugsicherung ausgebildet ist. Die Strecke ist durch Isolierstücke in Blockabschnitte A₁ B usw. in bekannter Weise geteilt, zwischen deren Schienen 4 und 5 eine Batterie 19 geschaltet ist. Außerdem liegt zwischen den Schienen noch je ein Streckenrelais 20, dessen Anker 21 an dem Kontakt 22 die Sekundärwicklung 8 des Schlußstückes 7 über 23, 24 kurzschließen kann.

Ist kein Zug in dem Block A anwesend, so ist das Relais 20 erregt und die Wicklung 8 des Schlußstückes 7 kurzgeschlossen. Läuft nun der Zug in der Pfeilrichtung und kommen der Transformator und sein Schlußstück übereinander, so bilden sie für einen kurzen Zeitraum einen vollständigen Transformator. In diesem wird der magnetische Widerstand verändert, und dadurch werden die Stromverhältnisse in dem Primärstromkreis gestört. Da aber gleichzeitig in der kurzgeschlossenen Sekundärwicklung 8 ein Strom erzeugt, also Energie verbraucht wird, so wird dadurch die Störung in dem Primärstromkreis wieder unwirksam gemacht. Es bleibt also das Relais 9 (Fig. 1) erregt, und ein Signal wird auf der Lokomotive nicht ausgelöst.

Wenn der Zug dagegen auf Block B zufährt, der von einem andern Zuge (Achse 41) besetzt ist, so ist die Sekundärwicklung 8. nicht kurzgeschlossen, weil das Streckenrelais, 20 des Blockes B nicht erregt ist. Geht j etzt der Transformator über das Schlußstück 7 hinweg, dann wird der magnetische Widerstand des Transformators geändert, die Stromverhältnisse in der Primärspule werden gestört, und das Relais 9 läßt seinen Anker 14 fallen, so daß durch Öffnen des Stromkreises der Batterie .15 das Signal 17, 18 ausgelöst oder der Zug selbsttätig angehalten wird. Selbstverständlich verursachen eine gebrochene Schiene oder ein gebrochener Draht gleichfalls eine Gefahranzeige.

Die in Fig. 4 gezeigte Streckenausrüstung ist dieselbe wie jene in Fig. 3, nur daß eine Induktanz 25 in die eine Leitung 23 der Sekundärwicklung 8 und ein Kondensator 26 in die andere Leitung 24, oder umgekehrt, eingeschaltet sind. Die Induktanz und die Kapazität des Stromkreises für die Sekundärwicklung 8 sind so zueinander abgestimmt, daß sie einen Resonanzstromkreis für die Frequenz des verwendeten Wechselstromes erzeugen. Diese Ausrüstung hat den besonderen Vorteil des Schutzes gegen Erdschlüsse. In dem Falle, daß die Leitungen 23 und 24 kurz geschaltet oder geerdet würden, würde ein soleher Resonanzstromkreis nicht zustande kommen, und es würde ein Gefahrsignal gegeben werden.

Fig. 5 zeigt eine vollständige Streckenausrüstung für den Block A, wobei die Blockabschnitte durch Isolierstücke an mindestens einer der Schienen abgegrenzt sind. Außerdem sind zwischen den Schienen Querverbindungen 28 angeordnet.

Der Streckenstromkreis für Block A geht von der Sekundärwicklung 8 über Leitung 27, Schiene 4 von Block A₁ Querverbindung 28, Schiene 5, Leitung 29, Kondensator 30 zurück zur Quelle 8. Der Kondensator 30 ist so gewählt, daß er der ganzen Induktanz dieses Streckenstromkreises und der gegenüberliegenden Teile der Schienen 4 und 5 im Block A, der Querverbindung 28 und der Selbstinduktion der Wicklung 8 gleich und entgegenwirkend ist. Dieser Streckenstromkreis ist daher so lange auf Resonanz abgestimmt, als sich Block A im Sicherheitzustand befindet. Werden die Schienen 4 und 5 aber durch die Räder und Achsen eines Zuges überbrückt, so wird die Induktanz der Querver-115 bindung 28 und die des Teiles der Schienen 4 und 5, der durch den Zug ausgeschaltet ist, aus dem normalen Resonanzstromkreis entfernt, und der Kondensator 30 verändert den Kraftfaktor so, daß dieWicklung8 im wesentliehen stromlos wird.

Bei Fig. 6 ist die Anordnung dieselbe wie

in Fig. 5, nur daß die Leitungen 27 und 29 mit einem Transformator 31 verbunden sind, der durch Leitungen 32 und 33 an die Schienen 4 und 5 des Blockes A angeschlossen ist.
Fig. 7, 8 und 9 zeigen schematisch eine Streckenausrüstung, die besonders für elektrische Bahnen bestimmt ist. Die Blockabschnitte sind durch Querverbindungen 28 abgegrenzt. Bei dieser Ausrüstung sind beide Betriebschienen 4 und 5 durchlaufend elektrisch verbunden. 34 bezeichnet die Kraftleitung für den Antriebstrom, dargestellt durch eine dritte Schiene. Der Generator 35 für den Antriebstrom kann Wechsel- oder auch, wenn gewünscht, Gleichstrom liefern. Beide Fahrschienen 4 und 5 dienen in bekannter Weise als Leiter für den Kraftstrom. Die Sekundärwicklung 8 ist mit ihren Leitungen 27 und 29 über einen Kondensator 30 an die Schienen 4 und 5 zwischen je zwei Querverbindungen 28 angeschlossen.

In Fig. 8 ist dieselbe Ausrüstung wie in Fig. 7 dargestellt, nur daß jeder Streckenstromkreis ein Ortrelais 36 einschließt, das erregt wird, sobald der Streckenstromkreis selbst erregt und resonanzierend wird. Andernfalls ist das Relais nicht erregt, was dem gewöhnlichen Zustande, dargestellt in Verbindung mit dem Block B, entspricht. Dieses Relais 36 schließt oder öffnet mittels seines An-.kers. 37 den Ortstromkreis von Batterie 38 für das Solenoid 39, das mit dem Streckensignal. 40 verbunden ist. Die vor dem Block A durch unterbrochene Linien angedeuteten Räder und Achsen 41 zeigen an, daß ein Zug anwesend ist. Da der Blockabschnitt A frei ist, geht das Signal 40 auf Fahrt.

Fig. 9 zeigt eine Abänderung" der Anordnung nach Fig. 8, die gewisse Vorteile im besonderen in Verbindung mit Blockabschnitten von kurzer Länge aufweist. Die Abschnitte sind durch Induktanzquerbänder 28 abgegrenzt, und ein Mehrphasen-Induktionsmotorrelais 42 vertritt die Stelle der einfachen Relaisart 36 nach Fig. 8.

Die Leitung 27 von der Wicklung 8 umschließt in Serie eine Spule 43 des Induktionsmotorrelais 42 und ist dann mit der Primärwicklung eines die Spannung verringernden Transformators 44 verbunden, dessen Sekundärwicklung mit entgegengesetzten Punkten der Schienen 4 und 5 inmitten der Querbänder 28 verbunden ist. Die andere Leitung 29 der Wicklung" 8 schließt den üblichen Kondensator 30 ein und ist mit der andern Klemme der Primänvicklung des Transformators 44 verbunden. Die Spule 45 des Relais 42 wird mittels des die Spannung verringernden Transformators 46 erregt, der unmittelbar zwischen die Leitungen 27 und 29 geschaltet ist. Diese Schaltart liefert die

verschobenen Phasen für die Spülen des Ankers 42, der in bekannter Weise den Ortstromkreis für das ' Signal 40 beeinflußt.. Im Ruhezustande fällt der Signalflügel auf Halt.

Der. Kondensator ist angeordnet, um die vereinigte Wirkung der ganzen Induktanz des Streckenstromkreises mit den in ihm liegenden Apparaten und der Induktanz der Schienen 4 und 5 innerhalb des Blockes zu neutralisieren. Der Transformator 44 ermöglicht es, niedrigere Potentiale zwischen den Schienen 4 und 5 und doch ein angemessen hohes Potential in der Wicklung 8 zu verwenden.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung" auf der Lokomotive, die es ermöglicht, verschiedene Signale nacheinander zu geben, wenn ein Zug in einen Blockabschnitt einfährt. Der offene Transformator 48 besteht aus den beiden Teilen τ,Η und 3D mit den Primärwicklungen 6H und 6D. Die Einrichtung H hält gewöhnlich das Ventil 17 geschlossen und Einrichtung D das Ventil 49. Beide Ventile stehen mit der Luftbremse des Zuges in Verbindung, und der Luftauslaß für das Ventil 17 ist größer als jener für das Ventil 49, so daß das Öffnen des Ventiles 17 ein plötzliches Anhalten des Zuges bewirkt, während das Öffnen des Ventiles 49 die Bremsen nur mäßig anlegt. Sicherheits-, Warnungs- und Gefahrsignale in Form von passend gefärbten Lampen sind vorgesehen und mit G, Y und R bezeichnet.

Die Kerne für die Einrichtungen H und D sind je versehen mit Jochen 50 und 51, die isolierte Kontakteinrichtungen zur Beeinflussung der verschiedenen Stromkreise tragen, wie später beschrieben werden wird.

Der gewöhnlich geschlossene Stromkreis der Einrichtung D läuft von der Stromquelle 1 über Draht 52, Spule 6D, Draht 53 mit Kondensator 54, fester Kontakt 55, beweglicher Kontakt 56, Draht 57, beweglicher Kontakt 58, fester Kontakt 59, Draht 60, Spule der Einrichtung D, Draht 61, zurück zur Quelle 1.

Der im gewöhnlichen Zustande geschlossene Stromkreis der Einrichtung H verläuft wie folgt: Quelle i, Draht 52, Spule 6Ή, Draht 62 mit Kondensator 63, fester Kontakt 64, beweglicher Kontakt 65, Draht 66, Spule der no Übersetzungseinrichtung H, Draht 67, Draht 61, zurück zur Quelle 1.

Der gewöhnlich geschlossene Stromkreis für die Sicherheitslampe G läuft von der Quelle 1 durch Draht 52, Draht 68, beweglicher Kontakt 69, fester Kontakt 70, Draht 71, beweglicher Kontakt 72, fester Kontakt 73, Draht 74, Lampe G, Draht 75, Draht 61, zurück zur Quelle 1.

Der gewöhnlich offene Stromkreis für die Warnungslampe Y verläuft folgendermaßen : Quelle 1, Draht 52, Draht 68, beweglicher

Kontakt 6g, fester Kontakt 70, Draht 71, beweglicher Kontakt 72, Kontakt 76, Draht γγ, Lampe F, Draht 75, Draht 61, Quelle 1.

Der Stromkreis für die Gefahrlampe R — Quelle 1, Draht 52, Draht 68, beweglicher Kontakt 69, fester Kontakt 78, Draht 79, Lampe R, Draht 75, Draht 61, Quelle I — ist ebenfalls gewöhnlich offen, wie durch die Kontakte 69 und 78 veranschaulicht ist.

Fig. 10, 11, 12 und 13 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Streckeuausrüstungen, die so sehr mit jenen nach Fig. 5, 6 und 7 übereinstimmen, daß nur eine kurze Erklärung nötig ist.

Die Induktanz jedes Streckenhalbtransformators 7/-/ und jD soll gleich sein. Dient nur die eine Induktanz zur Zeit als Quelle für das Wechselpotenzial für den Streckenstromkreis, so ist die Einrichtung jH oder 7!) in Serie mit dem Streckenstromkreis eingeschaltet, und ihre Induktanz muß daher bei Berechnung des Resonanzkondensators 30 mit in Betracht

. gezogen werden. Der Halbtransformator 7D kann beliebig weit vor seinem Block A liegen, während der Halbtransformator jH näher am Block A liegen kann, aber sie müssen beide seitlich zueinander versetzt sein, um mit den entsprechenden Teilen 3D und 3/i der Lokomotive (Fig. 2) zusammen arbeiten zu können.

Die Ausrüstung nach Fig. 11 ist gleich jener in Fig. 10, nur wird die Potentialdifferenz zwischen den Schienen 4 und 5 durch den Transformator 31 vermindert.

Die Anlage nach Fig. 12 ist ähnlich der nach Fig. 7, und ist für elektrische Bahnen mit fortlaufend leitenden Schienen bestimmt. Die Ausführungsform nach Fig. 13 ist dieselbe wie nach Fig. 12, nur ist wieder der Transformator 31 zur Reduzierung der Potentialdifferenz zwischen den Fahrschienen vorgesehen.

Die eben beschriebene Einrichtung" nach den Fig. 2 und 10 bis 13 wirkt so, daß bei freiem Blockabschnitt auf dem einfahrenden Zuge keine Zeichen gegeben werden.

Ist jedoch in dem Blockabschnitt A ein Zug vorhanden, so werden die Sekundärwicklungen 8D und 8/-/ der Schlußstücke yD und 7/-/ kurzgeschlossen und dadurch zunächst eine Veränderung der Stromverliältnisse des Primärstromkreises 6Z) auf der fahrenden Lokomotive hervorgerufen. Das Ventil 49 der Einrichtung D öffnet sich, und löst langsam die Bremse aus. Die Kontakte 56 und 72 unterbrechen die Verbindung' mit den festen Kontakten 55 und 73 und legen sich an die entsprechenden Kontakte 80 und 76. Es wird somit bei 76 der vorhin beschriebene Stromkreis für die Warnungslampe Y geschlossen. Der Zug muß nun mit Vorsicht fahren. Gibt das nächstfolgende Schlußstück 7 H eine Sicherheitsanzeig'e, so kann die Einrichtung D auf der Lokomotive wieder, in den Anfangszustand gebracht und das Ventil 49 geschlossen werden. Dies geschieht durch Niederdrücken des Knopfes 81, der mit der Leitung 52 und über den Widerstand 82 und die. Leitung 83 mit dem Kontakt 80 verbunden ist. Es geht dann ein Strom von 1 über 52, 81, 83, 80,56,57,58,59,60,61 nach ι zurück. Die Ventilspindel wird angezogen und schließt das Ventil 49.

Wenn aber äußer der Einrichtung D auch die Einrichtung H wirksam wird, da sich die Stromverhältnisse in dem Primärstromkreis 6H ebenfalls ändern, so verläßt der bewegliche Kontakt 69 den Kontakt 70, wodurch beide den Stromkreis für die Lampe G und die Lampe Y unterbrechen, und schließt an dem Kontakt 78 den Stromkreis für die Gefahrlampe R. Der bewegliche Kontakt 58 verläßt den Kontakt 59, um den um die Spindel des Ventiles 49 gehenden Stromkreis zu unterbrechen, und der bewegliche Kontakt 65 verläßt den Kontakt 64, um den die Spindel des Ventiles 17 beeinflussenden Strom zu unterbrechen. Gleichzeitig wird der Kontakt 84 geschlossen, um später von Hand diesen Strom wieder schließen zu können. Beide Ventile 17 und 49 sind nun geöffnet, um den Zug sofort vollständig anzuhalten.

Für die Wiederherstellung des um die Ventilspindel 17 laufenden Stromes ist ein Druckknopf 85 vorgesehen, der außerhalb des Führerstandes angeordnet ist, so daß er durch den Lokomotivführer nur nach vollkommenem Anhalten des Zuges bedient werden kann. Der Strom selbst läuft von 1 über 52, 85, 87, 86, 87, 84, 65, 66, 67, 61 nach 1 zurück. Ist das Ventil 17 geschlossen, dann kann auch das Ventil 49 geschlossen werden, indem in der schon beschriebenen Weise der Knopf 81 gedrückt wird. Der Stromkreis ist an den Kontakten 58, 59 vorbereitet.

Claims (6)

1. Patent-Ansprüche:

   I. Elektrische Signal- und Bremsvorrichtung für Eisenbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Zuge ein die Primärwicklung (6) eines offenen Transformators (3) und das Signalrelais (9) enthaltender Wechselstromkreis (1, 10, 11, 12) und auf der ,Strecke je eine Sekundärwicklung (8) tragende Schlußstücke (7) für den offenen Transformator (3) vorgesehen sind, so daß durch Veränderung des magnetischen Widerstandes des Transformators die Stromverhältnisse in dem Primärstromkreis gestört und dadurch die Signale ausgelöst werden, bei einer Ände-

   rung des magnetischen Widerstandes und gleichzeitigem Energieverbrauch in der Sekundärwicklung dagegen eine derartige Störung im Primärstromkreis unwirksam gemacht und kein Signal gegeben wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (8) der Schlußstücke (7) für gewöhnlich kurzgeschlossen ist, zum Abgeben eines Signales dagegen geöffnet wird (Fig. 3 und 4).
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (8) über einen Kapazität (26) und Selbstinduktion (25) enthaltenden, auf Resonanz abgestimmten Stromkreis geschlossen ist, so daß durch Stören der Resonanzverhältnisse, ein Signal gegeben wird (Fig. 4).
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Selbstinduktion und Kapazität enthaltende Stromkreis durch die beiden Schienen (4,5) und, die zwischen ihnen liegende Querverbindung (28) eines Blockab-Schnittes gebildet wird. (Fig. 5 undo).
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4 für elektrische Bahnen mit nicht unterteilten Fahrschiehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Sekundärwicklung über eine Kapazität (30) in der Mitte des durch Querverbindungen (28) abgegrenzten Blockabschnittes an die Schienen angeschlossen sind. '
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abgeben eines Signales und zu darauffolgender Auslösung der Bremsen zwei Primärstromkreise auf der Lokomotive, und auf der Strecke zwei gegeneinander versetzte Schlußstücke mit hintereinander geschalteten Sekundärwicklungen für jeden Blockabschnitt angeordnet sind (Fig. 2 und 10 bis 13).

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.