Sicherheitsanlage für Schienenfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsanlage für Schienenfahrzeuge.
Bei der wegabhängig arbeitenden Sicherheitsfahr- anlage nach der deutschen Patentschrift Nr. 1042633 werden bei Unaufmerksamkeit des Lokomotiv führers eine Anzeige, ein Signal bzw. eine Zwangs bremsung ausgelöst, indem die von einem auf der Radachse sitzenden Impulsgeber gegebenen elektri schen Impulse in einer Überwachungsstelle summiert werden und nach einer gewissen Wegstrecke die Aus lösung des gewünschten Vorgangs bzw. der ge wünschten Vorgänge steuern.
Die bekannten Geräte sind mit mechanisch bzw. elektromechanisch gesteuerten Bauteilen ausgerüstet, und es dient beispielsweise als Impulsgeber ein auf der Radachse des Fahrzeuges angeordneter Impuls kontakt, der einen Gleichstromkreis steuert. Auch die Summierung der Impulse wird in einem elektro magnetisch gesteuerten Impulsspeicher vorgenom men, der bei jedem Impuls einen Schritt weiter ge schaltet wird und bei Erreichen einer bestimmten Schrittzahl.- einen Kontaktsatz steuert, der den ge wünschten Vorgang auslöst.
Wenn sich auch diese Geräte in der Praxis be währt haben, so sind doch Verschleisserscheinungen an den beweglichen Teilen und insbesondere am Impulsgeber nicht zu vermeiden, und die Forderung nach höchster Betriebssicherheit lässt den Wunsch aufkommen, eine solche Anlage weitgehend ohne dem Verschleiss ausgesetzte, bewegliche Teile aufzu bauen. Dieses Ziel wird gemäss der Erfindung da durch erreicht, dass als Impulsgeber ein Wechsel stromgenerator, beispielsweise ein Tachometergene- rator dient, in dessen Stromkreis ein Gleichrichter eingeschaltet ist, der als Impulse dienende Halb wellen liefert. Bewegliche, dem Verschleiss ausge- setzte Teile lassen sich auf diese Weise beim Impuls geber weitgehend vermeiden.
Die als Impulse dienenden Halbwellen der Wech- selspannung des Generators, die gegebenenfalls noch in Rechteckimpulse umgewandelt werden könnten, könnte man an sich unmittelbar dem Summierwerk zuführen und durch dieses in der bisherigen Weise weiterverarbeiten lassen. Dadurch wäre jedoch der erstrebte Erfolg nur zum Teil erreicht, weil dem Verschleiss ausgesetzte Teile auch im Summierwerk vorhanden sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung sieht daher als Summierwerk eine elektronisch gesteuerte Einrichtung mit mehreren hintereinander geschalteten Stufen vor, von denen jede Stufe nur auf Impulse einer bestimmten Polarität anspricht und diese in abwechselnd einander folgende Impulse ungleichnamiger Polarität umwandelt, wobei die letzte Stufe den gewünschten Vorgang auslöst.
Durch die Hintereinanderschaltung mehrerer Stufen der ge nannten Art kann eine Speicherurig erreicht werden, da jeweils nur der zweite Impuls an die nächste Stufe weitergegeben wird und somit jeder vierte Im puls die zweite Stufe, jeder achte Impuls die dritte Stufe, jeder sechzehnte die vierte usf. passiert, so dass beispielsweise bei sieben Stufen erst nach 2' Impulsen eine Steuerung erfolgt.
' Die einzelnen Stufen einer solchen elektronischen Speichereinrichtung können aus Schaltungsanord nungen mit zwei stabilen Zuständen (Kippanord- nungen) bestehen, die bei Zuführung von Impulsen gleicher Polarität ihren Zustand ändern (umkippen) und dabei Impulse ungleichnamiger Polarität er zeugen.
Da die Auslösung der zu steuernden Vorgänge nach einer bestimmten Wegstrecke erfolgen soll, wird die Anzahl Umdrehungen und damit die Impuls- zahl, bei der die Auslösung zu erfolgen hat, vom Raddurchmesser abhängig, und es wird in der Praxis nur in seltenen Fällen eintreten, dass diese Grössen so einander angepasst sind, dass jeweils für die Aus lösung eine Impulszahl erreicht wird, die eine Po tenz von 2 darstellt.
Man kann aber mit für die Pra xis ausreichender Genauigkeit als Mass für die Weg strecke bei gegebenem Raddurchmesser eine Impuls zahl wählen, die eine Summe von zwei oder mehr, jeweils Potenzen von 2 darstellenden Summanden ist, und wird hierbei in der Regel mit vier Summan den auskommen.
Ordnet man daher der Speicherein richtung eine Prüfeinrichtung zu, die eine der An zahl der zu bildenden Summanden entsprechende Anzahl von Prüfelementen besitzt, von denen jedes mit dem Ausgang einer Stufe der Speichereinrichtung verbindbar ist und deren Kippzustand überprüft, kann man erreichen, dass die Auslösung des ge wünschten Vorganges nur dann - erfolgt; wenn be stimmte, entsprechend den zu bildenden Summanden ausgewählte Stufen der Speichereinrichtung einen be stimmten Kippzustand aufweisen. Hierbei können als Prüfelemente sogenannte Tor-Schaltungen dienen, die z.
B. in einer der zu bildenden Summanden ent sprechenden Anzahl parallel zueinander geschaltet sind. Diese Tor-Schaltungen kann man wiederum zu einem Mehrfachtor zusammenfassen, indem bei spielsweise bei einer Ausführungsform mit Transisto ren eine der Anzahl der zu -bildenden Summanden entsprechende Zahl von Dioden, beispielsweise Zener-Dioden, von- denen jede mit dem Ausgang einer Stufe der Speichereinrichtung verbindbar ist,
parallel zueinander geschaltet und diese Parallel schaltung in Reihe mit einem Widerstand gelegt wird, der im Steuerkreis eines- -Transistors liegt, der- un mittelbar oder mittelbar den auszulösenden Vorgang steuert.
In der Zeichnung ist eine Sicherheitsfahranlage gemäss der deutschen Patentschrift Nr. 1042633 in der abgewandelten Art gemäss der Einrichtung als Beispiel mit den zum Verständnis notwendigen Tei len dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau schematisch, =Fig. 2 ein Schaltschema mit dem Schaltungsauf bau- des in Fig. 1 mit gestrichelten Linien eingerahm ten Teiles,
Fig. 3 ein Schaltschema mit der Schaltungsanord nung einer Stufe der Speichereinrichtung und Fig. 4 ein Schaltschema mit der Schaltungsanord nung einer Prüfeinrichtung für vier Summanden.
. Die in Fig. 1 in ihrem prinzipiellen Aufbau dar gestellte Sicherheitsfahranlage umfasst den Impuls geberteil 11 (mit gestrichelten -Linien eingerahmt), die Speichereinrichtung 12 und die Prüfeinrichtung 13.
In dem Impulsgeberteil 11 wird die von dem auf der Radachse 14 'des Schienenfahrzeuges angeordne ten Wechselstromgenerator 15, - der der üblicher weise vorhandene Tachometergenerator sein kann gelieferte sinusförmige Wechselspannung in der Um formerstufe 16 in Rechteckimpülse -umgeformt, in- dem zuerst die Wechselspannung gleichgerichtet und dann die dadurch erzeugten Halbwellenimpulse in Rechteckimpulse umgewandelt werden.
Hierzu kann die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung die nen, die zwei Transistoren mit den zugehörigen Schaltelementen und einen Gleichrichter umfasst und an ihrem Ausgang Rechteckimpulse liefert, deren Zahl der Zahl der von dem Wechselstromgenerator nach der Gleichrichtung gelieferten Halbwellen ent spricht.
Die von diesem Impulsgeberteil 11 gelieferten Impulse werden dann der ersten von sieben voll ständig gleichmässig aufgebauten Stufen der Spei chereinrichtung 12 zugeführt, die die Speicherstufen 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 umfasst. Jede dieser Stu fen weist den in Fig. 3 dargestellten Aufbau auf und besitzt in ihrem Eingangskreis einen Gleichrichter 25 bzw. 26, 27, 28, 29, 30, 31, der sie für positive Im pulse unempfindlich macht, indem er diese kurz- schliesst. Der Gleichrichter 25 ist, wie aus Fig. 3 er sichtlich ist, über je einen Kondensator 32 bzw.
33 mit den Basen zweier Transistoren 34 und 35 ver bunden, von denen sich nach dem Schliessen des Kontaktes 36 der eine 34 in gesperrtem und der an dere 35 in leitendem Zustand befindet. Wird über den Kondensator 37 ein negativer Impuls zugeführt, - positive werden, wie bereits gesagt wurde, durch den Gleichrichter 25 kurzgeschlossen - so gelangt dieser über die Kondensatoren 32 und 33 an die Basen beider Transistoren 34 und 35. Dadurch wird der Transistor 34 leitend und der Spannungsabfall am Widerstand 38 erhöht, so dass über den Konden sator 39 und den Widerstand 40 der Transistor 35 aus dem leitenden Zustand in den gesperrten Zu stand versetzt wird.
Es ist also jetzt der Transistor 34 leitend und der Transistor 35 gesperrt, also die Stufe aus dem einen stabilen Zustand in den ande ren gekippt. Ein weiterer negativer Impuls am Ein gang der Stufe macht über den Kondensator 33 wie derum den Transistor 35 leitend, wodurch der Span nungsabfall am Widerstand 41 erhöht und über den Kondensator 42 und den Widerstand 43 der Tran sistor 34 wieder in den Sperrzustand versetzt wird.
Bei jedem Hinkippen entstehen am Ausgang der Stufe, also am Kollektor des Transistors 35, positive und beim Zurückkippen negative Impulse, die der nächsten Stufe zugeführt werden, so dass, da zum Steuern jeder Stufe nur negative Impulse dienen, eine Untersetzung von 2 : 1 pro Stufe eintritt und also nur jeder zweite negative Impuls an die nächste Stufe weitergegeben wird. Die ganze Einrichtung speichert also bei n Stufen bis<I>zu 2n</I> Impulse, d. h. bis 7 Stufen 128 Impulse.
Stehen - was wohl nur als Zufall anzusehen -ist der Raddurchmesser und die Wegstrecke, mach der die Auslösung erfolgen soll, in einem solchen Verhältnis zueinander, dass für die Auslösung eine Impulszahl erreicht wird, die eine Potenz von 2 dar stellt, so kann an diese Stufe unmittelbar ein Relais, beispielsweise das Relais 17 in Fig. 1, angeschlossen werden, das den gewünschten Vorgang auslöst.
In der Regel wird jedoch die bei gegebenem Raddurch messer als Mass für die Wegstrecke sich ergebende Impulszahl von diesem Ausnahmefall abweichen, aber mit für die Praxis ausreichender Genauigkeit als Summe von zwei oder mehr Potenzen von zwei darstellbar sein, so dass also eine Anpassung der erfindungsgemässen Vorrichtung an alle vorkommen den Raddurchmesser möglich ist. Eine für die Praxis ausreichende Genauigkeit erreicht man hierbei in der Regel bereits bei einer Aufteilung der Impulszahl in vier Summanden, von denen jeder eine Potenz von 2 darstellt.
Um für die Summandenbildung die verschieden sten Kombinationsmöglichkeiten zu haben, ist die Speichereinrichtung 12 mit einer Prüfeinrichtung 13 über eine Verbindungseinrichtung 44 verbunden, die beispielsweise mehrere Schalter enthalten kann, durch die der Ausgang jeder der Stufen 18 bis 24 der Speichereinrichtung mit einem der Prüfelemente 45, 46, 47, 48, deren Zahl der Zahl der zu bildenden Summanden, also im vorliegenden Fall vier, ent spricht, verbindbar ist.
Diese Prüfelemente, die den Kippzustand bestimmter, entsprechend der zu erzie lenden Impulszahl ausgewählter Stufen überprüfen, können an sich nach Art der bekannten Tor-Schal- tungen ausgeführt und mit ihren Ausgängen parallel geschaltet sein.
Man kann sich jedoch zur Einspa rung von Schaltelementen zweckmässigerweise der in Fig. 4 dargestellten Anordnung bedienen, bei der als Prüfelemente entsprechend der zu bildenden Anzahl von Summanden vier Zenerdioden 49, 50, 51, 52 in Verbindung mit einem Widerstand 53 vorgesehen sind, der den Transistor 54 nur bei einem bestimm ten Kippzustand der ausgewählten Stufen der Spei chereinrichtung 12 in seinen Sperrzustand gelangen lässt, bei dem über den Widerstand 55, die Diode 56 und den Widerstand 57 der Transistor 58 in leiten den Zustand versetzt wird, so dass das Relais 59 an spricht und den gewünschten Vorgang auslöst.
Dies ist bei dem dargestellten Beispiel nur dann der Fall, wenn die Basis des Transistors 54 keine negative Spannung erhält.