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Schaltung zum signaltechnisch sicheren Ausführen von
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Schaltvorgängen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum
signaltechnisch sicheren Ausführen von Schaltvorgängen in Stellwerken des Eisenbahnwesens
mit mindestens einem Ereignisgeber, der den Schaltvorgang auslöst, und mit Mitteln
zur zeitlichen Begrenzung des Schaltvorganges, insbesondere zum vorübergehenden
Anschalten von Verbrauchern an eine Ersatzeinspeisung bzw. zum vorübergehenden Abschalten
von Verbrauchern von einer Speisequelle bei Ausfall der Stromversorgung.
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Im Eisenbahnwesen werden die Verbraucherdet- Außenanlage wie z.B.
die Signallampen für die Darstellung von Signalbegriffen an Lichtsignalen üblicherweise
aus einem Wechselstromnetz gespeist. Zum Speisen der die Lichtsignale schaltenden
Steuerrelais im Stellwerk dient dabei ein 60 Volt-Gleichrichter mit in Bereitschaft
stehender 60 Volt-Batterie. Bei Netzausfall verlöschen die Lichtsignale der Außenanlage
vorübergehend so lange, bis im Stellwerk angeordnete Ersatz stromquellen die Speisung
wieder übernehmen. Als Ersatz stromquellen fungieren batteriebetriebene Umformer,
die bei Ausfall der Stromversorgung anlaufen und nach jzwei Sekunden die Stromversorgung
der Lichtsignale übernehmen. Da die Stellwerksbatterie die Stromversorgung der Außenelemente
aber nicht über längere Zeit übernehmen kann, wird beim Ausfallen der Stromversorgung
ein dieselbetriebenes Notstromaggregat angeworfen, das nach etwa 15 Sekunden die
Speisung sämtlicher Verbraucher übernimmt;
die batteriegespeisten
Umformer werden dann abgeschaltet. Das Notstromaggregat übernimmt die Versorgung
des gesamten Stellwerks.
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Aus betrieblichen Gründen ist es wünschenswert, wenn bei Wiederaufnahme
der Energieversorgung nach einem Netzausfall an den Lichtsignalen der Außenanlage
die gleichen Signalbegriffe erscheinen wie vor dem Netzausfall. Hierzu ist es erforderlich,
bei Netzausfall den jeweiligen Schaltzustand der die Signale schaltenden Steuerrelais
im Augenblick des Netzausfalles vorübergehend mindestens so lange zu speichern,
bis die Umformer die Speisung der Lichtsignale wieder übernehmen können.
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Zwar werden die Steuerrelais im Stellwerk aus dem Gleichrichter und
der Stellwerksbatterie versorgt und sind damit unabhängig vom Zustand der Stromversorgung
für die Außenanlage; in den Stromkreisen dieser Steuerrelais befinden sich jedoch
unter anderem Kontakte von Überwachungsschaltmitteln, die in den Stromkreis der
Signallampen geschaltet sind (DE-PS 16 05 428). Fällt nun die Stromversorgung für
die Außenanlage aus, so wechseln die Uberwachungsschaltmittel für alle angeschalteten
Signallampen in die Grundstellung und schalten damit mindestens einen Teil der zugehörigen
Steuerrelais ab. Aus diesem Grunde sind diese Steuerrelais mit einer zweiten Wicklung
versehen, die bei angeschaltetem Steuerrelais über einen eigenen Kontakt vorbereitend
auf eine Ringleitung des Stellwerks geschaltet wird, über die die Steuerrelais bei
Netzausfall an Spannung gelegt werden. Der aktuelle Schaltzustand der Steuerrelais
ist dann unabhängig vom Schaltzustand irgendwelcher Anschalt- oder Uberwachungskontakte
in ihrem Ansprech-oder Haltestromkreis.
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Haben die Umformer die Speisung der externen Verbraucher übernommen,
so ist es erforderlich, daß die Anschaltstromkreise für die Zweitwicklungen der
Steuerrelais wieder aufgetrennt werden. Würden die Schaltmittel zum Abschalten der
angeschalteten Zweitwicklungen aus irgend einem Grunde nicht ordnungsgerecht arbeiten,
so wäre der Schaltzustand der Steuerrelais auch weiterhin völlig unabhängig vom
Schaltzustand der in die Ansprech- bzw. Haltewicklungaidieser Steuerrelais geschalteten
Uberwacher oder sonstigen Steuerschaltmittel. Würde ein Zug in einen von einem auf
"Fahrt" stehenden Lichtsignal freigegebenen Abschnitt einfahren, so würden zwar
die zugehörigen Gleisschaltmittel eine Besetztmeldung für diesen Abschnitt auslösen;
wegen der Einspeisung der Zweitwicklung des dieses Lichtsignal schaltenden Steuerrelais
bliebe dies jedoch ohne Auswirkung auf das Steuerrelais und das Lichtsignal am Anfang
des inzwischen besetzten Gleisabschnittes würde nach wie vor freie Fahrt signalisieren.
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Aus diesem Grunde besteht Bedarf nach einer Schaltung, die sicherstellt,
daß nach kurzzeitigen Spannungsausfällen (z.B. Netz) mit anschließender Ersatzversorgung
alle zuvor in ihrem Schaltzustand eingefrorenen Steuerrelais wieder den Schaltzustand
einnehmen, den sie auf Grund des jeweiligen Betriebsgeschehens in der Außenanlage
einnehmen sollen. Diese Schaltung muß also sicherstellen, daß zum Beispiel die Speisekreise
für die Zweitwicklungen der die Lichtsignale schaltenden Steuerrelais nach einer
maximal zulässigen Zeitspanne wieder abgeschaltet werden. Die Schaltung ist signaltechnisch
sicher auszuführen, d.h. es ist sicherzustellen, daß auch bei einem Fehlverhalten
der Schaltung, beispielsweise infolge eines Bauteildefektes, nach Ablauf
der
vorgegebenen Zeitspanne nicht mehr auf die zuvor eingewirkten Schaltmittel eingewirkt
wird; hingegen ist ein Nichtwirksamvwerden der Schaltung infolge eines Defektes
zulässig, bei dem auf die Steuerrelais nicht oder nur unterhalb der vorgegebenen
maximalen Schaltzeit eingewirkt wird. Dies wirkt zur sicheren Seite, auch wenn das
auf "Halt" gehen sämtlicher Lichtsignale betriebliche Behinderungen mit sich bringt
und keineswegs erwünscht ist. Die Schaltung soll mit möglichst wenigen Bauteilen
auskommen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß ein bei ordnungsgerechter
Stromversorgung über einen Arbeitskontakt eines die Speisequelle überwachenden Spannungswächters
an einerGleichspannung liegender Kondensator vorgesehen ist, dem über einen Ruhekontakt
des Spannungswächters zwei Hilfsrelais parallelgeschaltet sind, daß der Kondensator
so dimensioniert ist, daß er beim Abfallen des Spannungswächters die beiden Hilfsrelais
über eine vorgegebene maximale Zeitspanne erregt und daß zum Schalten der Verbraucher
in Reihe geschaltete Arbeitskontakte der beiden Hilfsrelais vorgesehen sind.
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Vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen Schaltung sind in
den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. Bauteile sind darin mit Buchstaben oder Buchstaben/Zahlenkombinationen
bezeichnet; von ihnen gesteuerte Schaltmittel tragen die gleiche Bezeichnung wie
die Bauteile und sind mit einer hinter einem Schrägstrich folgenden fortlaufenden
Ziffer versehen.
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Die Zeichnung zeigt eine durch einen nicht dargestellten Gleichrichter
gespeiste 60 Volt-Sammelschiene, an der über einen Kleinselbstschalter KS sowie
eine Reihe von Schaltkontakten unter gewissen Voraussetzungen an den Anschlußklemmen
a bis c eine Versorgungsspannung für in der Zeichnung nicht dargestellte Verbraucher
abgegriffen werden kann. Diese Versorgungsspannung soll dort dann abgreifbar sein,
wenn die Stromversorgung für die Elemente der Stellwerksaußenanlage ausfällt und
sie soll nur solange zur Verfügung stehen, bis im Stellwerk angeordnete Umformer
nach = zwei Sekunden die Stromversorgung wieder übernehmen können. Die bei Netzausfall
abgreifbare Versorgungsspannung wird einer Batterie entnommen, die an die 60 Volt-Sammelschiene
angeschlossen ist und bei ordnungsgerechter Stromversorgung der Verbraucher aus
dem Netz laufend nachgeladen wird.
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Solange die Stromversorgung für die Elemente der Stellwerksaußenanlage
ordnungsgerecht arbeitet, liegt die 60 Volt-Gleichspannung U über den Kleinselbstschalter
KS, einen Begrenzungswiderstand R1 sowie eine Reihe von geschlossener Kontakte an
einem Kondensator C und lädt diesen auf die Gleichspannung auf. Bricht die Stromversorgung
für die Speisung der Lichtsignale zusammen bzw.
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unterschreitet die Versorgungsspannung einen gegebenen Schwellwert,
so fällt ein bislang erregter Spannungswächter ab und wechselt seine Kontakte W1/1
und W1/2.
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Uber den Kontakt W1/1 wird der Ladestromkreis des Kondensators C aufgetrennt
und über den Kontakt W1/2 ein Entladestromkreis geschlossen, der über einen Begrenzungswiderstand
R2 und die Wicklungen zweier Hilfsrelais H1 und H2 führt. Der Kondensator C ist
so dimensioniert, daß er beim Abfallen des Spannungswächters
-die
beiden Hilfsrelais H1 und H2 über eine vorgegebene maximale Zeitspanne erregt. Diese
maximale Zeitspanne ist größer zu wählen als die Zeitspanne, die vom Ansprechen
des Spannungswächters bis zur Ersatzspeisung der Lichtsignale über die Umformer
vergeht. Beim Ansprechen der Hilfsrelais 111 und H2 wechseln deren Kontakte in die
jeweils andere Lage. Dabei öffnen unter anderem die Kontakte H1/1 und H2/1 der beiden
Hilfsrelais im Speisekreis des Kondensators C. Hierdurch wird sichergestellt, daß
beim Wideransprechen des Spannungswächters innerhalb der Zeitspanne, in der die
beiden Hilfsrelais über den sich entladenden Kondensator erregt sind, weder über
den Kondensator noch über die Wicklungen der beiden Hilfsrelais H1 und H2 ein Ladestrom
bzw. ein aus der Batterie entnommener Haltestrom fließen kann, der die vorgegebene
Schaltzeit dieser Relais verlängern könnte. Zusätzlich schließt der Kontakt H1/2
des Hilfsrelais H1, der dem Ruhekontakt W1/2 des Spannungswächters parallelgeschaltet
ist. Dieser Kontakt macht den Entladestromkreis des Kondensators und damit den Haltekreis
der beiden Hilfsrelais unabhängig vom Schaltzustand des Spannungswächters.
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Für die Dauer der Anschaltung der beiden Hilfsrelais schließen auch
deren Kontakte 111/3 und H2/2. Für die vorgegebene Schaltzeit der Hilfsrelais liegt
damit die nunmehr einer Batterie entnommene Batteriegleichspannung U an der Anschlußklemme
a. Die dort abgreifbare Spannung soll in nicht dargestellten Schaltkreisen dazu
dienen, die Steuerrelais zum Anschalten der einzelnen Lichtsignale jeweils in der
Schaltstellung zu halten, die sie bei Ausfall der Stromversorgung einnehmen.
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Dies geschieht, wie bereits in der Beschreibungseinleitung erläutert,
durch Aufschalten der Gleichrichter/ Batteriegleichspannung auf Zweitwicklungen
derjenigen
Steuerrelais, die gerade erregt sind und in deren Ansprech-
bzw. Haltestromkreisen Kontakte von Schaltmitteln angeordnet sind, die bei Stromausfall
wechseln.
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Bei größeren Stellwerksanlagen kann es erforderlich sein, bei Ausfall
der Stromversorgung die Versorgungsgleichspannung für die Zweitwicklungen in mehrere
räumlich voneinander getrennte Stromschienen einzuspeisen. Wegen der beschränkten
Zahl von Relaiskontakten erfolgt dies jedoch nicht direkt durch KontaktederHi1fsrelais,
sondern durch Kontakte weiterer Hilfsrelais H3 und H4. Diese Relais werden beim
Ansprechen der Hilfsrelais H1 und H2 durch Kontakte H1/4 und H2/3 der Hilfsrelais
H1 und H2 angeschaltet und wechseln dabei ihre Kontakte. Uber die Kontakte 113/1
und H4/1 wird dabei die Gleichspannung auf die Anschlußklemme b gelegt. Mit dem
Ansprechen der Hilfsrelais H3 und .114 schließen auch deren Kontakte K3/2 und H4/2
und sdhalten über den Kontakt W1/3 des Spannungswächters für die Überwachung der
Lichtsignalstromversorgung die Batteriespannung auch auf die Anschlußklemme c. Die
Spannung ist dort jedoch nur solange verfügbar, wie die Stromversorgung für die
Lichtsignale tatsächlich ausgefallen ist. Sobald die Stromversorgung wieder ordnungsgerecht
arbeitet'wird die Anschlußklemme c von der 60 Volt-Sammelschiene abgetrennt, auch
wenn die vorgegebene Schaltzeit der Hilfsrelais noch nicht abgelaufen ist. In entsprechender
Weise ist es auch möglich, die Speisung ganz bestimmter Verbraucher während der
Schaltzeit der Hilfsrelais vom Schaltzustand anderer Steuer- oder Uberwachungsschaltmittel
abhängig zu machen.
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Mit dem Ansprechen der Hilfsrelais H3 und H4 öffnen auch deren Kontakte
H3/3 und H4/3 im Speisekreis des Konden-
sators C. Durch diese
Kontakte wird sichergestellt, daß ein erneutes Aufladen des Kondensators nach dem
Abfallen der Hilfsrelais H1 und H2 erst dann möglich wird, wenn die von diesen Hilfsrelais
gesteuerten Hilfsrelais H3 und H4 ebenfalls wieder in die Grundstellunggelangt sind.
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Für das Ausführen der vorstehend erläuterten Schaltvorgänge sind paarweise
zusammenwirkende Hilfsrelais 111 und H2 bzw. H3 und H4 verwendet worden. Die Verwendung
von paarweise zusammenwirkenden Hilfsrelais stellt sicher, daß auch dann, wenn jeweils
eines dieser Relais beispielsweise infolge einer mechanischen Störung in angezogenem
Zustand hängen bleibt, dennoch eine zeitgerechte Abschaltung der Batteriegleichspannung
an den Anschlußklemmen a bis c möglich ist. Eine solche Störung ist auf geeignete
Weise kenntlich zu machen und umgehend zu beseitigen. Mit dem gleichzeitigen Ausfallen
des jeweils anderen Hilfsrelais wird nicht gerechnet.
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Um die Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Schaltung von Zeit
zu Zeit überprüfen zu können1 ist vorgesehen, die Hilfsrelais über eine von Hand
zu betätigende Taste P1/1 an Spannung zu legen. Sobald die Hilfsrelais H1 und H2
ansprechen, unterbrechen sie mit ihren Kontakten H1/1 und H2/1 den Speisekreis des
Kondensators C, wodurch ihre weitere Erregung ausschließlich vom Ladezustand des
Kondensators C abhängig gemacht wird. Der Kontakt H1/2 macht den Entladekreis dabei
unabhängig vom weiteren Schaltzustand der Taste P1/1. Das Ansprechen der Hilfsrelais
ist dem Bedienungspersonal über eine Uberwachungseinrichtung, beispielsweise eine
Lampe U, anzuzeigen. Die Anschaltung dieser Uberwachungs-
einrichtung
erfolgt über Kontakte H3/4 und H4/3 der Hilfsrelais H3 und H4 und über einen Begrenzungswiderstand
R3. Mit der Verwendung von Schaltkontakten der Hilfsrelais H3 und H4 im Speisekreis
der Meldeeinrichtung U läßt sich sowohl eine Aussage über den Schaltzustand der
Hilfsrelais H1 und H2 als auch der Hilfsrelais K3 und H4 machen. Bei nur kurzzeitiger
Betätigung der Taste P1/1 läßt sich durch Messen der Ansprechzeit der Uberwachungseinrichtung
auch die der erfindungsgemäßen Schaltung eingeprägte Schaltzeit überprüfen.
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Störungen wie das Verharren von Relaiskontakten in der dem stromführenden
Zustand der Relais zugeordneten Schaltstellung müssen dem Bedienungspersonal unverzüglich
angezeigt werden. Hierzu dient ein optisch und akustisch wirkender Störungsmelder
SM, der über jeweils in Reihe geschaltete Arbeits- und Ruhekontakte der paarweise
zusammenwirkenden Hilfsrelais anschaltbar ist. Gespeist wird dieser Störungsmelder
SM über eine Sicherung SI und einen Begrenzungswiderstand R4 aus der'60 Volt-Sammelschiene
des Stellwerksnetzes. Nehmen beispielsweise die Schaltkontakte des Hilfsrelais 111
bei abgeschaltetem Hilfsrelais die Lage ein, die sie bei angeschaltetem Hilfsrelais
einnehmen sollen, so wird der Störungsmelder über die Kontakte H2/4 und 111/5 angeschaltet.
Ist dagegen das Hilfsrelais H2 mit der vorgenannten Störung behaftet, so schließt
sich der Speisekreis für den Störungsmelder über die Kontakte H1/6 und H2/5 dieser
beiden Hilfsrelais. In entsprechender Weise spricht der Störungsmelder bei einem
Defekt der Hilfsrelais H3 oder H4 über deren Kontakte K3/5 und K4/5 bzw. H4/6 und
H3/6 an. Der Parallelschaltung jeweils in Reihe geschalteter Arbeits- und
Ruhekontakt
der paarweise schaltbaren Hilfsrelais ist ferner ein Ruhekontakt KS/1 des Kleinselbstschalters
KS parallelgeschaltet. Fällt der Kleinselbstschalter aus, so schließt der Kontakt
KS/1 und schaltete damit den Störungsmelder SM an. Wegen der Einbeziehung des Kleinselbstschalters
in den Meldekreis des Störungsmelders SM erfolgt die Stromversorgung des Störungsmelders
über eine gesonderte Sicherung Si.
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Der Ausfall einer Stromversorgung kann sämtliche Elemente der Stellwerksaußenanlage
oder auch nur bestimmte Arten von Verbrauchern betreffen. So ist es denkbar, daß
beispielsweise nur die Lichtsignalstromversorgung gestört ist, daß aber beispielsweise
die Gleisstromkreise nach wie vor ordnungsgerecht betrieben werden können, weil
sie aus einem gesonderten Netz gespeist werden. Bei der vorstehend getroffenen Annahme,
bei der die Stromversorgung nur für bestimmte Verbraucher gestört ist, kann es sinnvoll
sein, im Störungsfall nur auf diejenigen Steuerrelais einzuwirken und sie vorübergehend
in ihrem jeweiligen Schaltzustand zu halten, über die die betreffenden Verbraucher
geschaltet werden. Wenn also z.B. die Stromversorgung für die Lichtsignale gestört
ist, die Stromversorgung für die Gleisstromkreise aber ordnungsgerecht arbeitet,
so braucht auf irgendwelche Steuer- oder Auswerterelais für die Gleisstromkreise
nicht eingewirkt werden. Ist dagegen die Stromversorgung für die Gleisrelais gestört,
so muß unbedingt auf diese Relais eingewirkt werden. Hierfür ist ein gesonderter,
auf die Stromversorgung für die Gleisstromkreise reagierender Spannungswächter vorgesehen,
dessen Kontakte in der Zeichnung mit W2/1 bis W2/3 bezeichnet sind.
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Uber die Kontakte W2/1 und W2/3 sind beim Auftreten einer Störung
in der Stromversorgung der Gleisstromkreise
die Hilfsrelais 111
und H2 und über diese die Hilfsrelais H3 und H4 vorübergehend anzuschalten. Der
Kontakt W2/3 des Spannungswächters für die Gleiskreisstromversorgung schaltet im
Zusammenwirken mit den Kontakten H3/7 und 114/7 der HiAfsrelais H3 und H4 das Minuspotential
der 60 Volt-Selschiene auf die Klemme d. Uber diese Klemme sind die von den Gleisrelais
steuerbaren Freimelderelais im Stellwerk vorübergehend schaltbar.
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Durch das Aufschalten des Minuspotentials auf diese Relais ist sichergestellt,
daß diese Relais auch bei Aderberührungen und Fremdspannungseinfällen sicher abfallen.
Durch das Abfallen der Relais wird erreicht, daß für die Dauer der Stromunterbrechung
sämtliche Freimelderelais abgeworfen werden und damit den Besetztzustand der zugehörigen
Abschnitte kennzeichnen. Bei Wiederkehr der Spannung sprechen die Gleisrelais -
sofern die zugehörigen Abschnitte tatsächlich frei sind - wieder an undstaltendie
Freimelderelais wieder in den Schaltzustand, den sie auf Grund des Betriebszustandes
der Außenanlage einnehmen sollen.
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Wenn, wie in der Zeichnung angenommen, den Anschlußklemmen a und b
keine zusätzlichen Ausschlußschaltmittel zugeordnet sind, wird beim Ausfallen der
Stromversorgung für die Gleisstromkreise neben dem Anschalten von Minuspotential
an die Anschlußklemme d gleichzeitig auch die Batteriegleichspannung von +60 Volt
auf die Anschlußklemmen a und b geschaltet und damit der jeweilige Schaltzustand
der die Lichtsignalanlage schaltenden Steuerrelais vorübergehend gespeichert.
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Die Einflußnahme auf bestimmte Verbraucher und die Art der Einflußnahme
(Plus- oder Minuspotential) in Abhängigkeit von bestimmten Störungen innerhalb der
Stromversorgungsanlage
des Stellwerkes richtet sich ausschließlich
nach betrieblichen Gegebenheiten und läßt sich durch Verwendung entsprechender Ausschlußschaltmittel
ohne weiteres realisieren.
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9 Patentansprüche 1 Figur
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