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Patent Searching and Data


Title:
MESHED TRACK CIRCUIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/083281
Kind Code:
A1
Abstract:
In a meshed track circuit, there is the risk of rail failures (SB) being masked by the meshing. The invention provides that the meshings are implemented via inductors (Dr1, Dr2), which are of a low impedance for the traction reverse current, but which are of a high enough impedance for the signal current of the relevant track circuit such that a faulty response of the track circuit receiver (E) in the instance of a broken rail (1) is no longer possible via an additional zero conductor (N). An individual adaptation of the filter characteristics of the transducers to the signal frequencies of the track circuits is not necessary. The transducers are of a significant broadband that permits them to considerably attenuate the signal frequencies of all track circuits of a railway system adequately.

Inventors:
BOHLMANN PEER
RASCHKE BERND
Application Number:
PCT/DE2001/000945
Publication Date:
November 08, 2001
Filing Date:
March 07, 2001
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
B61L1/20; B61L23/04; (IPC1-7): B61L23/04; B61L1/20
Foreign References:
US4389033A1983-06-21
GB218826A1924-07-17
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Claims:
Patentansprüche
1. Vermaschter Gleisstromkreis zum Führen von Traktionsrück strömen und demgegenüber höherfrequenten Signalströmen, wovon letztere zum Erkennen des Freiund Besetztzustandes des Gleisstromkreises und zum Erkennen von Schienenunterbrechun gen dienen, mit mindestens einem zusätzlichen NullLeiter, der mit der NullSchiene des Gleisstromkreises in Abständen niederohmig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die NullSchiene (1) des Gleises in vorgegebenen Abstän den über Drosseln (DR1, Dr2) mit dem mindestens einen Null Leiter (N) verbunden ist, wobei jede Drossel für die Grundfrequenz des Triebrückstromes niederohmig, für die Frequenzen der in den Gleisstromkreisen verwendeten Signalströme dagegen hochohmig und im übrigen so ausgelegt ist, dass sie die Triebrückströme zu führen in der Lage ist und dass die Drosselwicklung (3) aus mindestens einem in meh reren Windungen geführten Leiter (33) besteht und vorzugswei se mehrere ferromagnetische Kerne (7) aufweist, die die Wick lung radial umfassen.
2. Vermaschter Gleisstromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (33) aus einer Kupferoder Aluminiumlegie rung besteht.
3. Vermaschter Gleisstromkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (33) als CuSeil ausgeführt ist.
4. Vermaschter Gleisstromkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in mehreren Windungen verlegte CuSeil (33) der Drosselwicklung (3) mit mehreren Kabelbindern (4,5) in sich formstabil festgelegt ist.
5. Vermaschter Gleisstromkreis nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine ebene Grundplatte (8) vorgesehen ist, an der die Drosselwicklung (3) und die ferromagnetischen Kerne (7) fest gelegt sind.
6. Vermaschter Gleisstromkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einzelne der Kabelbinder (5) an der Grund platte (8) festgelegt sind.
7. Vermaschter Gleisstromkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ferromagnetischen Kerne (7) jeweils aus mehreren Teilen (71 bis 74) bestehen, von denen mindestens ein Teil (71) mitteloder unmittelbar auf einer Grundplatte (8) auf liegt und die zugehörige Drosselwicklung (3) mindestens par tiell von der Unterseite und/oder der Innenund/oder Außen seite umgreift, dass die übrigen Kernteile (72 bis 74) unter Umschließung der Drosselwicklung auf den erstgenannten Kernteilen (71) und/oder der Grundplatte aufliegen und dass die so gebildeten Kerne (7) über Spannelemente (76, 77) an der Grundplatte festgelegt sind.
8. Vermaschter Gleisstromkreis nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ferromagnetischen Kerne (7) mindestens jeweils einen Luftspalt aufweisen.
9. Vermaschter Gleisstromkreis nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (76,77) als Spannschrauben ausgebil det sind.
10. Vermaschter Gleisstromkreis nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (8) ein topfartiges Gehäuse (11) für die Aufnahme der Drosselwicklung (3) und der ferromagnetischen Kerne (7) verschließt.
11. Vermaschter Gleisstromkreis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) mit einer umlaufenden Dichtung (12) zur Anlage der Grundplatte (8) versehen ist.
12. Vermaschter Gleisstromkreis nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (8) und/oder das Gehäuse (11) aus einem metallischen Werkstoff bestehen.
13. Vermaschter Gleisstromkreis nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsenden (23) der Drossel über metallische Bolzen (20) von außerhalb des Gehäuses (11) elektrisch zu gänglich sind, wobei die Bolzen die Grundplatte (8) über dort eingesetzte isolierende Buchsen (22) durchdringen.
14. Vermaschter Gleisstromkreis nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (8) mit einer von außen zugänglichen Er dungsklemme (32) versehen ist.
15. Vermaschter Gleisstromkreis nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (8) auf ihrer Außenseite mit einem ange schrauben Aufnahmezapfen (40) zum Anbau an einen gleisseiti gen Gehäusefuß versehen ist.
16. Vermaschter Gleisstromkreis nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der im Gehäuseinneren verbliebene Freiraum durch eine Vergussmasse oder einen Montageschaum aufgefüllt ist.
Description:
Beschreibung Vermaschter Gleisstromkreis Die Erfindung bezieht sich auf einen tonfrequenten vermasch- ten Gleisstromkreis nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein derartiger Gleisstromkreis ist aus der DE 32 35 283 C2 bekannt.

Dort wird das Problem einer ausbleibenden Belegtmeldung eines vermaschten Gleisabschnittes mit gebrochener Nullschiene (galvanische Trennung) angesprochen. Diese kann verursacht werden, wenn der üblicherweise in der Null-Schiene fließende Signalstrom über einen mit der Null-Schiene vermaschten zu- sätzlichen Null-Leiter zum jeweiligen Signalempfänger gelangt und diesen in der Arbeitsstellung hält.

Fehlerhaften Freimeldungen eines Gleisabschnittes werden da- durch verhindert, dass die Empfänger des Gleisstromkreises das zur Frei-und Besetztmeldung eingespeiste Wechselfre- quenzsignal detektieren, wobei die Freimeldung des Gleisab- schnittes dann davon abhängig gemacht ist, dass sowohl die Spannung als auch der Strom des Wechselfrequenzsignals vorge- gebene Werte überschreitet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen vermaschten Gleisstromkreis nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so auszubilden, dass bei Schienenbruch mit galvanischer Tren- nung eine Belegtmeldung des Gleisstromkreises erfolgt, d. h. ein Schienenbruch auch in der Erdschiene erkannt wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des An- spruches 1. Durch die Verwendung von nur für den Signalstrom

hochohmigen Drosseln in den Vermaschungen einer Null-Schiene wird erreicht, dass über den oder die zusätzlichen Null- Leiter nur noch geringste Gleisströme ungewollt zum Gleis- stromkreisempfänger gelangen können. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen vermaschten Gleisstromkreises besteht darin, dass die verwendeten Drosseln nicht individuell auf die unterschiedlichen Frequenzen der in den benachbarten Gleisabschnitten verwendeten Signalströme abgestimmt sein müssen, sondern dass ihre Filtercharakteristik so ausgebildet sein kann, dass sie alle nur möglichen über die zusätzlichen Leiter fließenden Gleisstromkreis-Signalströme so bedämpfen, dass durch sie ein Ansprechen des jeweiligen Gleisstromkreis- empfängers nicht mehr möglich ist. Das macht es möglich, die nach der Erfindung vorgesehenen Drosseln in größerer Stück- zahl preiswert zu fertigen und beliebig einzusetzen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfin- dungsgemäßen Gleisstromkreises sind in den Unteransprüchen angegeben.

So sollen die Leiter der erfindungsgemäß vorgesehenen Dros- seln aus einer Kupfer-oder Aluminiumlegierung bestehen. Der- artig ausgebildete Leiter haben die nötige Leitfähigkeit, um bei begrenztem Leiterquerschnitt die relativ hohen Triebrück- ströme nahezu verlustfrei zu führen ; sie lassen sich darüber hinaus gut bearbeiten, z. B. wickeln oder ausschneiden. In besonders vorteilhafter Weise kann der Leiter als Kupferseil ausgeführt sein, wie es für den Anschluss der Drosseln an die Null-Schiene und den zusätzlichen Null-Leiter zu verwenden ist ; der Leiter kann auch aus mehreren entsprechend dünneren Leitern bestehen.

Die Drosselwicklung kann in vorteilhafter Weise aus einem oder mehreren in mehreren Windungen verlegten Kupferseil be- stehen, das z. B. über Kabelbinder in sich formstabil festzu- legen ist und in diesem Zustand auf einer Grundplatte zu be- festigen ist. Zu diesem Zweck kann die Drosselwicklung in die noch nicht fertig montierten, ebenfalls auf der Grundplatte festzulegenden Kernteile eingepasst werden. Nach dem Einpas- sen in die Kernteile können die Kerne fertig montiert und z. B. mittels Spannschrauben an der Grundplatte festgelegt werden. Mindestens einzelne der Kabelbinder können zur Fixie- rung der Drosselwicklung an der Grundplatte zusätzlich fest- gelegt sein. Um zu verhindern, dass die ferromagnetischen Kerne durch die in der Drossel fließenden Triebrückströme in die Sättigung gelangen, können die Kerne vorteilhaft mit ent- sprechenden Luftspalten versehen sein.

Über die fertig montierte Drossel lässt sich ein topfartiges Gehäuse stülpen, dass die Elemente der Drossel nach außen hin mechanisch schützt und das Gehäuse lässt sich durch die Grundplatte mit den daran installierten Elementen der Drossel wasserdicht verschließen, wobei zweckmäßigerweise das Gehäuse zur Anlage der Grundplatte mit einer umlaufenden Dichtung zu versehen ist. Die Grundplatte und/oder das Gehäuse bestehen vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, z. B. Alumini- um. Die elektrischen Anschlüsse für die Wicklungsenden der Drossel sind elektrisch isoliert aus der Grundplatte heraus- zuführen. Die Grundplatte kann in vorteilhafter Weise mit ei- ner Erdungsklemme versehen sein und sie ist ferner in vor- teilhafter Weise mit einem Aufnahmezapfen zum Anbau an einen gleisseitigen Gehäusefuß zu versehen. Für die mechanische Festlegung der Gleisdrossel und ihrer Anschlüsse im Gehäuse ist der im Gehäuseinneren verbliebene Freiraum in vorteilhaf- ter Weise durch ein Gießharz oder einen Montageschaum aufzu-

füllen. Dieser Montageschaum sorgt neben der mechanischen Festlegung der Drosselkomponenten auch für eine hinreichende Wärmeabfuhr zur Grundplatte und zur Gehäusewand ; er kann in bekannter Weise mit wärmeleitfähigen Partikeln durchsetzt sein.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung verdeutlichten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Figur l schematisch den Aufbau eines gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführten vermaschten Gleisstromkrei- ses, in Figur 2 eine Draufsicht auf eine nach der Erfindung vorgese- hene Drossel, in Figur 3 eine Seitenansicht eines ferromagnetischen Kernes, wie er zu mehreren in Figur 2 in der Draufsicht zu sehen ist, in Figur 4 einen Schnitt durch ein Gehäuse zur Aufnahme der Drossel, in Figur 5 den elektrischen Anschluss eines Endes der Drossel- wicklung und in Figur 6 eine Vorrichtung zum Erden der die Drossel tragenden Grundplatte.

Figur 1 zeigt schematisch die Schienen 1 und 2 eines Gleises.

Dieses Gleis ist durch S-förmige Schienenverbinder SV1 und SV2 in aneinander grenzende Gleisabschnitte Gl, G2 und G3 un- terteilt, von denen jeder durch einen zugehörigen Gleisstrom- kreis auf seinen Frei-und Besetztzustand zu überwachen ist.

Der dem Gleisabschnitt G2 zugeordnete Gleisstromkreis besteht aus einem an dem einen Ende des Gleisstromkreises angeordne- ten Sender S, einer Abstimmbaugruppe BG1 und dem Schienen-

verbinder SV1 den Gleisen 1 und 2 sowie dem am anderen Ende des Gleisstromkreises angeordneten Schienenverbinder SV2, ei- ner Abstimmbaugruppe BG2 und einem Empfänger E. Die Abstimm- baugruppen BG1 und BG2 sind auf die Signalfrequenz des zu ü- berwachenden Gleisstromkreises abgestimmt ; diese unterschei- det sich von den Signalfrequenzen in den angrenzenden Gleis- abschnitten.

Solange der Empfänger E einen hinreichend hohen Pegel des vom Sender S stammenden Signalstromes empfängt, meldet er den zu- gehörigen Gleisstromkreis frei. Beim Besetzen des Gleisstrom- kreises schließen die Radsätze der in den Gleisabschnitt ein- gefahrenen Fahrzeuge die beiden Schienen des Gleisstromkrei- ses kurz, wodurch der am Empfänger verfügbare Signalpegel den vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Der Empfänger meldet daraufhin den Gleisstromkreis besetzt. Eine Besetzmeldung wird auch ausgelöst, wenn mindestens eine Schiene unterbro- chen ist, in der Zeichnung schematisch angedeutet durch einen angenommenen Schienenbruch SB in der Schiene 1.

Zusätzlich zu den relativ niedrigen Signalströmen zum Überwa- chen eines Gleisabschnittes in der Größenordnung einiger 100 mA fließen über die Schienen auch die Traktionsrückströme in der Größenordnung einiger 100 A. Für diese Stromstärken sind die Schienenverbinder SV1 und SV2 auszulegen, über die die Triebrückströme in den einzelnen Gleisabschnitten sym- metriert werden. Eine der Schienen bildet dabei die sogenann- te Null-Schiene, die andere die Stromschiene. Im dargestell- ten Ausführungsbeispiel bildet die Schiene 1 die Null-Schiene und die Schiene 2 die Stromschiene der Anlage.

Um die sich bei den hohen Triebrückströmen an voneinander entfernten Teilen der Null-Schiene einstellenden Potential-

differenzen möglichst gering zu halten, wird die Null-Schiene häufig mit weiteren Null-Schienen benachbarter Gleise oder mit gesonderten Erdungs-Schienen oder Erdungs-Seilen verbun- den.

In solchen über diese zusätzlichen Null-Leiter vermaschten Gleisstromkreisen kann der eingangs geschilderte Effekt ein- treten, dass trotz unterbrochener Null-Schiene der Gleis- stromkreisempfänger E einen zu seinem Ansprechen ausreichend hohen Signalpegel empfängt.

Nach der Erfindung ist vorgesehen, mindestens einen Teil der bislang verwendeten Seile zum Vermaschen der Null-Schiene 1 mit mindestens einem weiteren Null-Leiter N durch Drosseln Drl, Dr2 zu ersetzen. Diese lassen die relativ niederfrequen- ten Triebrückströme quasi unbedämpft passieren, bedämpfen aber die Signalströme in dem oder den zusätzlichen Null- Leitern auf einen Wert, der zum Ansprechen der Gleisstrom- kreisempfänger nicht mehr ausreicht.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist an jedem Verma- schungspunkt des dargestellten Gleisstromkreises eine Drossel Drl, Dr2 angeschlossen, über die mindestens ein Teil des Traktionsrückstromes der Null-Schiene 1 sowie mindestens ein Teil des Gleisstromkreis-Signalstromes auf mindestens einen zusätzlichen Null-Leiter N abgeleitet wird. Die Drosseln sind für den gegenüber den Signalströmen relativ niederfrequenten Traktionsrückströmen niederohmig und bedämpfen ausschließlich die demgegenüber höherfrequenten Signalströme in nennenswer- ter Weise.

Die Figuren 2 bis 6 zeigen Einzelheiten einer erfindungsgemäß verwendeten Drossel in ihrer an den vorgesehenen Anwendungs- zweck angepassten optimierten Ausprägung.

In Figur 2 ist die Draufsicht auf die erfindungsgemäße Dros- sel dargestellt. Diese besteht im Wesentlichen aus einer z. B. aus einem Kupferseil hergestellten Wicklung 3 mit meh- reren übereinander angeordneten und z. B. in zwei Lagen neben- einanderliegenden Windungen 33. Diese Wicklung lässt sich durch Aufwickeln des Kupferseiles auf einen in der Zeichnung nicht dargestellten, vorzugsweise zylindrischen Formkörper herstellen, wobei die Wicklung nach dem Aufwickeln auf den Formkörper durch Kabelbinder 4 in sich formstabil festgelegt wird.

Um die zum Bedämpfen der Signalspannungen erforderliche In- duktivität zu erreichen, ist die Drosselwicklung 3 mit mehre- ren ferromagnetischen Kernen 7 versehen, welche die Windungen 33 der Drosselwicklung radial umschlingen. Einzelheiten der ferromagnetischen Kerne sind aus Figur 3 zu entnehmen. Jeder ferromagnetische Kern besteht aus mehreren Teilkernen, im vorliegenden Beispiel aus zwei U-förmigen Kernteilen 71,72 und zwei I-förmigen Teilen 73 und 74 aus Ferrit-oder Sinter- material. Der untere U-förmige Teilkern 71 liegt auf einer ebenen, vorzugsweise metallischen Grundplatte 8 isoliert auf, an der die Drossel insgesamt festzulegen ist. Nach dem Aufle- gen des unteren Teilkernes 71 auf die Grundplatte 8 wird die über die Kabelbinder 4 stabilisierte Drosselwicklung zwischen die Schenkel des U-förmigen Teilkernes 71 eingesteckt. Dann werden die I-förmigen Kernteile 73 und 74 aufgesetzt und die- se Anordnung dann-ggfl. unter Einfügen eines oder mehrerer Luftspalte-durch den oberen Kernteil 72 abgedeckt. Über ei- ne Andruckplatte 75 und Spannschrauben 76,77 wird diese An-

ordnung dann an der Grundplatte 8 mechanisch festgelegt. Die in den ferromagnetischen Kernen 7 mit Spiel geführte Wicklung 3 der Drossel kann nun mittels spezieller Kabelbinder 5 eben- falls an der Grundplatte 8 befestigt werden. Die Befestigung der zusätzlichen Kabelbinder geschieht über Schrauben 9 und 10.

Für den mechanischen Schutz der erfindungsgemäß verwendeten Drossel dient ein in Figur 4 dargestelltes topfartiges Gehäu- se 11. Dieses Gehäuse 11 ist von seiner in Einbaulage unten- liegenden Öffnungsseite durch die Grundplatte 8 zu verschlie- ßen, wobei in den Gehäuserand zweckmäßigerweise eine umlau- fende Dichtung eingelassen ist, gegen die sich die Grundplat- te 8 anlegt. Grundplatte 8 und Gehäuse 11 bestehen vorzugs- weise aus einem Metall, insbesondere einer Aluminiumlegie- rung.

Für den Zugriff auf die Enden der Drosselwicklung 3 gibt es zwei Bolzen 20, die in Figur 5 näher dargestellt sind. Jeder Bolzen besteht aus einem metallischen elektrisch gut leiten- den Werkstoff wie z. B. Kupfer, der über elektrisch isolie- rende Buchsen sowie eingelegte Unterlegscheiben 22 elektrisch isoliert durch die Grundplatte geführt ist. Die Unterleg- scheiben 22 haben dabei keine Berührung zum Bolzen 20. An dem einen Ende des Bolzens befindet sich ein Gewindezapfen, auf den das eine Wicklungsende über eine dort angeschlagene Öse 23 zu befestigen ist. Das andere Ende des Bolzens 20, das aus der Grundplatte zu der dem Gehäuse abgewandten Seite vor- steht, ist mit einer Querbohrung 24 versehen, über die ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Kontaktierungsseil zum An- schluss an die Null-Schiene oder die weiteren Null-Leiter an- geschlossen werden kann.

Die Grundplatte 8 ist ferner mit einem aus Figur 6 erkennba- ren Erdungsbolzen 30 versehen und dieser ist über eine Schraubverbindung 31 elektrisch leitend mit der Grundplatte 8 verbunden. Der Bolzen 30 steht auf der dem Gehäuse gegenüber- liegenden Seite aus der Gruppenplatte 8 vor und trägt an sei- nem frei zugänglichen Ende eine Erdungsklemme 32 zum An- schluss eines Erdverbinders.

Ferner ist die Grundplatte, wie aus Figur 4 erkennbar, mit einem angeschraubten Aufnahmezapfen 40 versehen, über den die Grundplatte 8 und mit ihr die Drossel und das Gehäuse 11 an einem gleisseitigen Gehäusefuß isoliert zu befestigen ist.

Die erfindungsgemäß verwendete Drossel wird bei ihrer Ferti- gung herstellerseits im Gehäuse vergossen oder mit einem Bau- schaum aufgefüllt. Die dabei in das Gehäuse eingebrachte Mas- se dient der mechanischen Fixierung der einzelnen Drosselkom- ponenten und sie dient ferner zur Wärmeableitung über die O- berfläche des Gehäuses und der Grundplatte. Die fertig mon- tierte Drossel wird vor Ort an die dafür vorgesehenen Verbin- dungsseile angeschlossen und neben dem Gleis auf einem dafür vorgesehenem Gehäusefuß angebracht. Die nach der Erfindung verwendeten Drosseln können zur Vermaschung jedes beliebigen Gleisstromkreises verwendet werden, ohne dass es einer beson- deren Anpassung ihrer Bauelemente an die für den betreffenden Gleisstromkreis jeweils verwendete Signalfrequenz bedarf.