Gleisstromkreis mit oder ohne Isolierstösse für Eisenbahnanlagen

Abstract

 Der Gleisstromkreis mit oder ohne Isolierstöße für Eisenbahnanlagen ist mit einer Wechselspannungsquelle (5) verbunden und am Ende mit Anschlußklemmen (8, 9) zum Abgriff der Wechselspannung und zur Anzeige des Frei- oder Besetzt-Zustandes ausgerüstet. Zur Erzeugung eines dynamischen Signals am Ende des Gleisstromkreises ist an einer Stelle des Gleisabschnittes eine Schaltungsanordnung in Form einer Reihenschaltung eines niederohmigen Widerstandes R_Ap und eines periodisch betätigbaren Schalters (10), zur periodischen Änderung (Modulation) der Amplituden der Wechselspannung mit einer im Vergleich zu dieser Wechselspannung geringeren Frequenz und eine die Amplitudenänderung der Wechselspannung mit einer Schwellwertspannung vergleichende sowie anzeigende Einrichtung vorgesehen.
Durch die vorgenannte Ausbildung können Gleisabschnitte größerer Längen 1_GK überwacht und auch der jeweilige Zustand der Bettung angezeigt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Gleisstromkreis mit oder ohne Isolierstöße für Eisenbahnanlagen, bei dem der Anfang des zu überwachenden Gleisabschnittes mit einer Wechselspannungsquelle über Anschlußklemmen verbunden ist und am Ende des Gleisabschnittes der Länge 1GK die noch vorhandene Wechselspannung abgegriffen und zur Anzeige des Frei- oder Besetzt-Zustandes verwendet wird.

[0002] Bei den bekannten Gleisstromkreisen vorgenannter Art, wird der Frei- oder Besetzt-Zustand aus der Amplitude der am Ende des Gleisabschnittes meßbaren Gleisspannung U_G abgeleitet.

[0003] Bei der Einspeisung einer Spannung U mit der Frequenz f_GK in das als Leitung wirkende Gleis sinkt die Amplitude der Spannung mit wachsender Länge 1GK des Gleisstromkreises infolge der durch das Gleis und die Bettung gegebenen Längs- und Querdämpfung im Frei-Zustand des Gleisabschnittes kontinuierlich ab, so daß am Ende des Gleisabschnittes noch die Gleisspannung U_G vorhanden ist. Im Besetzt-Zustand führen die in den Gleisabschnitt einlaufenden Achsen zu einem Kurzschluß, so daß am Ende des Gleises praktisch keine Gleisspannung U_G vorhanden ist.

[0004] Die im Frei-Zustand am Ende des Gleisabschnittes meßbare Spannung ist abhängig von dem Zustand der Bettung des Gleisabschnittes. Bei schlechtester Bettung ergibt sich im Frei-Zustand des Gleisabschnittes die kleinste Gleisspannung U_GsF, während bei bester Bettung am Ende des Gleisstromkreises im Frei-Zustand die größte Gleisspannung UGgF auftritt. Führen im Besetzt-Zustand die in den Gleisabschnitt einlaufenden Achsen nicht zu einem vollständigen Kurzschluß, so ist am Ende des Gleisabschnittes die Gleisspannung U_G nicht gleich Null, sondern bei bester Bettung tritt der relativ große Spannungswert U_Gg_B und bei schlechter Bettung der wesentlich kleinere Spannungswert U_GsB auf.

[0005] Um durch die Spannungsmessung am Ende des Gleisstromkreises feststellen zu können, ob der Gleisabschnitt frei oder besetzt ist, muß von ungünstigsten Verhältnissen ausgegangen werden, d.h. es muß noch eine hinreichende Differenz zwischen den im Frei- bzw. Besetzt-Zustand auftretenden geringsten Spannungen feststellbar sein. Somit ergibt sich ein spannungsmäßiger Arbeitsbereich A=U_GsF-U_GgB mit einer innerhalb dieses Arbeitsbereiches liegenden Vergleichsspannung, die im folgenden auch als Schwellwertspannung U_s bezeichnet wird. Da die bei schlechter Bettung im Frei-Zustand meßbare Spannung U_GsF und die im Besetzt-Zustand bei guter Bettung meßbare Spannung U_GgB nicht nur mit zunehmender Länge des Gleisabschnittes kleiner werden, sondern die Spannung U_GsF schneller abnimmt als die Spannung U_GgB, wird der Arbeitsbereich A mit zunehmender Länge des Gleisabschnittes bzw. des Gleisstromkreises immer kleiner und erreicht schließlich den Wert A=0. Hierdurch wird die theoretische Grenzlänge des Gleisabschnittes bestimmt, bei der allerdings keine Messung mehr möglich ist. In der Praxis muß stets ein endlicher, d.h. auswertbarer Arbeitsbereich A vorhanden sein, der nur dann gegeben ist, wenn U_GsF hinreichend größer ist als U_Gg_B.

[0006] Um die wirksamen Längen von Gleisstromkreisen zu vergrößern ist es bekannt, den Dämpfungskoeffizienten oe des als Leitung wirkenden Gleises durch laufende Parallelschaltung von Kondensatoren zu dem Gleis, beispielsweise in Abständen von 100 m herabzusetzen und bei isolierstoßlosen Gleisstromkreisen mit möglichst niedrigen Frequenzen zu arbeiten. Gleisstromkreise mit parallel geschalteten Kondensatoren zwischen den Gleisen arbeiten nur zuverlässig, wenn keine Unterbrechung in den Zuleitungen und Anschlüssen der Kondensatoren auftreten.

[0007] Eine andere Möglichkeit zur Vergrößerung der Länge der zu überwachenden Gleisabschnitte besteht darin, mehrere kürzere Gleisstromkreise in Kaskade zu schalten, jedoch stellt dies eine schaltungstechnisch sehr aufwendige Lösung dar.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleisstromkreis der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß Gleisabschnitte wesentlich größerer Länge überwacht und zudem auch der Zustand der Bettung kontinuierlich angezeigt werden kann.

[0009] Zur Lösung vorstehender Aufgabe ist der eingangs genannte Gleisstromkreis so ausgebildet, daß zur Erzeugung eines dynamischen Signals im Zuge des Gleisabschnittes zwischen den Gleisen eine Schaltungsanordnung, bestehend aus einer Reihenschaltung eines niederohmigen Widerstandes und eines periodisch betätigbaren Schalters zur periodischen Änderung (Modulation) der Amplituden der Wechselspannung mit einer im Vergleich zur Wechselspannung wesentlich geringeren Frequenz und eine die Amplitudenänderung dieser Wechselspannung mit der bei bester Bettung und im Besetzt-Zustand beim Öffnen und Schließen des Schalters am Ende des Gleisabschnittes auftretenden Amplitudenänderung vergleichende sowie anzeigende Einrichtung vorgesehen sind.

[0010] Die periodische Änderung bzw. Modulation der Amplituden der am Ende des Gleisabschnittes abnehmbaren Wechselspannung hat zur Folge, daß die am Ende des Gleisabschnittes abgreifbaren Absolut-Werte der Wechselspannung durch die Modulation mit Hilfe des periodisch betätigbaren Schalters unterschiedlichge Amplitudenänderungen erfahren und daß ein Vergleich dieser unterschiedlichen Amplitudenänderung als Kriterium für die Feststellung des Frei- oder Besetzt-Zustandes des Gleisabschnittes auswertbar ist. Es kommt somit nicht mehr darauf an, daß die bei schlechtester Bettung und dem Frei-Zustand abgreifbare Spannung U_GsF größer ist, als die bei guter Bettung und dem Besetzt-Zustand abgreifbare Spannung U_Gg_B' um einen auswertbaren Arbeitsbereich A zu haben, sondern der neue Gleisstromkreis ermöglicht eindeutige Anzeigen des Besetzt- bzw. Frei-Zustandes des Gleisabschnittes in Abhängigkeit von den Absolut-Werten der beiden vorgenannten Spannungen bis zu einer Länge des Gleisabschnittes, bei dem die Amplitudenänderungen dieser Spannungen sich nicht mehr signifikant genug voneinander unterscheiden.

[0011] Der neue Gleisstromkreis kann mit einer Wechselspannung von beispielsweise 100 Hz bis zu einigen kHz betrieben werden. Wichtig ist, daß in Abhängigkeit von der Frequenz der Wechselspannung die periodische Änderung der Amplituden durch die periodische Betätigung des Schalters mit einer Frequenz erfolgt, die mindestens etwa um den Faktor 10 kleiner ist als die Frequenz der Wechselspannungsquelle.

[0012] Der niederohmige Widerstand muß etwa die Größenordnung des Achswiderstandes aufweisen.

[0013] Durch das Schließen des periodisch betätigbaren Schalters wird der Besetzt-zustand des Gleises in etwa simuliert bzw. der Besetzt-Zustand am Ende des Gleisabschnittes nachgebildet. Im Frei-Zustand des zu überwachenden Gleisabschnittes tritt bei periodischer Betätigung des Schalters mit der Frequenz f_sch das dynamische Signal mit der Amplitudenänderung ΔU_GF auf, während im Besetzt-Zustand, in dem das Gleis durch die eingelaufenen Achsen praktisch kurzgeschlossen ist, beim Parallelschalten des niederohmigen Widerstandes die Amplitudenänderung ΔU_GB erzeugt wird, die verschwindend klein ist, so daß durch einen Vergleich der Amplitudenänderung mit einer sehr niedrigen Schwellwertspannung U_s der Frei-Zustand für ΔU_GF größer als U_s und der Besetzt-Zustand für ΔU_GF kleiner als U_s auch bei sehr großer Länge des Gleisstromkreises und großen Schwankungen des Bettungswiderstandes einwandfrei unterschieden werden kann. Die Schwellwertspannung U_s wird dabei bestimmt durch die bei bester Bettung im Besetzt-Zustand beim Öffnen und Schließen des Schalters am Ende des Gleisabschnittes auftretende Amplitudenänderung.

[0014] Aus der im Frei-Zustand auftretenden Amplitudenänderung kann gleichzeitig laufend der Zustand der Bettung überwacht werden, da die Amplitudenänderung mit besser werdender Bettung zunimmt und umgekehrt.

[0015] Die Schaltungsanordnung zur periodischen Änderung der Amplituden der Wechselspannung kann an jeder Stelle zwischen dem Anfang und Ende des Gleisabschnittes angeordnet sein. Zweckmäßig wird sie jedoch gemäß Anspruch 2 am Ende des Gleisabschnittes angeordnet. Hierdurch wird die Installation vereinfacht, da keine besondere längs des Gleisabschnittes verlaufende Verbindungsleitungen erforderlich sind.

[0016] Um die mit der Schaltfrequenz ablaufende Amplitudenänderung der am Ende des zu überwachenden Gleisabschnittes vorhandenen Gleisspannung U_G zu erfassen und der Anzeigeeinrichtung zuzuleiten, sind verschiedene Schaltungsanordnungen möglich, die in den Ansprüchen 3 bis 7 wiedergegeben sind.

[0017] Während sich bei einer Anordnung gemäß Anspruch 3 die am Ende des Gleisstromkreises als Hüllkurve einer amplitudenmodulierten Schwingung auftretende Amplitudenänderung U_G=f(t) unmittelbar durch die Demodulation der Gleisspannung U_G=f(t) als für die Anzeige auswertbare Größe ergibt, kann sie entsprechend den Ansprüchen 4 bis 6 auch erst nach Gleichrichtung oder Umsetzung in einen anderen Frequenzbereich ausgewertet werden.

[0018] Gemäß dem Anspruch 7.ist für die Auswertung der Amplitudenänderung als Bezugsgröße keine konstante Schwellwertspannung U_s vorgesehen, sondern die Schwellwertspannung ist bei dieser Ausführung eine sich periodisch linear ändernde Vergleichsspannung mit einer Frequenz fabt, die sich beispielsweise sägezahnförmig ändert, so daß mit der Schwellwertspannung U_S=f(t) der gesamte Bereich der Gleisspannung U_G laufend periodisch abgetastet wird. Die Anzahl n der Wechsel zwischen der Frei- und Besetzt-Anzeige ist ein Maß für die Amplitudenänderung, die ihrerseits wiederum das Kriterium für die Frei- bzw. Besetzt-Anzeige darstellt.

[0019] Unter Beibehaltung der Auswertung gemäß den Ansprüchen 3 bis 7 ist eine weitere Variante des Gleisstromkreises nach Anspruch 8 möglich.

[0020] Anhand der Zeichnung wird ein Beispiel der Erfindung erläutert.

[0021] Es zeigen:

Fig. 1 einen Gleisstromkreis mit Isolierstößen und am Ende vorgesehener Schaltungsanordnung,

Fig. 2 den Verlauf der Gleisspannungen U_G in Abhängigkeit von der Länge des Gleisabschnittes 1_GK im Frei- und Besetzt-Zustand für zwei verschiedene Gleisbettungen,

Fig. 3a entsprechend Fig. 1 einen Gleisstromkreis bekannter Art nach Einlaufen einer Achse,

Fig. 3b die Gleisspannung U_G am Ende des Gleisstromkreises nach Fig. 3a beim Durchlaufen einer Achse,

Fig. 3c den zeitlichen Verlauf der Amplitudenänderung der Gleisspannung U_G eines freien Gleisstromkreises gemäß Fig. 1 bei guter und schlechter Bettung,

Fig. 3d eine Darstellung gemäß Fig. 3c bei besetztem Gleisstromkreis,

Fig. 4a eine erste Auswertschaltung für den Gleisstromkreis durch Demodulation der Gleisspannung U_G,

Fig. 4b eine weitere Schaltung für die Auswertung der Gleisspannung U_G mit Hilfe einer mit der Schaltfrequenz f_sch arbeitenden Anordnung,

Fig. 4c eine Schaltung zur Auswertung der Gleisspannung U_G mit Hilfe einer Gleichrichteranordnung,

Fig. 5 eine Schaltung zur Auswertung der Gleisspannung U_G mit Hilfe einer Anordnung zum Herausfiltern einer Grundschwingung aus dem Verlauf der modulierten Wechselspannung,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Auswertung der Gleisspannung U_G in Verbindung mit einer linear ansteigenden Schwellwertspannung,

Fig. 7 die Schaltungsanordnung zur Auswertung der Gleisspannung U_G nach dem Schaltschema der Fig. 6 mit Hilfe eines Abtastgenerators.

[0022] Der in der Fig. 1 wiedergegebene Gleisstromreis weist eine Länge 1GK auf. Die Schienen 1 und 2 dieses Gleisstromkreises erstrecken sich von den Isolierstößen 3 bis zu den Isolierstößen 4. Im Bereich der Isolierstöße 3 ist zwischen den Schienen 1 und 2 eine Wechselspannungsquelle 5 vorgesehen, welche eine Wechselspannung mit der Amplitude U_A und der Frequenz ^f_GK über einen Widerstand 6 in den Gleisstromkreis einspeist, bei welchem die Schienen 1 und 2 als stromführende Leiter dienen.

[0023] In dem Schaltbild ist zwischen den Schienen 1 und 2 ein Widerstand 7 dargestellt, welcher in Abhängigkeit von dem Bettungsleitwert G_B eine unterschiedliche Größe einnehmen kann.

[0024] Der Dämpfungskoeffizient α des Gleises und der Wellenwiderstand Z_L des Gleises hängen in ihrer Größe von dem vorgenannten Bettungsleitwert G_B ab, für den bei guter Bettung der auf die Längeneinheit bezogene Wert G _Bg0,1 S/km und bei schlechter Bettung der Wert G _Bs 0,7 S/km in Betracht kommen.

[0025] In dem dargestellten Beispiel der Fig. 1 sind am Ende der Schienen 1 und 2 Anschlußklemmen 8 und 9 vorgesehen für den Abgriff der an diesem Ende der Schienen noch vorhandenen Gleisspannung U_G der Frequenz f_GK' Parallel zu diesen Klemmen 8 und 9 ist eine Reihenschaltung aus einem niederohmigen Widerstand R_AP mit einem Schalter 10 vorgesehen, welcher in Richtung des Doppelpfeiles betätigt wird und mit einer Schaltfrequenz f_sch öffnet und schließt. Der niederohmige Widerstand R_AP hat etwa die Größenordnung des Achswiderstandes eines in den Gleisabschnitt einfahrenden Zuges. Z.Zt. wird mit einem Achswiderstand in der Größenordnung von 0,5 bis 1 Ohm gerechnet.

[0026] Bei geschlossenem Schalter 10 wird somit etwa der Besetzt-Zustand des Gleisstromkreises nachgebildet. Durch den dabei angeschalteten Widerstand R_AP zwischen den Anschlußklemmen 8 und 9 des Gleisstromkreises ergibt sich demgemäß auch eine Gleisspannung U_G, deren Amplitude angenähert dem Besetzt-Zustand des Gleisstromkreises entspricht. Ist der Gleisstromkreis frei, so ist bei abgeschaltetem Widerstand RAP, also bei geöffnetem Schalter 10, die Amplitude der Gleisspannung U_G um die Amplitudenänderung ΔU_GF größer als bei angeschaltetem Widerstand R_AP, so daß sich in dem dargestellten Zustand der im rechten Teil der Fig. 1 wiedergegebene zeitliche Ablauf ΔU_GF=f(t) ergibt.

[0027] Da die Amplitudenänderung auch abhängig ist von der Gleisbettung, ergeben sich bei guter Bettung des Gleises relativ große Amplitudenänderungen ΔU_GF und bei schlechter Bettung entsprechend geringere Werte für ΔU_GF' wie auch aus der Fig. 3c ersichtlich ist. Diese zeigt im rechten Teil die Schaltung nach Fig. 1 bei offenem und geschlossenem Schalter 10 und im linken Teil die unterschiedlichen Amplitudenänderungen für gute Bettung G _Bg und schlechte Bettung G _Bs im Frei-Zustand des Gleisabschnittes.

[0028] Ist der Gleisstromkreis besetzt, dann ist bereits entsprechend dem Widerstand der eingelaufenen Achsen die Amplitude der Gleisspannung U_GB sehr klein, so daß beim Anschalten des Widerstandes R_AP kaum noch eine Amplitudenänderung ΔU_GB der Gleisspannung auftritt. Dies ergibt sich auch aus der Fig. 3d, welche im rechten Teil einen Abschnitt der Schaltung nach Fig. 1 bei in den Gleisstromkreis eingelaufener Achse mit dem Achswiderstand R_A und den verschiedenen Stellungen des Schalters 10sowie die zugehörigen Gleisspannungen U_G im linken Teil der Figur in Abhängigkeit von der Zeit wiedergibt. Man erkennt, daß im Besetzt-Zustand des Gleises die Amplitudenänderung ΔU_GB infolge der Schalterbetätigung nur sehr gering ist, und zwar sowohl bei guter Bettung G _Bg, als auch bei schlechter Bettung G _Bs.

[0029] Aus dem unterschiedlichen Verlauf der Gleisspannung U_G gemäß dem Bettungszustand des Gleises ist zu entnehmen, daß die erfindungsgemäß vorgesehene Ausbildung des Gleisstromkreises eine Auswertung durch Erfassen der Amplitudenänderung mit Hilfe des Belastungswiderstandes R_AP über wesentlich größere Längen 1GK ermöglicht, als dies bisher der Fall war.

[0030] Die Gleisspannung ändert sich über die Länge 1GK des Gleisstromkreises, d.h. über die Länge des Gleisabschnittes bei Annahme des angepaßten Zustandes entsprechend der Funktion U_G=U_A.e^-α1GK. Da der Dämpfungskoeffizient α von dem Bettungszustand des Gleises abhängig ist, ergeben sich unterschiedliche Kurvenverläufe für die Gleisspannung U_G. In der Fig. 2 sind aufgetragen die Gleisspannungen U_G bei Bettungsleitwerten von G =0,1 S/km und G =0,7 S/km, wie sie den Grenzwerten in der Praxis entsprechen, wobei der Verlauf von U_G im Frei-Zustand durch den Index BgF bzw. BsF, und im Besetzt-Zustand durch den jeweiligen Index BgB bzw. BsB gekennzeichnet ist.

[0031] Der Arbeitsbereich der bisher bekannten Gleisstromkreise liegt zwischen den beiden in der Fig. 2 mit einer Schraffur versehenen Kurven. Dabei ist für die Länge 1₁ der entsprechende Arbeitsbereich A mit der zugehörigen Schwellwertspannung U_s als Mittelwert zwischen den Spannungen U_GsF und U_Gg_B eingezeichnet. Die bisherige Arbeitsweise des Gleisstromkreises setzt eine höhere Spannung U_GsF gegenüber der anderen Spannung U_Gg_B voraus, um bei einem Vergleich mit der Schwellwertspannung U_S eine eindeutige Aussage über den Frei- bzw. Besetzt-Zustand des Gleises bei jedem Bettungszustand im Bereich der angegebenen Bettungsleitwerte sicherzustellen. Der Arbeitsbereich A wird mit zunehmender Länge 1GK des Gleisabschnittes kleiner und wird an der Kreuzungsstelle der schraffierten Kurven gleich Null. Die der Kreuzungsstelle zugeordnete Länge ¹A=0 ist als theoretischer Grenzwert für die Länge der Gleisstromkreise anzusehen, welche mit den bekannten Schaltungen überwacht werden kann. In der Praxis ist dieser Grenzwert jedoch deshalb nicht erreichbar, weil ein Vergleich der den Arbeitsbereich bestimmenden Spannungen mit der Schwellwertspannung U_S erforderlich ist, wobei dieser Vergleich zu signifikanten Über- bzw. Unterschreitungen, der durch die schraffierten Kurven bestimmten Werte führen muß.

[0032] Wird dagegen die Amplitudenänderung durch die Ein-und Abschaltung eines dem Achswiderstand etwa entsprechenden Widerstandes am Ende des Gleisstromkreises vorgenommen, so ergeben sich noch eindeutige Auswertungsergebnisse, wenn die Gleisstromkreislänge 1GK über den Schnittpunkt der in der Fig. 2 schraffierten Kurven hinausgeht.

[0033] Geht man davon aus, daß der genannte Widerstand R_AP am Ende des Gleisstromkreises dem Achswiderstand entspricht, so ergeben sich bei einer Länge 1₁ des Gleisstromkreises bei guter Bettung im Frei-Zustand Amplitudenänderungen ΔU_GgF und bei schlechter Bettung von ΔU_GsF, wie sie bei der Länge 1₁ in der Fig. 2 eingetragen sind. Bei der Länge 1₂ des Gleisstromkreises, also im Bereich nach dem Kreuzungspunkt der schraffiert wiedergegebenen Kurven, sind die Amplitudenänderungen zwar kleiner geworden, jedoch ist ersichtlich, daß es sich dabei noch um deutlich auswertbare Änderungen handelt, wie dies auch aus der Fig. 3c klar hervorgeht.

[0034] Im Rechten Teil der Fig. 2 ist der Bereich der Grenzlänge für den Gleisstromkreis wiedergegeben, bis zu dem durch die Auswertung der Amplitudenänderung gemäß der Fig. 1 der Frei- oder Besetzt-Zustand festgestellt werden kann. In diesem Teil der Fig. 2 ist zu dem Verlauf der Gleisspannung bei guter Bettung und im Besetzt-Zustand in ausgezogener Linie der Spannungsverlauf bei geöffnetem Schalter 10 und in gestrichelter Linie bei geschlossenem Schalter 10 wiedergegeben. Es ist erkennbar, daß bei geschlossenem Schalter 10 und guter Bettung im Besetzt-Zustand durch das Öffnen und Schließen des Schalters 10 eine Amplitudenänderung von ΔU_GgB auftritt, und daß bei dieser Grenzlänge des Gleisstromkreises bei schlechter Bettung und im Frei-Zustand durch das Öffnen und Schließen des Schalters 10 eine Amplitudenänderun^g ΔU_GsF auftritt. In dem Grenzbereich sind die beiden vorgenannten Amplitudenänderungen etwa gleich groß, so daß unter ungünstigsten Verhältnissen nicht mehr der Besetzt- oder Frei-Zustand des Gleisabschnittes festgestellt werden kann. Der Wert ΔU_GgB, welcher durch entsprechende Wahl des Widerstandes R_AP so klein wie möglich gehalten werden sollte, übernimmt die Funktion eines von einem Arbeitsbereich A unabhängigen Schwellwertes. Für alle über diesem Schwellwert liegenden, durch das Öffnen und Schließen des Schalters 10 verursachten Amplitudenänderungen liegt der Frei-Zustand des Gleisabschnittes vor.

[0035] Aus der Fig. 2 ist auch zu erkennen, daß bei gegebener Länge 1_GK des Gleisstromkreises, beispielsweise bei 1_GK=1₂, die im Frei-Zustand bei periodischem An-und Abschalten des Belastungswiderstandes R_AP gewonnene Amplitudenänderung ΔU_GF, welche zwischen den Grenzwerten ΔU_GsF und ΔU_GgF in der Fig. 2 liegt, durch ihre Größe ein Maß für den Bettungszustand des Gleisstromkreises liefert und somit eine laufende Überwachung des Bettungszustandes ermöglicht. Die Bettung wird umso besser, je größer die Amplitude von ΔU_GF ist.

[0036] Die Fig. 3a bis 3d zeigen in Verbindung mit den zugehörigen Schaltungsanordnungen die Gleisspannungsverläufe bei einer unmittelbaren Messung der Gleisspannung am Ende des Gleisstromkreises gemäß dem Stand der Technik und bei einer Ausbildung des Gleisstromkreises entsprechend der Erfindung nach Fig. 1.

[0037] Die Fig. 3a gibt einen Gleisstromkreis ähnlich der Fig. 1 wieder, jedoch ohne die zusätzliche Schaltungsanordnung, bestehend aus dem Schalter 10 und dem niederohmigen Widerstand R_AP' Stattdessen ist zwischen den Anschlußklemmen 8 und 9 des Gleisstromkreises als Symbol für eine Auswerteinrichtung ein Gleisrelais GR dargestellt. Bei der Anordnung nach der Fig. 3a befindet sich eine eingelaufene Achse mit dem Achswiderstand R_A am Ort X des Gleisstromkreises.

[0038] Die Fig. 3b zeigt den Verlauf der Gleisspannung bei Durchlauf einer Achse, und zwar bei guter und schlechter Bettung im Frei-Zustand jeweils außerhalb des Gleisstromkreises, wobei die jeweiligen Spannungen ^U_Gg_F bzw. U_GsF oberhalb der Schwellwertspannung U_s liegen, während anschließend im Besetzt-Zustand, also im Bereich des Gleisstromkreises mit der eingelaufenen Achse des Widerstandes R_A die Gleisspannungen kleiner sind als die Schwellwertspannung U_S, wie die eingezeichneten Spannungsverläufe U_Gg_B und U_GsB zeigen.

[0039] Die Fig. 3c und 3d zeigen jeweils in ihren rechten Teilen in verkleinerter Darstellung das Ende des Gleisstromkreises gemäß der Fig. 1 in den beiden unterschiedlichen Schaltstellungen des Schalters 10 und in den linken Teilen den Verlauf der Gleisspannungen in Abhängigkeit von der Schaltfrequenz f_sch des Schalters 10. Die Fig. 3c gibt dabei den Gleisstromkreis und die zugehörigen Spannungsverläufe sowie die Amplitudenänderungen im Frei-Zustand in Abhängigkeit von der Zeit t wieder, während die Fig. 3d die entsprechenden Schaltbilder und Verläufe der Gleisspannung bei in den Gleisstromkreis eingelaufener Achse mit dem Achswiderstand R_A, also im Besetzt-Zustand, zeigt.

[0040] Wie bereits im Zusammenhang mit der Fig. 2 unter Hinweis auf die Fig. 3c und 3d beschrieben wurde, ergeben sich beim Frei-Zustand des Gleisabschnittes durch das periodische An- und Abschalten des Widerstandes R_AP große Amplitudenänderungen ΔU_GsF der Gleisspannung, während die Amplitudenänderung ΔU_GgB nur sehr klein ist.

[0041] In den Fig. 4a bis 4c sind verschiedene Schaltungsanordnungen zur Auswertung der Amplitudenänderung ΔU_G der Gleisspannung wiedergegeben.

[0042] Da durch die periodische Betätigung des Schalters 10 die Gleisspannung U_G in eine amplitudenmodulierte Schwingung umgewandelt wird, kann diese als Hüllkurve auftretende auszuwertende Schwingung ΔU_G=f(t) gemäß Fig. 4a durch Demodulation gewonnen werden.

[0043] In Fig. 4a ist das Ende des Gleisstromkreises mit dem Schalter 10 und dem niederohmigen Widerstand R_AP wiedergegeben und symbolisch eine Betätigungseinrichtung 11 zum Öffnen und Schließen des Schalters 10 mit der Frequenz f_sch angedeutet. Diese Schaltfrequenz ist wesentlich geringer als die Frequenz f_GK der Gleisspannung U_G. An die Anschlußklemmen 8 und 9 für den Abgriff der Gleisspannung U_G ist ein Demodulator 12 angeschlossen. In der Zeichnung des Demodulators 12 ist der Spannungsverlauf der abgegriffenen Gleisspannung U_G wiedergegeben.

[0044] An den Demodulator 12 schließt sich eine Niederfrequenzstufe 13, an, die ihrerseits mit einem Frequenz-vervielfacher 14 zur Vervielfachung der Schaltfrequenz f_sch verbunden ist und die Schaltfrequenz f _sch in die Gleisstromkreisfrequenz f_GK umsetzt, um mit Hilfe einer Schaltungsanordnung und Anzeigeeinrichtung 15 eine aktive Anzeige zu bewirken, wobei eine Auswertung in der gleichen Weise ermöglicht wird, wie sie bisher ohne die Amplitudenmodulation vorgenommen wurde. Allerdings ist die Amplitude der Schwellwertspannung U_s sehr viel niedriger als bei den bekannten Gleisstromkreisen ohne die Modulation der Gleisspannung, da gemäß den Erläuterungen zu der Fig. 2 die Amplitudenänderung ΔU_GsF zur Frei-Anzeige nur den im ungünstigsten Fall im Besetzt-Zustand bei bester Bettung auftretende Wert ΔU_GgB überschreiten muß.

[0045] Gemäß Fig. 4b erfolgt eine unmittelbare Auswertung der sich mit der Schaltfrequenz f_sch ändernden AmplitudeAUG der Gleisspannung. Bei dieser Anordnung ist der Frequenz-Vervielfacher 14 nicht vorgesehen, sondern in einem Vorsatzgerät 16 lediglich der Demulator 12 und die Niederfrequenzstufe 13 entsprechend Fig. 4a angeordnet. In der Schaltungs- und Anzeigeeinrichtung 15 erfolgt eine aktive Anzeige entsprechend der Schaltfrequenz f_sch, wie dies in der dargestellten Anzeigeeinrichtung 15 angedeutet ist.

[0046] Bei der Anordnung nach Fig. 4c ist wiederum ein Vorsatzgerät 16 gemäß Fig. 4b vorgesehen. Die Schaltungs-und Anzeigeeinrichtung 15 weist in diesem Falle zusätzlich einen der eigentlichen Anzeigevorrichtung vorgeordneten Gleichrichter 17 auf, so daß die Auswertung für den Frei- und Besetzt-Zustand mit der Gleichspannung ΔU_G- erfolgt.

[0047] Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit der Auswertung der modulierten Schwingung zur Anzeige des Frei- und Besetzt-Zustandes. Bei dieser Anordnung wird die in der beschriebenen Weise amplitudenmodulierte Schwingung, deren Hüllkurve die auszuwertende Amplitudenänderung ΔU_G enthält, einer Filterschaltung 18 zugeleitet. In dieser Schaltung wird eine mit der Schaltfrequenz f_sch ablaufende sinusförmige Grundschwin- ^gung U_Gsch=f(t) herausgefiltert. Da diese herausgefilterte Schwingung proportional der Amplitudenänderung ΔU_G ist, kann in der nachfolgenden Schaltungs-und Anzeigevorrichtung 15 eine mit der Schaltfrequenz ^f_sch arbeitende Anzeige erfolgen.

[0048] Ein völlig anders arbeitendes Auswerteprinzip zum Erkennen des Frei- oder Besetzt-Zustandes ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt.

[0049] Grundgedanke dieser Auswerte-Anordnung ist es, nicht mehr wie bisher mit konstanter Schwellwertspannung U_S zu arbeiten, sondern die Schwellwertspannung von 0 anfangend kontinuierlich bis zum einen Maximalwert zu vergrößern und diesen Vorgang periodisch zu wiederholen.

[0050] Durch die Änderung der Amplitude der Schwellwertspannung wird die Größe des ΔU_G-Bereiches abgetastet, wie dies im Prinzip für den Frei- und Besetzt-Zustand in Fig. 6 dargestellt ist. In dem jeweiligen linken Teil der grafischen Darstellungen der Fig. 6, sind die Gleisspannung U_G in Abhängigkeit von der Zeit t, und zwar oben für den Frei-Zustand und unten für den Besetzt-Zustand während eines Schaltvorganges mittels des Schalters 10 wiedergegeben.

[0051] In dem jeweiligen rechten Teil der grafischen Darstellungen sind die Schwellwertspannungen U_s in Abhängigkeit der Zeit t dargestellt.

[0052] In beiden Figuren sind jeweils die Gleisspannungsverläufe für gute und schlechte Bettung wiedergegeben.

[0053] Man erkennt, daß bei von Null anwachsender Amplitude der Schwellwertspannung U_S trotz des An- und Abschaltens des Widerstandes R_AP durch Betätigung des Schalters 10 der Frei-Zustand angezeigt wird, bis die Schwellwertspannung U_s einen Wert erreicht, bei dem der ΔU_G-Bereich beginnt. Innerhalb des gesamten ΔU_G-Bereiches tritt bei weiterem Anwachsen von U_S als dynamisches Signal ein dauernder Wechsel zwischen Frei- und Besetzt-Anzeige im Takt der Schaltfrequenz _fsch auf. Bei vorgegebener Schaltfrequenz f_sch ist die Anzahl n der Frei-/Besetzt-Wechsel direkt proportional der zu messenden Amplitude ΔU_G. Bei weiterem Anwachsen der Schwellwertspannung U_S über den im Frei-Zustand maximal auftretenden Wert U_G der Gleisspannung hinaus, verschwindet das dynamische Signal wieder und es wird kontinuierlich der Besetzt-Zustand angezeigt. Da auch bei besetztem Gleisstromkreis eine kleine, bei bester Bettung ihren Höchstwert erreichende Amplitudenänderungd ΔU_GgB möglich ist, ergibt sich beim Auswerten der Anzahl n der Frei-/Besetzt-Wechsel ein Grenzwert n_min (siehe Fig. 6 unten), so daß der Frei-Zustand für n größer n_min, der Besetzt-Zustand für n kleiner n_min gegeben ist. Die Anzahl n der Wechsel ist gleichzeitig ein Kriterium für den Bettungszustand, da n mit besser werdender Bettung zunimmt. Die die Meßgröße darstellende Anzahl n der Wechsel kann sowohl mit einer einfachen Auswerteinrichtung mit einem einzigen Ausgang oder mit einer Auswerteinrichtung gemessen werden, die eine aktive Anzeige mit zwei getrennten Ausgängen für die Frei- und Besetzt-Anzeige aufweist.

[0054] Die Fig. 7 gibt ein Schaltschema einer Auswerte-Schaltung für eine aktive Anzeige nach dem in Fig. 6 beschriebenen Prinzip wieder.

[0055] Die mit der Schaltfrequenz f_sch arbeitende Einrichtung 11 ist als Taktgenerator ausgebildet, um den Schalter 10 periodisch zu betätigen. Die amplitudenmodulierte Gleisspannung wird der Auswerte-Schalteinrichtung 19 zugeleitet, die ihrerseits mit einem Abtastgenerator 20 verbunden ist, der eine sägezahnförmige Schwellwertspannung U_S erzeugt, die mit der jeweiligen Amplitude der amplitudenmodulierten Gleisspannung U_G verglichen wird, und in der im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen Weise zu dem Wechsel der Frei-/Besetzt-Anzeige führt, welche sich mit der Frequenz f_sch ändert. In Verbindung mit einer Zähleinrichtung 21 und entsprechend voreingestellten Vergleichs- und Anzeige-Einrichtungen 22 und 23 erfolgt bei einer Anzahl der Wechsel n kleiner als n . die min Besetzt-Anzeige, während umgekehrt bei größerer Anzahl n der Wechsel größer als n_min der Frei-Zustand angezeigt wird.

[0056] Die Anzahl n der Frei-/Besetzt-Wechsel ist gleichzeitig ein Maß für die Bettungsableitung des Gleises, da n bei konstanter Schaltfrequenz f _sch und konstanter Abtastfrequenz f_abt=

nur von der Amplitudenänderung U_G abhängig ist.

[0057] Bei der Anordnung nach Anspruch 8 können mit den beschriebenen Auswerteschaltungen jeweils vom Anfang und Ende des Gleisabschnittes zu dessen Mitte hin die Amplitudenänderungen bis zur jeweiligen Grenze der Auswertung erfaßt werden, so daß der Gleisabschnitt eine entsprechend größere Länge als in dem Beispiel aufweisen kann.

Ansprüche

1. Gleisstromkreis mit oder ohne Isolierstöße für Eisenbahnanlagen, bei dem der Anfang des zu überwachenden Gleisabschnittes mit einer Wechselspannungsquelle (5) über Anschlußklemmen verbunden ist und am Ende des Gleisabschnittes der Länge 1GK die noch vorhandene Wechselspannung abgegriffen und zur Anzeige des Frei- oder Besetzt-Zustandes verwendet wird, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzeugung eines dynamischen Signals im Zuge des Gleisabschnittes zwischen den Gleisen (1,2) eine Schaltungsanordnung, bestehend aus einer Reihenschaltung eines niederohmigen Widerstandes (R_AP) und eines periodisch betätigbaren Schalters (10) zur periodischen Änderung (Modulation) der Amplituden der Wechselspannung mit einer im Vergleich zur Wechselspannung wesentlich geringeren Frequenz (fsch) und eine die Amplitudenänderung (ΔU_G) dieser Wechselspannung mit der bei bester Bettung und im Besetzt-Zustand beim Öffnen und Schließen des Schalters am Ende des Gleisabschnittes auftretenden Amplitudenänderung (ΔU_GB) vergleichende sowie anzeigende Einrichtung (15) vorgesehen sind.

2. Gleisstromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltungsanordnung, bestehen aus der Reihenschaltung des niederohmigen Widerstandes (R_Ap) und dem periodisch betätigbaren Schalters (10) am Ende des Gleisabschnittes parallel zu den Anschlußklemmen (8,9) für den Abgriff der Wechselspannung angeordnet ist.

3. Gleisstromkreis nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Anzeigevorrichtung (15) eine Demodulationsschaltung (12) für die am Ende des Gleisabschnittes abgegriffene modulierte Wechselspannung vorgeordnet ist.

4. Gleisstromkreis nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet ; daß der Anzeigeeinrichtung (15) für die am Ende des Gleisabschnittes abgegriffene und demodulierte Wechselspannung eine Gleichrichterschaltung (17) vorgeordnet ist.

5. Gleisstromkreis nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Anzeigeeinrichtung (15) für die am Ende des Gleisabschnittes abgegriffene demodulierte Wechselspannung eine Schaltung (14) zur Umsetzung in einen anderen Frequenzbereich vorgeordnet ist.

6. Gleisstromkreis nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Anzeigeeinrichtung (15) für die am Ende des Gleisabschnittes abgegriffene und demodulierte Wechselspannung eine Schaltung (18) zum Herausfiltern einer Grundschwingung aus dem Verlauf der demodulierten Wechselspannung vorgeordnet ist.

7. Gleisstromkreis nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine als Vergleichseinrichtung arbeitende Auswertschaltung (19) für die am Ende des Gleisabschnittes abgegriffene modulierte Wechselspannung vorgesehen und mit einem Abtastgenerator (20) verbunden ist, welcher eine sich periodisch und lineär ändernde Vergleichsspannung (Schwellwertspannung) erzeugt, die eine wesentlich kleinere Frequenz als die Modulationsfrequenz der abgegriffenen Wechselspannung und einen die Amplitudenänderung der Wechselspannung merkbar übersteigenden Maximalwert aufweist, und daß die Auswertschaltung beim Vergleich der jeweiligen Amplituden der Wechselspannung mit der Vergleichsspannung leinen periodischen Wechsel der Anzeige bewirkt, wenn die Vergleichsspannung im Bereich der Amplitudenänderung der abgegriffenen Wechselspannung liegt und bei Vergleichsspannungen größer oder kleiner als die Amplitude der Wechselspannung eine kontinuierliche Frei- oder Besetzt-Anzeige bewirkt.

8. Gleisstromkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß sowohl am Ende als auch am Anfang des Gleisabschnittes je eine Schaltungsanordnung, bestehend aus einer Reihenschaltung eines niederohmigen Widerstandes (R_Ap) und eines periodisch betätigbaren Schalters (10), und eine die Schalter synchron betätigbare Einrichtung vorgesehen sind in Verbindung mit einer Vergleichseinrichtung zur Auswahl der jeweiligen Wechselspannung mit der geringerem Amplitudenänderung U_G und einer weiteren die geringere Amplitudenänderung der Wechselspannung mit der bei bester Bettung und im Besetzt-Zustand beim Öffnen und Schließen des am Ende des Gleisstromkreises vorgesehenen Schalters auftretenden Amplitudenänderung vergleichenden sowie anzeigenden Einrichtung (15).

Zeichnung