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Schaltungsanordnung, insbesondere für überwegwarnsignalanlagen, bei
welcher Schienenstromschließer verschiedener Empfindlichkeit Anwendung finden Die
Erfindung betrifft eine SchaItungsanordnung, insbesondere für 1_Jberwegwarnsignalanlagen,,
bei welcher Schienenstromschließer verschiedener Empfindlichkeit Anwendung finden.
Schienenkontakte verschiedener Empfindlichkeit, insbesondere Vibrationskontakte,
sind bereits bekannt.
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Bei den Eisenbahnsignalanlagen, die vom fahrenden Zug ausgelöst werden,
benutzt man heutzutage fast ausschließlich Schienenstromschließer als Kontaktorgane.
Diese Schienenstromschließer sprechen auf die vom fahrenden Fahrzeug ausgeübte Durchbiegung
der Schienen an.
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Nun besteht die Schwierigkeit, daß die die Strecke befahrenden Züge
sich aus Fahrzeugen von ganz verschiedenen Achsdrücken zusammensetzen. Die bei jedem
Zugvorhandene Zugmaschine hat hierbei den- größten Achsdruck aufzuweisen. Er beträgt
bei den modernsten Maschinen bis zu 15 t. Dann befinden sich in einem Zug normal
schwere Personen- oder Güterwagen, deren Achsdruck ungefähr 1,5 t beträgt.
Es können aber noch leichte leere Wagen mitlaufen, deren Achsdruck o,2 bis
0,3 t nicht übersteigt. Die Strecke kann auch von Triebwagen und Triebwagenzügen
befahren werden, deren Achsdruck jedoch demjenigen der normal schweren Wagen ungefähr
gleichkommt.
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Man sieht, daß das Verhältnis der Achsdrücke, wenn man für den schwersten
Achsdruck also 15 t, für den leichtesten ungefähr 0,3 t ansetzt, r : 5o beträgt.
Es ist nicht angängig, einen Schienenstromschließer zu verwenden, der auf alle diese
Achsdrücke einwandfrei anspricht. Stellt man den Schienenströmschließer beispielsweise
so ein, daß er
auch auf die leichtesten Achsdrücke noch mit Sicherheit
anspricht, dann ist der Schienenstromschließer zu störanfällig. Er kann schon dadurch
zum Ansprechen kommen, daß eine schwere Lokomotive eine Nebenstrecke befährt, und
daß das urbefahrene Gleis mitschwingt. Ferner ist diese Gefahr gegeben bei der Vorbeifahrt
eines schweren Lastfahrzeuges auf einer dem Schienenweg benachbarten Landstraße.
Schließlich kann auch durch Gleisarbeiten, Schotterstopfen, ja schließlich durch
große Temperaturunterschiede ein ungewolltes Ansprechen herbeigeführt werden.
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Den Schienenstromschließer so unempfindlich einzustellen, claß er
nur auf die schweren Achsdrücke anspricht, die leichten Achsdrücke dagegen vernachlässigt,
ist nicht angängig, cla die Förderung besteht, daß alle Fährzeuge, auch die mit
den leichtesten Achsdrücken, berücksichtigt werden müssen. Sehr wesentlich ist die
Durchführung dieser Forderung z. B. bei den Warnsignalanlagen, wo, um nur einen
Fall herauszugreifen, die Ausschaltstelle am Überweg erst dann das rote `Tarnlicht
verschwinden und das weiße Betriebszeichen wieder erscheinen lassen darf, wenn die
letzte Zugachse mit Sicherheit den Übergang und die Überwegschaltstelle verlassen
hat.
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Die Erfindung überwindet alle Schwierigkeiten, indem sie vorschlägt,
die Schienenstromschließer in zwei verschiedene Teile aufzuteilen, von denen der
eine nur auf schwere Raddrücke (beispielsweise 1,5 t und mehr), der andere auf alle,
auch die leichtesten Raddrücke (beispielsweise 1,5 t bis o.2, gegebenenfalls o,1
t) anspricht, und daß der nur auf die schweren Raddrücke ansprechende Kontakt (Grobkontakt)
im Stromkreise eines Relais liegt, «-elches den empfindlich eingestellten Kontakt
im urbefahrenen Zustand der Anlage verriegelt und erst dann freigibt, wenn der Grobkontakt
durch die Achse einer Lokomotiv e, eines Triebwagens oder eines normal schweren
Wagens betätigt worden ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung liegen der Grobkontakt
und der empfindlich eingestellte Kontakt im Stromkreise je eines Relais, und das
mit dem Grobkontakt verbundene Relais verblockt im urbefahrenen Zustande der Anlage
das mit dem empfindlich eingestellten Kontakt verbundene Relais.
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Das mit dein empfindlich eingestellten Kontakt verbundene Relais hält
dabei die Grundstellung des finit dem Grobkontakt verbundenen Relais aufrecht.
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Es können weiterhin zwei getrennte Schienenstromschließer zur Durchführung
der Aufgabe dienen, von denen der eine nur als Grobkontakt und der airdere nur als
empfindlich eingestellter Kontakt wirkt. In solchem Falle darf die Entfernung zwischen
beiden nicht größer sein, als der Länge der kürzesten auf der Strecke verkehrenden
Lokomotive, des kürzesten Triebwagens oder sonstigen normal schweren Wagens entspricht.
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Anstatt Schienenstroinschließer zti verwenden, welche auf rein mechanischem
Wege
Stromöffnungen. bzw.. Stromschließungen zulassen, können auch solche
Schienenstronischließer Anwendung finden, die auf rein elektrischem Wege wirken.
Dieselben arbeiten beispielsweise mit einer Änderung von elektrischen oder magnetischen
Kupplungen oder mit einer Änderung des Druckes auf einen Kristall usw. Auf diese
Weise bringen sie Stromänderungen hervor hzw. erzeugen sie Ströme. Ausführungsbeispiele
hierzu werden in den Abbildungen erläutert und in der nachfolgenden Beschreibung
beschrieben.
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Für die Empfindlichkeitsänderung dieser auf elektrischer Grundlage
wirkenden Scliienenstrornschließer gibt es dabei grundsätzlich zwei Wege. Es wird
hierzu vorausgeschickt, daß diese Schienenstromschließer nur eine einzige Einrichtung
besitzen, um Stromänderungen hervorzurufen oder Ströme zu erzeugen. Durch die Stromänderungen
bzw. Stromerzeugungen wird ein an den Schienenstroinschlieller angeschlossenes Relais
beeinflußt. Bei der einen Möglichkeit der Empfindlichkeitsänderung wird folgendermaßen
verfalireg. Durch die Einwirkung einer normal schweren Achse ist eine solche Stromänderung
eingetreten der es ist ein solcher Strom erzeugt worden, daß das angeschlossene
Relais umgeschaltet worden ist. Ein Kontakt dieses Relais verändert daraufhin die
in dem Schienenstromschließer vorherrschenden Stromverhältnisse derart, daß der
Schienenstromscbließer auf die durch die leichteren Achsen leervorgerufenen Einwirkungen
mit den gleichen Strom,ändcrungen bzw. Stromerzeugungen antwortet, wie -es durch
die Einwirkung der normal schweren Achse der Fall war. Das heißt mit anderen Worten,
daß der Schienenstromschließer selbst empfindlicher geschaltet worden ist.
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In der Befolgung des zweiten Weges besitzt das angeschlossene Relais
zwei verschie- i dene Wicklungen. Die erste, im urbefahrenen Zustand der Anlage
allein in Betrieb befindliche Wicklung besitzt wenige Amperewindungen. Das Relais
ist also unempfindlich. Nach der Schalteinwirkung einer normal schweren Achse ist
das Relais umgeschaltet «-orden und schaltet durch einen Eigenkontakt die zweite
Wicklung zu, welche eine hohe Amperewindungszahl besitzt. Das Relais bat sich also
selbst empfindlich geschaltet.
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Der elektrische Betrieb der Schienenstromschließer kann sowohl mit
Gleichstrom als
auch mit Wechselstrom erfolgen. Im letzteren Falle
kann die Empfindlichkeitsänderung zweckmäßig auch noch durch Änderung der Resonanzverhältnisse
erfolgen, also beispielsweise durch die Zuschaltung eines elektrischen Resonanzkreises,
der auf die betreffende Wechselstromfrequenz abgestimmt ist.
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Die Abbildungen geben Ausführungsbeispiele von Schaltanordnungen wieder,
welche die Erfindung veranschaulichen sollen. Die Schaltungsanordnungen, um welche
es sich hier handelt, sollen nur das Grundsätzliche wiedergeben, Nebensächliches
wurde weggelassen. Auch soll die Erfindung nicht an diese Ausführungsformen gebunden
sein.
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Die Abb. i gibt die grundsätzliche Schaltungsanordnung wieder, wobei
es offenbleib:t, ob die verschiedenen Schienenstromschließer in einem gemeinsamen
Gehäuse untergebracht oder in Form getrennter Gebilde angewendet werden.
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Die Abb. 2 zeigt eine auf mechanischer Grundlage arbeitende Ausführungsform
eines Schienenstromschließers, bei welchem der Grob- und der empfindliche Kontakt
zu einem einzigen Schienenstromschließer vereinigt sind.
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Die Abb. 3 zeigt einen auf rein Elektrischer Grundlage wirkenden Schienenstromschließer,
der nur eine einzige Stromänderungs- bzw. -erzeugungseinrichtung besitzt. Die angeschlossene
Schaltungsanordnung ist hur insoweit wiedergegeben, als sie zum Verständnis der
Empfindlichschaltung notwendig ist.
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Die Ausführungsform der Abb. d. entspricht derjenigen der Abb.3 weitgehend,
unterschiedlich ist lediglich die Verwendung von Wechselstrom als Speisestrom. Zur
Schaltung auf empfindlichen Betrieb finden die gleichen Hilfsmittel Anwendung, die
in Abb. 3 schon angegeben sind bzw. in Zusammenhang mit ihr beschrieben wurden.
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In der Abb. i sind die für die Erfindung wesentlichen Teile einer
überyvegwarnsignalanlage dargestellt. K i und K 3 sind die Einschaltschienenkontakte,
und K 2 ist der am Überweg äelegene Ausschaltschienenkontakt. Er ist in einen Grobkontakt
K2 und einen empfindlich eingestellten Kontakt K2A aufgeteilt. Die Schienenkontakte
K i und K 3 liegen mit dem Einschaltrelais i in einem gemeinsamen Stromkreise. Der
Grobkontakt K2 liegt im Stromkreise des Ausschaltrelais 2, der empfindlich eingestellte
Kontakt K2 A im Stromkreise eines zusätzlichen Relais 11. 5 ist das Signalsteuerrelais.
Die Relais i, 2 und 5 sind in der Grundstellung der Anlage, d. h. wenn die Anlage
von keinem Zug befahren wird, erregt. Das zusätzliche Relais i i ist in unbefahrenem
Zustand der Anlage abgefallen. Es ist mit einem Kondensator C verbunden, welcher
dem Relais i i eine Abschaltverzögerung zu erteilen vermag.
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Die Wirkungsweise der Überwegwarnsignalanlagen darf als an sich bekannt
vorausgesetzt werden. Kommt ein Zug beispielsweise von links her und befährt zuerst
K i, dann fällt das Einschaltrelais i ab, unterbricht- seinen- Stromkreis durch
den Eigenkontakt i i und schaltet durch seinen Kontakt 13 das Signalsteuerrelais
ab, welches das weiße Betriebssignal am Überweg durch das rote- Warnsignal ersetzt.
In diesem Zustand verharrt die Anlage, bis der Zug den Ausschaltkontakt
K2, K2A befährt. Die erste normal schwere Achse betätigt den Grobkoniakt
K2. Dieser unterbricht den Stromkreis des Ausschaltrelais 2, welches abfällt und
seine Kontakte2i und 22 umlegt. Der Kontakt 21 im Stromkreise des Relais i i wird
geschlossen, und der Kontakt 22 im Stromkreise des Relais 5 wird unterbrochen. Das
Relais 5 war bereits abgefallen durch die Einwirkung des Kontaktes 13, die abermalige
Unterbrechung am Kontakt 22 ist aber deshalb notwendig, weil das Einschaltrelais
i durch das Ausschaltrelais 2 wieder an Spannung gelegt wird, was durch den gestrichelten
Überbrückungskreis für den Kontakt ii angedeutet wird.
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Das Ansprechen des Grobkontaktes K2 unter der Einwirkung einer normal
schweren Achse hat die Auswirkung des empfindlich eingestellten Kontaktes K2A auf
die Schaltung ermöglicht. Der Stromkreis des Relais i i ist am Kontakt 2 i geschlossen
worden, und die Betätigungen des Kontaktes K2A können sieh nun auswirken. Das Relais
i i wird bei jeder Betätigung des Kontaktes K 2A durch jede Achse vom Strom durchflossen,
der Kondensator C lädt sich auf und hält das Relais i i in den Pausen zwischen den
Achsdurchgängen angezogen. Infolge hiervon -bleibt der Kontakt i i i des Relais
i i dauernd unterbrochen, und das Relais 2 bleibt so. lange abgefallen, als noch
eine beliebig leichte bzw. beliebig schnell fahrende Achse die Ausschaltstelle am
Überweg befährt. Hat der Zug mit seiner letzten Achse diese Ausschaltstelle verlassen,
dann bleibt das Relais i i noch so. lange angezogen, bis die Energie des mit ihm
zusammengeschalteten Kondensators verbraucht ist. Diese Maßnahme hat den Zweck,
das rote Warnlicht -am Überweg noch so lange aufrechtzuhalten, bis Züge von entgegengesetzter
Fahrtrichtung nicht nur die vor dem Wegübergang gelegene Ausschaltstelle, sondern
auch den Übergang selbst geräumt haben.
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Die Abb. 2 bringt eine auf rein mechani- i schein Wege wirkende Ausführungsform
eines Schienenstromschlicßers, der in einen Grob-und
einen Feinkontakt
unterteilt ist und in der Schaltung der Abb. i Anwendung finden kann, zur Anschauung.
Die Schiene S drückt über den Stößel T auf die Membran des Körpers A und erzeugt
dadurch einen Überdruck, der das Ouecksilber in dem angeschlossenen, einseitig offenen
U-förmigen Rohr links hinab-und rechts herauftreibt. Schon bei .einer kleinen Bewegung
des Ouecksilberspiegels wird der rechte Kontakt Is a geschlossen werden,
während eine große Bewegung des Quecksilberspiegels notwendig ist, um den Stromschluß
am Kontakt IL zu unterbrechen. Die dargestellte Form ist selbstverständlich nur
ein Beispiel. Weder brauchen die beiden Rohrschenkel verschieden weite Schenkel
zu haben noch müssen die beiden Kontakte im selben U-Rohr an den Membrankörper A
angeschlossen sein; auch jede andere Form ist denkbar, z. B. Doppelmembrandosen.
Die Erfindung betrifft ja nur das Grundsätzliche; daher hat es auch nichts mit der
Erfindung zu tun, daß im gewählten Beispiel der Grobkontakt ein Ruhestrom- und der
Universalkontakt ein Arbeitsstromkontakt ist. jede andere Zusammensetzung ist möglich.
Das Wesentliche ist immer, daß der eine Kontakt einen normal schweren Schaltdruck
braucht, um gesteuert zu werden, der andere dagegen einen kleinen Schaltdruck. L
m die Unterschiedlichkeit Fechtgroß zu machen, ist im gewählten Beispiel die Stärke
der Schenkel recht verschieden dargestellt, so daß schon eine winzige Höhenänderung
des Ouecksilberspiegels im linken Schenkel genügt, um im rechten Rohrschenkel den
Kontaktschluß hervorzurufen. An Stelle der mechanischen Ausführungsturm der Abb.
2 kann auch die rein elektrische Ausführungsform der Abb. 3 treten. Wieder drückt
die Schiene S über den Stößel T auf die Einrichtung des Schienenstromschließers,
in diesem halle besteht diese im wesentlichen aus einem Hebel H, einem Elektromagneten
v1 und einer Tauchspule 1'. Der Elektromagnet II wird durch eine Erregerwicklung
E mit Gleichstrom gespeist. Alle Teile befinden sich in einem Kasten A.
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Im unbefahrenen Zustand erhält die Erregerwicklung nur Strom über
einen Widerstand W. Die Tauchspule P liegt im Stromkreise eines Relais 3. Dieses
Relais ist während des unbefahrenen Zustandes abgefallen. Das Relais 3 beeinflußt
ein im unbefahrenen Zustand ebenfalls abgefallenes Relais d., dessen einerKontakt4i
sich ineinemÜberbriickungsstromkreise für den Widerstand W befindet. Die ganze Anordnung
wirkt wie folgt.
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Durch die Schalteinwirkung einer normal schweren Achse werden der
Elektromagnet i'61 und die Tauchspule F so. gegeneinander bewegt, daß die Spule
P eine ausreichende An zahl von Kraftlinien schneidet, um in ih einen Induktionsstrom
entstehen zu lassen der das Relais 3 zum Ansprechen bringt. De Kontakt
3 1 des Relais 3 schließt den Strom kreis des Relais .I, welches am Kontakt
einen V?berbrückungsstromkreis herstellt. Sein anderer Kontakt 41 überbrückt den
Wider stand IV, so daß die Erregerspule jetzt vor einem kräftigeren Strom durchflossen
wird der ein kräftigeres magnetisches .Feld zwi. schen den Polen des Elektromagneten
11 entstehen läßt. Etwa jetzt folgende Achsen vor: geringerem Schaltdruck oder kürzerer
Schalt einwirkung bringen nur eine geringere Gegeneinanderbewegung von Elektromagnet
11 und Spule P hervor. Da aber die Anzahl der zwischen den Polen des Elektromagneten
-11 fließenden Kraftlinien bedeutend größer geworden ist, werden ungefähr ebenso
viele Kraftlinien durch die Tauchspule P geschnitten wie zuvor. Das Relais 3 wird
also in gleichem Maße beeinflußt wie bei der Schalteinwirkune der ersten normal
schweren Achse. Bei der Ausführungsform der Abb.4, welche ebenfalls das rein elektrische
Prinzip des Schienenstromschließers behandelt, geschieht die Speisung des Elektromagneten
=lt mittels Wechselstroms. Bei der Einwirkung einer Achse auf die Schiene ,5' wird
entweder die Tauchspule P oder eine Abschirmung AS senkrecht zu den magnetischen
Kraftlinien des Elektromagneten 11 bewegt. Die hierbei entstehenden Stromstöße werden
in gleicher Weise wie in der Abb. 3 dazu benutzt, um angeschlossene Relais zu beeinflussen
und die Schaltung auf größere Empfindlichkeit vortunehmen.
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Die bereits vorstehend erwähnte :Möglich- i keit der Zuschaltung einer
Spulenwicklung größerer Amperewindungszahl mag bei dem Relais 3 Anwendung finden.
Die Anwendung von Wechselstrom eröffnet noch die Möglichkeit der 'Resonanzabstimmung
zur Herbeiführung größerer Empfindlichkeit. auf welche auch verwiesen wurde.