[0001] Die Erfindung betrifft ein Weichenantriebssystem mit mehreren, an verschiedenen Orten
entlang einer Weiche, die mindestens eine Weichenzunge aufweist, positionierten Weichenantrieben
zur Einstellung der Weichenzunge, die mit einer Kopplung miteinander verbunden sind.
Derartige Weichenantriebssysteme werden in Eisenbahnschienennetzen, bei Eisenbahnweichen,
die eine geringe Krümmung, d.h. einen großen Kurvenradius, aufweisen, eingesetzt,
wie sie z.B. für Hochgeschwindigkeitsstrecken verwendet werden.
[0002] Wenn derartige Weichen mit hohen Geschwindigkeiten befahren werden, müssen im abgezweigten
Weg der Weiche Mindestkurvenradien vorhanden sein. Mit steigender Geschwindigkeit
nehmen diese Mindestkurvenradien zu, so dass die Länge der beweglichen Teile der Weiche,
insbesondere die Weichenzunge, länger wird. Wird dabei eine Grenzlänge überschritten,
so darf die Lage der Weichenzunge nicht mehr nur an deren Zungenspitze umgestellt
werden. Die Weichenzunge muss dann an mehreren Punkten entlang der Weichenzunge umgestellt
und überwacht werden, um den Sicherheitsanforderungen an den Betrieb einer derartigen
Bahnweiche gerecht zu werden. Es wird dann mehr als ein Weichenantrieb zum Umstellen
der Weiche benötigt. Dazu wird bei gebräuchlichen Weichenantriebssystemen ein mechanisches
Weichengestänge, das von einem einzigen Weichenantrieb bewegt wird, benutzt.
[0003] Es existieren Vorschläge zur hydraulischen Kopplung von mehreren Weichenantrieben
in einem Weichenantriebssystem. Eine hydraulische Kopplung von Weichenantrieben mit
individuellen Stellwegen in einem Weichenantriebssystem mit mehreren Weichenantrieben
wird in der Europäischen Patentanmeldung 03360040.4 beschrieben.
[0004] Nachteilig bei den Weichenantriebssystemen mit mehreren Weichenantrieben gemäß Stand
der Technik ist es, dass jeder dieser Weichenantriebe über eine eigene Vierdrahtschnittstelle
von einem Stellwerk aus gesteuert werden muss. Eine derartige Vierdrahtschnittstelle
stellt eine Standardschnittstelle für Bahnweichen (Kabelendverteiler) dar, die für
den Betrieb einer Weiche mit einem einzigen Weichenantrieb und einem einzigen Zungenprüfkontakt
bei üblichen Bahnschienennetzen verwendet wird. Die Notwendigkeit mehrer Vierdrahtschnittstellen
für eine Weiche führt zu einem hohen Installationsaufwand und zu einer großen Fehleranfälligkeit,
da die Steuerung der Vierdrahtschnittstellen einer Weiche mit geringen Toleranzen
synchronisiert sein muss. Sowohl eine mechanische Kopplung als auch eine hydraulische
Kopplung von Weichenantrieben sind daher mit hohen Anschaffungs- und Betriebskosten
verbunden.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Weichenantriebssystem mit mehreren
Weichenantrieben zur Verfügung zu stellen, das kostengünstig und zuverlässig einsetzbar
ist, wobei insbesondere das Weichenantriebssystem an in Standardschienennetzen vorhandene
Kabelendverteiler für Bahnweichen anschließbar sein soll.
[0006] Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtungen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die
abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.
[0007] Die Aufgabe wird durch ein Weichenantriebssystem mit mehreren, an verschiedenen Orten
entlang einer Weiche, die mindestens eine Weichenzunge aufweist, positionierten Weichenantrieben
zur Einstellung der Weichenzunge, die mit einer Kopplung miteinander verbunden sind,
gelöst. Erfindungsgemäß sind die Weichenantriebe als elektrische Antriebe ausgebildet,
die jeweils mindestens einen Elektromotor aufweisen, wobei die Kopplung der Weichenantriebe
als elektrische Kopplung ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Weichenantriebssystem
ist mit zwei oder mehr elektrischen Weichenantrieben ausgestattet.
[0008] Die elektrische Kopplung erlaubt den Einsatz erprobter und wartungsfreier Komponenten,
die nicht gegenüber vorhandenen Standardsystemen geändert werden müssen. Insbesondere
können vorhandene Schnittstellen (Vierdrahtschnittstelle) zum Stellwerk verwendet
werden. Bei einem erfindungsgemäßen Weichenantriebssystem mit mehr als zwei Weichenantrieben
ist eine sechspolige Schnittstelle zum Stellwerk notwendig, insofern mehr als einer
der Weichenantriebe eine Überwachungseinrichtung, gemäß vorhandenen Weichenantrieben,
aufweist. Derartige sechspolige Stellwerkschnittstellen sind ebenfalls bereits bei
Weichen mit großen Radien im Einsatz. Die elektrische Kopplung ist ebenfalls nahezu
wartungsfrei und sehr zuverlässig. Allenfalls manuelle Isolationsprüfungen sind regelmäßig
durchzuführen. Das erfindungsgemäße Weichenantriebssystem erlaubt die Nutzung mehrerer
Weichenantriebe an einer Weiche, wobei die Steuerung und Überwachung durch eine Vierdrahtschnittstelle
für das gesamte Weichenantriebssystem, also auch die gesamte Weiche, erfolgen kann.
Durch die Nutzung mehrerer Weichenantriebe sind das Umstellen, das Festhalten (Verschluss)
und die Überwachung langer Weichenzungen an mehreren Punkten entlang der Weiche möglich.
Durch das erfindungsgemäße Weichenantriebssystem ist eine Verkleinerung der mechanischen
Teile eines Weichenantriebssystems mit mehreren Weichenantrieben möglich, da eine
mechanische Verbindung zwischen an der Weiche entfernt angeordneten Weichenantrieben
entfällt.
[0009] Bevorzugt weist die Kopplung der Weichenantriebe einen Kabelverteiler, über den die
Elektromotoren der Weichenantriebe miteinander verbunden sind, auf. Dies ermöglicht
einen einfachen modularen Aufbau des Weichenantriebssystems und damit eine schnelle
Montage.
[0010] Besonders bevorzugt weist die Kopplung eine Parallelschaltung der Weichenantriebe,
bevorzugt der Elektromotoren der Weichenantriebe, auf. Dadurch ist eine synchrone
Ansteuerung der Weichenantriebe einfach realisierbar. Die synchrone Ansteuerung wiederum
hat den Vorteil, dass die Kraft, die von den Weichenantrieben zum Umstellen der Weichenzunge
an dieser wirkt, gleichmäßig angreift.
[0011] Weiter bevorzugt ist jeweils eine Spule des Elektromotors eines Weichenantriebs mit
jeweils einer Spule des Elektromotors eines jeden weiteren Weichenantriebs parallel
geschaltet. Dies hat den Vorteil, dass die Elektromotoren bei deren Ansteuerung gleichmäßig
anlaufen. Dadurch ist eine kleinere Dimensionierung der Elektromotoren möglich.
[0012] Bei dem erfindungsgemäßen Weichenantriebssystem weisen die Weichenantriebe bevorzugt
jeweils eine Überwachungseinrichtung auf. Diese Überwachungseinrichtung ist eingerichtet
um die Zungenstellung der Weiche zu überprüfen, wobei das Ergebnis der Überprüfung
vom Stellwerk aus überwacht werden kann. Herkömmliche elektrische Weichenantriebe
weisen neben einem elektrischen Motor, der Teil einer Stelleinrichtung ist, eine derartige
Überwachungseinrichtung auf. Diese bekannten Weichenantriebe können bei dem erfindungsgemäßen
Weichenantriebssystem zur Verwendung kommen.
[0013] Bevorzugt ist die Überwachungseinrichtung an einen Zungenprüfkontaktanschluss angeschlossen.
Dadurch kann eine Verschaltung eines bekannten Kabelendverteilers, wie dieser als
Schnittstelle zum Stellwerk bei bekannten Schienennetzen verwendet wird, als Anschluss
für das erfindungsgemäße Weichenantriebssystem verwendet werden.
[0014] Weiter bevorzugt ist das Weichenantriebssystem an eine Vierdrahtschnittstelle angeschlossen.
Bei einer Vierdrahtschnittstelle handelt es sich um die Schnittstelle an der die überwiegende
Mehrzahl der bei einem bekannten Schienennetz vorhandenen Weichenantreibssysteme angeschlossen
ist. Ein Anschluss des erfindungsgemäßen Weichenantriebssystem an eine Vierdrahtschnittstelle
ermöglicht es, das erfindungsgemäße Weichenantriebssystem flächendeckend einzusetzen.
[0015] In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Weichenantriebssystems
ist die Bauart der Elektromotoren des Weichenantriebssystems derart gewählt ist, dass
die Summe der Leistungsaufnahmen der Elektromotoren unabhängig ist von der Anzahl
der Weichenantriebe des Weichenantriebssystems. Die Summe der Leistungsaufnahmen entspricht
also einem vorgegebenen Wert. Dieser Wert kann z.B. der Leistungsaufnahme eines im
Einsatz befindlichen elektrischen Weichenantriebs gemäß Stand der Technik (Norm-Weichenantrieb)
entsprechen. Dies hat den Vorteil, dass die vorhandene Ansteuerungselektronik eines
derartigen Norm-Weichenantriebs, die z.B. im Stellwerk vorhanden ist, beim Ersetzen
eines vorhandenen Weichenantriebs durch einen erfindungsgemäßen Weichenantrieb nicht
modifiziert werden muss.
[0016] Beim erfindungsgemäßen Weichenantriebssystem kann mindestens ein Zungenprüfkontakt
an der Weiche vorgesehen sein. Dadurch können auch Weichenantriebe ohne Überwachungseinrichtung
zum Einsatz kommen.
[0017] Bevorzugt ist dann mindestens ein Zungenprüfkontakt zwischen zwei benachbarten Weichenantrieben
an der Weiche positioniert. Dadurch können die beiden benachbarten Weichenantriebe
mit nur einem Zungenprüfkontakt mit ausreichender Sicherheit überwacht werden.
[0018] Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
Die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale der Erfindung können
jeweils einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen
sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften
Charakter.
[0019] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Weichenantriebssystem mit zwei elektrischen Weichenantrieben.
Fig. 2 zeigt einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Weichenantriebssystems mit zwei
Weichenantrieben und einer Vierpolschnittstelle.
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Weichenantriebssystem mit drei elektrischen Weichenantrieben
und einem Zungenprüfkontakt.
Fig. 4 zeigt einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Weichenantriebssystems mit drei
Weichenantrieben und einem Zungenprüfkontakt.
[0020] Die Fign. der Zeichnungen zeigen den erfindungsgemäßen Gegenstand stark schematisiert
und sind nicht maßstäblich zu verstehen. Die einzelnen Bestandteile des erfindungsgemäßen
Gegenstandes sind so dargestellt, dass ihr Aufbau gut gezeigt werden kann.
[0021] In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Weichenantriebssystem 1 mit zwei elektrischen
Weichenantrieben 4 dargestellt. An zwei verschiedenen Punkten entlang der Weiche 2
sind Weichenantriebe 4 zum Umschalten der Weiche 2, d.h. zum Umstellen der Weichenzunge
3, angeordnet. Diese Weichenantrieb 4 können an beiden Seiten der Weiche 2 positioniert
sein. Es ist also auch eine Rechtsanordnung möglich, bei der das Weichenantriebssystem
1 auf der rechten Seite der Weiche 2 angebaut ist. Die Weichenantriebe 4 sind miteinander
gekoppelt. Die Weichenantriebe sind als elektrische Antriebe ausgeführt, die jeweils
einen elektrischen Motor (Weichenmotor) umfassen. Weiter weisen die Weichenantriebe
4 jeweils eine Überwachungseinrichtung 6 auf, die die Funktionalität eines Zungenprüfkontaktes
aufweist. Ein Weichenantrieb ist eine konstruktive Einheit, bestehend aus Stelleinrichtung
und Überwachungseinrichtung. Die Überwachungseinrichtung ist funktional dem Zungenprüfkontakt
gleich. Die Stelleinrichtung weist dabei einen Antrieb, im erfindungsgemäßen Weichenantriebssystem
1 einen elektrischen Motor, und eine Umstellmechanik 7 auf. Die Kopplung 5 der Weichenantriebe
4 ist als eine elektrische Kopplung 5 der elektrischen Motoren realisiert. Die Weichenzunge
3 wird bei Betätigung der Weichenantriebe 4 über jeweils eine Umstellmechanik 7 pro
Weichenantrieb 4 eingestellt. Jeder der Weichenantriebe 4 ist an den Kabelendverteiler
10 angeschlossen. Dieser Kabelendverteiler ist über eine Vierdrahtschnittstelle mit
einem Stellwerk verbunden. Die elektrischen Weichenantriebe 4 sind elektrisch miteinander
gekoppelt. Die elektrische Kopplung 5 der Weichenantriebe 4 wird mittels eines Kabelverteilers,
der den elektrischen Motor des ersten Weichenantriebs mit dem elektrischen Motor des
zweiten Weichenantriebs parallel verschaltet, erreicht. Dabei ist jede Spule (Wicklung)
des ersten Motors parallel zu einer entsprechenden Spule des zweiten Motors geschaltet.
Die Leistungsaufnahme der beiden Weichenantriebe, d.h. im Wesentlichen der beiden
elektrischen Motoren, sind bevorzugt so ausgelegt, dass die Leistungsaufnahme derjenigen
eines in Standardschienennetzen verwendeten einfachen Weichenantriebssystems mit einem
einzigen Weichenantrieb, bzw. elektrischen Motor entspricht. Dadurch ist keine Anpassung
bestehender Systeme notwendig. Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Weichenantriebssystems
wird ein bei bestehenden Weichenantriebssystemen vorhandener Zungenprüfkontakt durch
einen Weichenantrieb 4 ersetzt. Die Anschlüsse des Weichenmotors (6 Drähte) werden
vom zweiten Weichenantrieb über einen Kabelverteiler zum Motor des ersten Weichenantriebes
verdrahtet.
[0022] In Fig. 2 ist ein Stromlaufplan eines erfindungsgemäßen Weichenantriebssystems, das
über einen Kabelendverteiler 10 an eine Vierdrahtschnittstelle 11 angeschlossen ist,
dargestellt. Der Stromlaufplan entspricht einem Stromlaufplan eines Norm-Weichenantriebssystems
mit nur einem elektrischen Weichenantrieb. Zusätzlich zu einem derartigen Stromlaufplan
sind die Spulen 31,32,33 des elektrischen Motors des zweiten Weichenantriebs dargestellt.
Die Spulen 21,22,23 des elektrischen Motors des ersten Weichenantriebssystems der
Weichenantriebe sind zu den Spulen 31,32,33 des zweiten Weichenantriebs parallel geschaltet.
Es ist die Verschaltung der Motoren zweier Weichenantriebe dargestellt. Fig. 2 zeigt
die Lösung für Weichenantriebe mit Drehstrommotoren. Es wird Wicklung 21 vom ersten
Weichenantrieb mit Wicklung 31 vom zweiten Weichenantrieb und Wicklung 22 vom ersten
Weichenantrieb mit Wicklung 32 vom zweiten Weichenantrieb usw. parallel geschaltet.
Diese Verschaltung ist in die Schaltung eines Norm-Weichenantriebs 17 eingezeichnet.
Neben einem Weichenantrieb sind bei gängigen Weichenantriebssystemen zusätzlich Zungenprüfkontakte
angeschlossen. Diese detektieren die Ist-Lage der Weichenzunge und melden das Erreichen
einer Soll- bzw. Endlage der Weichenzunge.
[0023] Die Schaltung eines derartigen Zungenprüfkontakts (Zungenprüfkontaktschaltung ) 16
ist über ein vieradriges Verbindungskabel 12 an den Kabelendverteiler 10 angeschlossen.
Bei einem erfindungsgemäßen Weichenantriebssystem wird an Stelle dieser Zungenprüfkontaktschaltung
16 eine Überwachungseinrichtung des zweiten Weichenantriebs angeschlossen. Die Kreise
über den Adern der in der Figur dargestellten Schaltungsanordnung sind Symbole für
Klemmstellen. Verschiedene Klemmen sind zu einem Klemmenblock 18 zusammengefasst,
der auch nachrüstbar ist. Schraubklemmen sind als Kreis mit Strich dargestellt.
[0024] In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßes Weichenantriebssystem 1 mit drei elektrischen
Weichenantrieben 4 und einem Zungenprüfkontakt 15 dargestellt. Der Zungenprüfkontakt
ist zwischen zwei Weichenantrieben 4 positioniert. Bei drei oder mehr Weichenantrieben
4 ist zur Verschaltung der Überwachungskontakte der Weichenantriebe 4 eine Schaltung
zur Vervielfachung erforderlich. Bei einer Verschaltung von drei Weichenantrieben
4 wird der Weicheneinsatz 40 benutzt, um die Überwachungskontakte der Weichenantriebe
4 zu verschalten. Der Weichenantrieb 4 ist über ein sechsadriges Kabel an einen Kabelendverteiler
10 angeschlossen. Zur Steuerung und Überwachung eines erfindungsgemäßen Weichenantriebssystems
mit mindestens drei Weichenantrieben ist der Kabelendverteiler 10 ebenfalls über ein
sechspoliges Kabel mit einem Stellwerk verbunden. Es gibt sowohl in einem Weichenantrieb
4 als auch in einem Zungenprüfkontakt 15 Überwachungskontakte. Beide haben die gleiche
Funktion, sind gleich verschaltet und damit gegenseitig austauschbar. Die dargestellte
Weiche 2 hat einen großen Kurvenradius und eine lange Weichenzunge 3. Sie hat einen
Weichenantrieb 4 an der Zungenspitze. Gebräuchliche Weichen mit großen Kurvenradien
haben zusätzlich, je nach Länge der Weichenzunge, zusätzlich Zungenprüfkontakte. In
der Figur sind zwei der drei Zungenprüfkontakte einer derartigen Weiche durch elektrische
Weichenantriebe 4 mit elektrischen Motoren ersetzt.
[0025] In Fig. 4 ist ein Stromlaufplan eines erfindungsgemäßen Weichenantriebssystems mit
drei Weichenantrieben und einem Zungenprüfkontakt dargestellt. Der Stromlaufplan entspricht
einem Stromlaufplan eines Norm-Weichenantriebssystems mit nur einem elektrischen Weichenantrieb
und drei Zungenprüfkontakten. Die Parallelschaltung der Spulen der elektrischen Motoren
der Weichenantriebe ist nicht dargestellt. Die Verschaltung 16 des Zungenprüfkontakts
ist entsprechend einer Norm-Zungenprüfkontaktverschaltung eingezeichnet. Weiter ist
die Verschaltung des ersten Weichenantriebs in der Figur als die Schaffung eines Norm-Weichenantriebs
17 eingezeichnet. Die Verschaltung 27 der beiden weiteren Weichenantriebe entspricht
dieser Verschaltung, sie ist jedoch nur schematisch an Stelle zweier Zungenprüfkontaktschaltungen
eingezeichnet.
[0026] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorstehend angegebene Ausführungsbeispiel.
Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders
gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.
1. Weichenantriebssystem (1) mit mehreren, an verschiedenen Orten entlang einer Weiche
(2), die mindestens eine Weichenzunge (3) aufweist, positionierten Weichenantrieben
(4) zur Einstellung der Weichenzunge (3), die mit einer Kopplung (5) miteinander verbunden
sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Weichenantriebe (4) als elektrische Antriebe ausgebildet sind, die jeweils mindestens
einen Elektromotor aufweisen, wobei die Kopplung (5) der Weichenantriebe (4) als elektrische
Kopplung (5) ausgebildet ist.
2. Weichenantriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung (5) einen Kabelverteiler, über den die Elektromotoren der Weichenantriebe
(4) miteinander verbunden sind, aufweist.
3. Weichenantriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung (5) eine Parallelschaltung der Weichenantriebe (4), bevorzugt der Elektromotoren
der Weichenantriebe (4), aufweist.
4. Weichenantriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Spule des Elektromotors eines Weichenantriebs (4) mit jeweils einer
Spule des Elektromotors eines jeden weiteren Weichenantriebs (4) parallel geschaltet
ist.
5. Weichenantriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Weichenantriebe (4) jeweils eine Überwachungseinrichtung (6) aufweisen.
6. Weichenantriebssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (6) an einen Zungenprüfkontaktanschluss angeschlossen
ist.
7. Weichenantriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Weichenantriebssystem an eine Vierdrahtschnittstelle (11) angeschlossen ist.
8. Weichenantriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauart der Elektromotoren des Weichenantriebssystems derart gewählt ist, dass
die Summe der Leistungsaufnahmen der Elektromotoren unabhängig von der Anzahl der
Weichenantriebe (4) des Weichenantriebssystems (1) ist.
9. Weichenantriebssystem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zungenprüfkontakt (15) an der Weiche (2) vorgesehen ist.
10. Weichenantriebssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zungenprüfkontakt (15) zwischen zwei benachbarten Weichenantrieben
(4) an der Weiche (2) positioniert ist.