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Einrichtung zur wechselseitigen Signalübermittlung im Eisenbahnsicherungswesen,
insbesondere für Eisenbahnblockanlagen Blockeinrichtungen für Eisenbahnen müssen
eine große Sicherheit gegen Beeinflussung durch Fremdstrom besitzen, da die Blockapparate
sonst zur Unzeit ansprechen und Gefahren für die auf der Strecke verkehrenden Züge
entstehen können. Es ist daher allgemein üblich, diejenigen Teile der Blockeinrichtungen,
die einen Verschluß zur Verhütung betriebsgefährdender Handlungen herbeiführen,
so auszubilden, daß die Lösung des Verschlusses von einer entfernten Stelle aus
nur durch eine bestimmte größere Zahl von Stromimpulsen erfolgen kann. In den heute
üblichen Blockeinrichtungen erzeugen Induktoren Impulse wechselnder Polarität und
bewegen hierdurch in den Blockfeldern schrittweise Zahnsegmente fort, die erst nach
Zurücklegung einer bestimmten Zahl von Schritten die Verschlüsse lösen. Zur Erhöhung
der Fremdstromsicherheit baut man in neuerer Zeit auch Blockanlagen, in denen die
Blockfelder nur ansprechen können, wenn ihnen Stromimpulse abwechselnd über zwei
verschiedene Leitungen zufließen. Der während der Impulsdauer fließende Strom kann
hierbei ein Gleichstrom oder auch ein Wechselstrom sein, der vor Eintritt in das
Blockfeld gleichgerichtet wird. Statt der Blockfelder, deren Zahnsegmente sich in
zwei Richtungen bewegen, verwendet man in neueren Anlagen auch Schrittschalter,
bei denen das die Verschlüsse herbeiführende Organ eine Drehbewegung in nur einer
Richtung ausführt. Während in den mit Blockfeldern arbeitenden Anlagen mindestens
zwei
Blockfelder gleichzeitig betätigt werden, von denen das eine am Ort des Impulssenders
in die Sperrstellung, das andere am entfernten Ort in die Freigabestellung gebracht
wird, hat man für die mit Schrittschaltern arbeitenden Anlagen vorgeschlagen, nur
die Freigabestellung durch eine bestimmte größere Zahl von Stromimpulsen herbeizuführen.
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Man ist ferner bestrebt, Blockeinrichtungen so durchzubilden, daß
sie mit einer möglichst geringen Zahl von Leitungen betrieben werden können. So
ist es z. B. erwünscht, bei einer zweigleisigen Bahn die Blockvorgänge für beide
Fahrtrichtungen durch die gleiche Leitung zu übertragen. Derartige Anlagen müssen
aber nicht nur fremdstromsicher sein, sondern es muß auch sichergestellt werden,
daß die beim Blocken in der Anlage fließenden Ströme selbst bei Leitungsbruch, Leitungsberührung,
Erdschluß od. dgl. niemals ein unbeabsichtigtes Ansprechen von Blockapparaten hervorrufen
können.
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Es ist bekannt, zu diesem Zweck Wechselströme verschiedener Frequenz
zu benutzen, an der Empfangsstelle durch elektrische Weichen auszusieben und dem
jeweils in Frage kommenden Teil der Blockeinrichtung zuzuführen. Ferner hat man
vorgeschlagen, für die eine Fahrtrichtung Wechselstrom und für die andere Gleichstrom
zu verwenden und die Ströme am Empfangsort durch je einen Kondensator und eine Drossel
zu trennen. Bekannt ist außerdem die Anwendung verschieden gepolter Gleichstromquellen
zur Mehrfachausnutzung von Blockleitungen, wobei man durch Stromventile oder polarisierte
Relais den betrieblich gefährlichen Strom unterstützt bzw. nicht zur Auswirkung
kommen läßt. Ein anderer Vorschlag zur mehrfachen Ausnutzung von Blockleitungen
geht dahin, einen von Hand oder durch den Zug eingeleiteten Blockvorgang zunächst
zu speichern und ihn erst dann ablaufen zu lassen, nachdem geprüft ist, daß kein
anderer Blockvorgang gleichzeitig stattfindet.
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Die Erfindung bietet ein neues, einfaches Verfahren zur wechselseitigen
Signalübermittlung auf nur einer Leitung bzw. einem Leitungssystem zwischen zwei
oder mehreren örtlich getrennten Stationen. Hierzu wird auf jeder Station eine Umschaltvorrichtung
vorgesehen, die beim Senden in bestimmtem, von Station zu Station verschiedenem
Rhythmus abwechselnd die Sende- und die Empfangseinrichtung mit der Leitung bzw.
dem Leitungssystem verbindet. Diese Maßnahme erlaubt es jeder einzelnen Station,
mit der Aussendung eines Signals, z. B. mit dem Blocken, zu beginnen, unabhängig
davon, ob etwa der gleiche Vorgang auf einer anderen Station zu derselben Zeit eingeleitet
wird oder kurz zuvor eingeleitet worden ist. Infolge des verschiedenen Arbeitstaktes
der Umschaltvorrichtungen erhalten hierbei die Empfänger der gleichzeitig arbeitenden
Stationen einen ausreichenden Teil der für sie bestimmten Sendung, ohne daß sie
unbeabsichtigt auf das ausgesendete Zeichen der eigenen Station ansprechen können.
Die beim Senden abgegebenen Ströme können selbst bei Leitungsstörungen kein unbeabsichtigtes
Ansprechen von Empfangsapparaten bewirken, da bei Stromgabe die eigene Empfangseinrichtung
stets vollkommen abgeschaltet wird. Die Einrichtung gemäß der Erfindung kann zusammen
mit den bekannten Mitteln zur Erzielung der Fremdstromsicherheit, z. B. Pendelschaltungen
in Blockanlagen, verwendet werden, wobei der bisher vorhandene Sicherheitsgrad gegen
Fremdströme erhalten bleibt. Ferner lassen sich zusammen mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung auch die schon bekannten Mittel zur Mehrfachausnutzung der Blockleitungen
anwenden, wodurch die Zahl der übertragbaren Begriffe erhöht wird. Die Anwendbarkeit
der Erfindung ist nicht auf Blockeinrichtungen beschränkt, sie erstreckt sich vielmehr
auch auf Anlagen zur wechselseitigen Signalübermittlung im Eisenbahnsicherungswesen
oder in anderen Anwendungsgebieten, wenn an die Anlagen ähnliche Forderungen wie
an Blockeinrichtungen gestellt werden oder in ihnen ähnliche Betriebsverhältnisse
vorliegen.
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Fig. 1 bis 3 zeigen an einem Beispiel die grundsätzliche Wirkungsweise
von Anlagen gemäß der Erfindung, und zwar stellt Fig. 1 das Schaltbild von zwei
Blockstellen A und B dar. Fig. 2 ist ein Kontaktschaubild der Blockstelle A, Fig.
3 ein Kontaktschaubild der Blockstelle B. jede Blockstelle enthält eine Sende- und
eine Empfangseinrichtung. Die Sendeeinrichtung der Blockstelle A besteht aus dem
Motor 12, der den Induktor 13 antreibt, die Empfangseinrichtung aus einem Schrittschalter
mit polarisiertem Magnetsystem 15. Der Schrittschalter wird durch einen für die
vorliegende Beschreibung unwesentlichen Vorgang innerhalb der Blockstelle selbst
in die Sperrstellung gebracht, später soll er durch Stromimpulse von der Blockstelle
B aus in die Freigabestellung gesteuert werden. Es sei zur einfacheren Darstellung
in der Beschreibung angenommen, daß hierzu wenige Stromimpulse genügen; bei der
praktischen Ausführung wird man die Zahl der Impulse erheblich größer wählen, um
eine ausreichende Fremdstromsicherheit zu erzielen. Da für die entgegengesetzte
Fahrtrichtung eine Betätigung des Schrittschalters 25 der Blockstelle Bin gleicher
Weise notwendig ist, enthalten beide Blockstellen die gleichen Apparate. Sie tragen
in Fig. 1 die gleiche Bezeichnung, jedoch mit anderer erster Ziffer. Außer der Sende-
und Empfangseinrichtung ist in jeder Blockstelle eine Umschaltvorrichtung, z. B.
14, in der Blockstelle A vorhanden, die vom Induktor 13 zweckmäßig mit geregelter
Drehzahl angetrieben wird und aus einem Kontaktwerk, z. B. mit pockengesteuerten
Kontakten oder Schleifringsegmenten, bestehen kann. Die Umschaltvorrichtung 14 kann
entweder mit Kontakt 141 die Sendeeinrichtung oder mit Kontakt 142 die Empfangseinrichtung
mit der Leitung 40 verbinden. Die Kontakte 141 und 142 dürfen sich nicht überdecken,
damit niemals Strom des eigenen Senders in die eigene Empfangseinrichtung eindringen
kann. Da die Umschaltvorrichtung nach dem Senden in einer beliebigen Stellung stehenbleibt,
sind an einer Blocktaste, die während des Sendens gedrückt wird, die Kontakte 112
und 113 vorgesehen, die unabhängig
davon, in welcher Stellung die
Umschaltvorrichtung stehengeblieben ist, in der Ruhelage die Empfangseinrichtung
15 mit der Leitung 4o verbinden und die Sendeeinrichtung davon trennen.
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Aus den Kontaktschaubildern Fig. 2 und 3, in denen ein Strich den
geschlossenen Zustand des Kontaktes bzw. die Stromgabe des Induktors anzeigt, ist
ersichtlich, daß beim Senden der Motorinduktor durch Kontakt iii bzw. 211 der Blocktaste
in Betrieb gesetzt wird und während einer bestimmten, mit notwendig bezeichneten
Zeit in Betrieb bleiben soll, was z. B. durch entsprechende Anweisung des Bedienungspersonals
oder durch Verwendung eines Zeitrelais erzielt werden kann. Hierbei ist der Einfachheit
halber angenommen, daß der Induktor sofort nach dem Einschalten mit der vorgeschriebenen
Drehzahl läuft. Wird die Blocktaste nur auf einer der beiden Stationen gedrückt,
so läßt die Umschaltvorrichtung der sendenden Station während der notwendigen Zeit
die Hälfte der erzeugten Impulse in die Leitung und damit in den Empfänger der Gegenstation
gelangen. Während der anderen Hälfte der notwendigen Zeit ist die eigene Station
durch die Umschaltvorrichtung auf Empfang geschaltet, um ein möglicherweise von
der anderen Station ausgehendes Signal aufnehmen zu können. Betätigen beide Blockwärter
ihre Blocktasten zu gleicher Zeit, so wird jedem Empfänger die Zahl der Impulse
auch durch die Umschaltvorrichtung der eigenen Station beschnitten. Durch den verschiedenen
Schaltrhythmus der Umschaltvorrichtungen und die Wahl eines ausreichenden Wertes
für die notwendige Zeit ist aber sichergestellt, daß jeder Empfänger eine genügende
Zahl von Impulsen erhält. Der ungünstigste Fall ist hierbei die genau gleichzeitige
Betätigung der beiden Blocktasten, wie sie in Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Man
erkennt, daß hierbei der erste bis sechste und neunzehnte bis vierundzwanzigste
Impuls wirkungslos bleiben, da während der Dauer der Impulse i bis 6 beide Stationen
A und B durch Schließen der Kontakte 141 bzw. 241 gleichzeitig als Sender arbeiten
und während der Dauer der Impulse i9 bis 24 gleichzeitig beide Empfänger 15 und
25 durch die Kontakte 142 und 242 mit der Leitung 4o verbunden sind. Während des
siebenten bis zwölften Impulses ist in der Station A weiterhin der Sender 13 auf
die Leitung 40 geschaltet, da Kontakt 141 noch geschlossen bleibt; in der Station
B ist durch Kontakt 242 der Empfänger 25 angeschaltet. Der dreizehnte bis siebenzehnte
Impuls werden von der Station B ausgeschickt, da Kontakt 241 während dieser Zeit
geschlossen ist und den Sender 23 auf die Leitung schaltet. In der Station A ist
gleichzeitig durch Schließen von Kontakt 142 der Empfänger 15 eingeschaltet. Stehen
die beiden Umschaltvorrichtungen bei Beginn des gleichzeitigen Blockens nicht in
den Stellungen, die in Fig. 2 und 3 angenommen sind, so muß man sich eine andere
Stelle der Schaubilder Fig. 2 und 3 zur Prüfung der dann vorliegenden Verhältnisse
an den Anfang gerückt denken. Man erkennt hierbei, daß im allgemeinen Fall einer
der dem Empfänger zugeleiteten Impulse von der Umschaltvorrichtung am Ort des Empfängers
in zwei Teile zerschnitten wird und daher den Empfänger nicht betätigt.
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Ferner kann der erste in den Empfänger gelangende Impuls von voller
Länge dadurch unwirksam bleiben, daB sich der Anker des polarisierten Magnetsystems
15 bzw. 25 bereits in der Lage befindet, in die ihn der Impuls bringen möchte. Dieser
Verlust von zwei Impulsen kann jedesmal bei Beginn des Empfanges einer zusammenhängenden
Impulsserie auftreten. Es ist daher günstig, die zur Auslösung des Empfängers notwendige
Impulszahl möglichst wenig zu unterteilen, d. h. die Schaltfrequenzen der Umschaltvorrichtungen
möglichst niedrig zu wählen. Die notwendige Laufzeit der Sendeeinrichtungen wird
ferner am geringsten, wenn während einer Halbperiode der langsameren Umschaltvorrichtung
eipe oder mehrere volle Perioden der schnelleren Umschaltvorrichtung ablaufen. Unter
einer Periode wird hierbei die Zeit verstanden, die vom Umschaltaugenblick an vergeht,
bis die betreffende Schaltvorrichtung die gleiche Umschaltung in der gleichen Richtung
bei nicht unterbrochenem Lauf nochmals vornimmt. Man wird also zweckmäßig die Periodenzahl
je Laufzeit bei der langsamsten Umschaltvorrichtung gleich i, bei der schnelleren
Umschaltvorrichtung gleich 2 wählen. Man kann aber auch innerhalb der notwendigen
Laufzeit mehrere Schaltperioden der langsamsten Umschaltvorrichtung vorsehen. Ferner
brauchen auch die Zeitabschnitte für Sendung und Empfang nicht gleich lang zu sein,
und die Schaltfrequenzen der Umschaltvorrichtungen können in einem beliebigen anderen
Verhältnis stehen; wesentlich ist nur, daß sie verschieden sind und daß die notwendige
Laufzeit ausreichend lang gewählt wird. Bei der Ermittlung dieser Zeit für eine
praktisch auszuführende Anlage wird man zu der für die Auslösung nötigen Impulszahl
noch einen Zuschlag zum Ausgleich des oben beschriebenen Impulsverlustes und für
etwaige Drehzahlabweichungen der Umschaltvorrichtungen machen; außerdem wird man
auch die Gesamtlaufzeit der Sendeeinrichtungen, z. B. zum Ausgleich der Anlaufzeiten,
etwas größer wählen, als sich theoretisch ergibt.
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Fig. 4 mit den Kontaktschaubildern Fig. 5 für Blockstelle
A und Fig. 6 für Blockstelle B zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung
auf eine Blockeinrichtung für eine viergleisige Strecke in der sogenannten Pendelstromschaltung.
Bei dieser Schaltung, die eine erhöhte Fremdstromsicherheit bietet, gibt der Umschalter
145, 146 den vom Umformer 12, 13 erzeugten Gleichstrom abwechselnd auf die Leitungen
41 und 42, so daB die Spulen der Schrittschalter 25 oder 26 abwechselnd erregt werden
und hierdurch das Schaltorgan weiterbewegen. Die Blockvorgänge für die beiden Gleispaare
werden im vorliegenden Beispiel auf der sendenden Station durch verschiedene Polung
des Generators 13 bzw. 23 unterschieden und auf der empfangenden Station durch Sperrzellen
251, 261 bzw. 15 i, 161 für den
zugehörigen Empfänger ausgewählt.
Die entsprechende Polung, z. B. des Generators 13, geschieht durch die Anlaßrelais
17 und 18. Zieht z. B. das Relais 17 an, so legt es über den Kontakt 174 den Pluspol
des Generators an Erde und verbindet den Minuspol über 175 und den Kontakt 183 des
in Ruhe befindlichen Relais 18 mit der Leitung. Bei Betätigung des Relais i8 wird
die umgekehrte Polarität durch die symmetrisch aufgebaute Schaltung an Erde und
Leitung gelegt. Die vom Umformer 12, 13 angetriebene Umschaltvorrichtung, die abwechselnd
die gesamte Sende- und die gesamte Empfangseinrichtung vom Leitungssystem abtrennt,
besteht z. B. bei der Blockstelle .-i aus den beiden Umschaltern 141, 142 und 143,
144. Um Sicherheit gegen Fehlbeeinflussungen zu erhalten, werden die Umschalter
so ausgeführt, daß 141 und 143 öffnen, bevor einer der Kontakte 142, 144 geschlossen
wird. Mit der ;Umschaltvorrichtung 141 bis 144 kann der Umschalter 145, 146 für
den Pendelstrom konstruktiv vereinigt werden, so daß ein Zwanglauf in der Betätigungsreihenfolge
dieser Kontakte besteht und daher niemals ein ausgesandter Pendelstromimpuls durch
die Umschaltvorrichtung der eigenen Station zerschnitten werden kann.
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In Fig. 4 ist beispielsweise eine Verbesserung gegenüber der Anlage
nach Fig. i gezeigt, die in der selbsttätigen Abschaltung der Umschaltvorrichtung
selbst besteht. Hierdurch ist es möglich, die Kontakte 112 und 113 bzw. 212 und
2i3 der Fig. i wegzulassen, da die Umschaltvorrichtung stets in der gleichen Stellung
stehenbleibt und daher bei Stillstand selbst die Anschaltung der Empfangseinrichtung
und die Abschaltung der Sendeeinrichtung vornehmen kann. Man könnte die Umschaltvorrichtungen,
die stets ihren Lauf aus der gleichen Grundstellung beginnen, so bauen, daß sie
während ihrer ersten Halbperiode auf Empfang stehen. Dann braucht aber während dieser
Halbperiode der Umformer bzw. Impulsgeber nicht zu laufen, da Impulse nicht ausgesandt
werden. Es kann daher bei jeder Umschaltvorrichtung die erste Halbperiode an der
notwendigen Zeit gespart werden, so daß jede Station sofort mit Senden beginnt.
Vorausgesetzt ist hierbei, daß der Blockwärter nicht zwei Betätigungen unmittelbar
hintereinander vornimmt. Die wirksame Betätigung der Blocktaste kann man auf bekannte
Art von der erfolgten Durchfahrt des Zuges abhängig machen und somit bei einer zweigleisigen
Strecke die zweimalige Ingangsetzung der Umschaltvorrichtung unmittelbar nacheinander
verhindern. Im vorliegenden Beispiel der viergleisigen Strecke kann dies durch entsprechende
Anweisung der Blockwärter oder durch eine zusätzliche Schaltungsmaßnahme, die hier
als unwesentlich weggelassen ist, geschehen.
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Die Schaltvorgänge beim Anlassen und Stillsetzen des Umformers und
der Umschaltvorrichtung seien für die Blockstelle A, Anlaßrelais 17 kurz erläutert.
Bei der Durchfahrt des von rechts auf dem betreffenden Gleis kommenden Zuges schließt
sich der Kontakt i i i i. Der Blockwärter schaltet mit der Blocktaste ioi das Relais
17 an, das mit 172 den Umformer in Gang setzt und seinen Selbstschlußkontakt 171
schließt. Der Umformer beginnt zu laufen, und die Umschaltvorrichtung macht über
147 das Relais 17 von der Blocktaste unabhängig, die der Blockwärter nun loslassen
kann. Nach dem Anlaufvorgang trennt die Umschaltvorrichtung mit den Kontakten W
bis 14.4 die Empfänger vom Leitungssystem und legt die Sendeeinrichtung daran. Nach
der notwendigen Laufzeit, die hier nur eine halbe Schaltperiode der Einrichtung
nach Fig. i und 2 beträgt, trennt sie mit 147 das Relais 17 ab, das nun mit 172
den Umformer stillsetzt. Durch die Kontakte 142 und 144 ist gleichzeitig die Empfangseinrichtung
wieder mit der Leitung verbunden worden. Während des Umformerlaufes ist der Kontakt
i i i i selbsttätig geöffnet worden, so daß eine erneute Einschaltung erst nach
Durchfahrt des nächsten Zuges möglich ist. In der Blockstelle B spielen sich beim
Drücken einer Blocktaste entsprechende Vorgänge ab, jedoch ist hier die Laufzeit
der Umschaltvorrichtung größer, da die erste fortfallende Halbperiode nur halb so
lang ist wie bei der Blockstelle .-?.
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Eine weitere Verbesserung der beschriebenen Einrichtungen, welche
die Empfänger auch gegen das Ansprechen auf Fremdströme über Isolationsfehler aus
der eigenen Sendeeinrichtung schützen würde, ist die Erdung der Kontaktstellen i42
und 242 in Fig. I sowie 142, 144, 242, 244 in Fig. 4, sobald der zugehörige Gegenkontakt
des betreffenden Umschalters geschlossen ist. Die Erdung wäre durch zusätzliche
Kontakte der Umschaltvorrichtung zu bewirken.
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Der Erfindungsgedanke läßt sich auch auf Anlagen mit mehr als zwei
an die gleiche Leitung angeschlossenen Stationen anwenden. Es ist hierzu nur notwendig,
dafür zu sorgen, daß niemals an der gleichen Leitung liegende Stationen die gleiche
Schaltfrequenz der Umschaltvorrichtung benutzen und daß die notwendigen Zeiten entsprechend
den obigen Überlegungen gewählt werden. Am übersichtlichsten werden die Verhältnisse,
wenn die Schaltfrequenzen der einzelnen Stationen wie I : 2 :4: ... gewählt werden.