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Einrichtung für die Fernüberwachung und -steuerung von zwischen zwei
Endlagen verstellbaren Vorrichtungen, wie Weichen, Signalen, Fahrsperren u. dgl.
Die Erfindung betrifft eine induktive Fernüberwachungs- und -steuereinrichtung,
insbesondere für Weichen, Signale, Fahrsperren und ähnliche Eisenbahnsicherungsanlagen,
die durch Fernstellvorrichtungen gesteuert werden.
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In Verbindung mit den Fernstellvorrichtungen werden gewöhnlich für
Überwachung der verschiedenen Betriebsstellungen und bei elektrischer Umstellung
auch zum Abschalten der Motorstellströme Kontakte vorgesehen. Auf diese soll bei
der Erfindung verzichtet werden. Darüber hinaus sollen auch die Nachteile der bisher
bekanntgewordenen induktiven Überwachungseinrichtungen vermieden werden. Diese bestehen
hauptsächlich darin, daß für die Endlageüberwachung zwei Transformatoren mit mechanisch
bewegbaren Ankern vorgesehen sind, durch welche meistens gegensinnig wirkende Wechselflüsse
in der Weise gesteuert werden, daß zur Kennzeichnung der Plus- oder der Minusstellung
einer Weiche an dem einen oder anderen Transformator der in der Laufstellung bestehende
Luftspalt stark verringert bzw. beseitigt wird. In den Sekundärwicklungen entstehen
dadurch verschieden große Spannungen entgegengesetzter Phasenlage. Im überwachungsstromkreis
wird hierbei zur Beschränkung der Kabeladerzahl und zur
Vermeidung
von Kontakten für die Sekundärwicklungen eine Reihenschaltung vorgesehen, so daß
auf das im Stellwerk angeordnete Überwachungsrelais stets nur die sekundäre Spannungsdifferenz
wirkt.
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Demgegenüber ist gemäß der Erfindung eine derartige Einrichtung für
die Fernüberwachung und -steuereng von zwischen zwei Endlagen verstellbaren Vorrichtungen
durch mechanische Beeinflussung magnetischer Flüsse von der verstellbaren Vorrichtung
aus vorgesehen, daß in den beiden Endlagen die Sekundärspule eines Transformators
mit der einen oder anderen von zwei Primärwicklungen magnetisch gekoppelt ist, derart;
daß in den Endlagen in der Sekundärwicklung Ströme entgegengesetzter Phasenlage
induziert werden.
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Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß bei Abweichungen
von den Endlagen, also während des Stellvorgangs und bei Endlagestörungen, z. B.
Auffahren der Weiche, die beiden Primärwicklungen untereinander gegensinnig magnetisch
gekoppelt sind, derart, daß ihre Gesamtimpedanz verringert und die Stromstärke des
sie durchfließenden Stromes erhöht wird.
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Vorteilhaft ist hierbei im Vergleich zu den bisher bekanntgewordenen
Einrichtungen die Anordnung von nur einer Sekundärspule, deren Spannung im vollen
Betrag im sekundären Überwachungsstromkreis wirkt. Außerdem ist es praktisch ausgeschlossen,
daß durch den Wechselfluß der jeweils entkoppelten Primärwicklung auf den Wechselfluß,
der mit dem Überwachungsstrom verkettet ist, eine schwächende Wirkung ausgeübt wird,
wenn er sich vom Koppelstück, z. B. einem Drehanker, aus in dem von ihm durchflossenen
Teil des magnetischen Kreises des Überwachungsflusses in zwei gegensinnige Teilflüsse
zerlegt.
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Ferner ist es zweckmäßig, im primären Überwachungsstromkreis ein derartiges
Verhältnis zwischen der Impedanz und dem Wirkwiderstand vorzusehen, daß beim Kopplungswechsel
aus einer der beiden Betriebsendlagen in die Laufstellung der primäre Überwachungsstrom
sich nicht nur in seiner Phasenlage ändert, sondern auch in seinem absoluten Betrage
auf das mehrfache seines Endlagewertes ansteigt, um bei Weichen durch das Auffahren
eine elektromagnetische, elektrothermische oder sonstige Auffahrkontrollvorrichtung,
die entsprechend abgestimmt sein muß, ansprechen zu lassen. Auf die Anwendung von
Antriebskontakten kann verzichtet werden, wenn die auf die Motor feldwicklungen
wirkende Stellspannung nach denn Erreichen der jeweils erstrebten Endlage durch
Ansprechen eines von der Sekundärwicklung gespeisten Überwachungsrelais oder eines
besonderen Hilfsrelais abgeschaltet wird. Außerdem lassen sich die sonst für das
Hinundherstellen erforderlichen doppelten Stelleitungen durch einfache ersetzen,
weil für die Änderung der Motordrehrichtung ein Phasenwechsel durch Umschaltkontakte
im Hebelwerk genügt. Um mit wenigen Kabeladern zwischen dem Stellwerk und der ferngesteuerten
Einrichtung auszukommen, ist es hierbei zweckmäßig, den primären und den sekundären
Überwachungsstrom: über eine gemeinsame Leitung zu führen.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt.
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Abb. i zeigt einen Überwachungstransformator, welcher aus einem dreipoligen
Stator St und einem zweipoligen Drehanker A besteht. Auf den Polen des Stators
St sind die beiden Primärwicklungen Pp, Pm mit gleichen Abmessungen und die
Sekundärwicklung So angebracht. Je nach der Stellung des Drehankers A besteht eine
magnetische Kopplung zwischen Pp und So in der Grundstellung, Pin und
So in der umgelegten Stellung oder Pp und Pin in der Laufstellung
des Antriebes der ferngesteuerten Einrichtung. Es ist hierbei vorausgesetzt, daß
:der Übergang aus der einen in die andere Stellung, wie es üblich ist, stets bei
Beginn oder am Ende einer Stellbewegung erfolgt. Für die Ausführung ist es an sich
belanglos, ob die beiden Primärwicklungen in Reihen- oder Parallelschaltung angeschlossen
werden. Für die Wirkung ist lediglich ihre gegensinnige Schaltung entscheidend.
Hierdurch ergibt sich, daß bei der in Abb. i dargestellten Grundstellung der induzierte
Sekundärstrom praktisch die entgegengesetzte Phasenlage hat wie der Strom, der bei
der Kopplung der Sekundärwicklung So mit der Primärwicklung Pin entsteht. Es folgt
auch aus der Zeichnung, daß in der jeweiligen Überwachungslage die entkoppelte Primärwicklung
(in Abb. i z. B. Pzn) infolge des großen Luftspaltes zum Drehanker A nur einen sehr
geringen Fluß Os erzeugt, der sich dann .in dem von ihm durchlaufenen Teil des magnetischen
Kreises des Flusses fu des Überwachungsstromes in zwei gegensinnige Teilflüsse Os
2 und Os 12' zerlegt und deshalb auf den sekundären Überwachungsstrom ohne Einfluß
bleibt. Außerdem ist zu erkennen, daß durch die gegensinnige Schaltung der Primärwicklungen
Pp, Pm in der Laufstellung, in welcher der Drehanker A die beiden Pole mit den Wicklungen
Pp, Pm miteinander verbindet, nicht nur die Sekundärwicklung So flußfrei
und damit spannungsfrei ist, sondern daß durch die gegenseitige Aufhebung der Primärflüsse
im primären Überwachungsstromkreis die induktiven Blindwiderstände ausfallen und
nur noch Ohmsche Widerstände bestehen. Um die hiermit verbundenen Änderungen der
Phasenlage und der absoluten Beträge der Stromvektoren auf einfache Weise zur Störungsanzeige
und im besonderen bei Weichenschaltungen auch zur Auffahrkontrolle zu benutzen,
sind also nur entsprechend dem gewünschten Größenverhältnis zwischen dem Endlageüberwachungs-
und dem Auffahrkontrollstrom die Wicklungen Pp, Pm zu bemessen.
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In Abb. :2 ist die beispielsweise Anwendung der in Abb. i gezeigten
Überwachungseinrichtung in Verbindung mit einer besonders für Weichen geeigneten
Drehstromschaltungsanordnung gezeigt.
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Es bedeuten darin R, S, T die Speiseleiter eines Drehstromnetzes,
i bis 5 die Kabeladern, Si i, Sie,
Si 3 Sicherungen, W i,
W:2 von Hanid; elektrisch
oder sonstwie gesteuerte Weichenstellkontakte,
Wü, W:2 die Wicklungen eines dreistelligen Zweiphasenmotorrelais für die Endlageüberwachung
des Weichenantriebes (Weichenüberwachungsrelais), Ü I, ü2, ü3 Kontakte des
Weichenüberwachungsrelais, s i, s2, s3 Springschaltkontakte, die bei Wechsel
der Weichenstellkontakte schließen bzw. wechseln und beim Wiederansprechen des Weichenüberwachungsrelais
Wü, W 2 wieder in die dargestellte Grundstellung zurückgehen, H eine Auffahrkontrollvorrichtung,
die nach dem Auslösen mit dem Kontakt h das Weichenüberwachungsrelais Wü,
W 2 abschaltet, F i, F2, F 3
die Phasenwicklungen eines Drelistromasynchronmotors,
Pp, Pm die Primärwicklungen und So die Sekundärwicklung eines im Weichenantrieb
angeordneten Überwachungstransformators.
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Der zwischen den Wicklungen Pp, Pm, So gezeigte Doppelpfeil
zeigt an, welche der Spulen magnetisch fest gekoppelt sind, d. h. wie der Drehanker
eingestellt ist.
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Bei der in Abb. 2 gezeigten Grundstellung fließt Plusüberwachungsstrom
im Primärkreis T, Si 3, 3,
Pm, Pp, q., s3, H, S und im Sekundärkreis
So, q., Wü, 5, So. Da die Sekundärwricklung So mit der Primärwicklung
Pp gekoppelt ist, so ist der Anker des Weichenüberwachungsrelais Wü,
W 2 in die Plusüberwachungsanlage bewegt. Um die Weiche umzustellen, müssen
die Weichenstellkontakte W i, W 2 gewechselt werden. Hierdurch schließen die Springschaltkontakte
s i, s2. Gleichzeitig wechselt der Springschaltkontakt s3, durch welchen dieAuffahrkontrollvorrichtung
H und der primäre Überwachungsstrom abgeschaltet werden. Durch den selbsttätigen
Rückfall des Ankers des Weichenüberwachungsrelais Wü, W2 in die Störungslage
(Mittellage) schließen die Kontakte ü i, Ü:2, welche die Stellspannung an die Motorfeldwicklungen
F i, F2, F 3 legen. Der Überwachungskontakt ü 3 hat nur den Zweck, den selbsttätigen
Ankerabfall am Weichenüberwachungsrelais Wü, W2 zu erzwingen. Durch Anlaufen
des Motors über den Steilstromkreis
wird die Sekundärwicklung So spannungsfrei, weil der Drehanker die beiden gegensinnigen
Primärspulen Pp, Pm magnetisch koppelt. Nach Beendigung der Umstellung koppelt der
Drehanker A des Überwachungstransformators die Primärwicklung Pm mit der Sekundärwicklung
So, so daß ein Strom mit entgegengesetzter Phasenlage als in Abb. 2 erzeugt
wird, welcher den Anker des Weichenüberwachungsrelais Wü, W 2 mit einem entsprechend
gerichteten Drehmoment in die Minusüberwachungslage bewegt. Hierdurch öffnen die
Überwachungskontakte ü i, ü2 und die Springschaltkontakte s i, s2, so daß
die Steilspannung wieder abgeschaltet ist. Auch die Kontakte ü3, s3 gehen dabei
wieder in die in Abb.2 gezeigte Grundstellung zurück. Die Überwachungsstromkreise
in der Minusstellung sind die gleichen wie bei Plusstellung der Weiche. Der eine
eindeutige überwachung der beiden Endlagen kennzeichnende Unterschied liegt nur
in der Phasenlage des sekundären Überwachungsstromes. Wird die Weiche aus der Stellung
nach Abb.2 aufgefahren, so steigt durch die Kopplung der beiden Wicklungen Pp, Pnc
der absolute Betrag des primären Stromvektors und die Auf fahrkontrollvorrichtung
H spricht an und schaltet das ohnehin in seiner überwachungswicklung Wü stromlos
gewordene Weichenüberwachungsrelais auch an seiner lokal gespeisten Wicklung W 2
ab. Würde anstelle des Zweiphasenrelais für die Überwachung der Endlagen der Weiche
nur ein dreistelliges Einphasenrelais angewandt, so müßte der Kontakt h im sekundären
Überwachungsstromkreis angeordnet werden, z. B. zwischen der Relaiswicklung und
der Kabelader 5.
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Die in Abb.3 gezeigte Weichenschaltung hat eine grundsätzlich gleiche
Wirkung. Lediglich in der Steuerung der Springschaltkontakte sl bis sq. besteht
ein Unterschied; für -deren Betätigung ist ein mit zwei Wicklungen Sü, S2 versehenes
Hilfsrelais vorgesehen. Während des Wechsels der Weichenstellkontakte wird über
w3 die WicklungS2 erregt, durch welche die Springschaltkontakte s i bis sq. in die
Arbeitsstellung gehen und nach beendeter Umstellung des Antriebes die Wicklung Sü
erregt, durch welche wieder die Grundstellung zustand-e, kommt. Während der Umstellung
des Weichenantriebes bleibt hierbei das Weichenüberwachungsrelais Wü,
W 2 durch den Kontakt sq. abgeschaltet.