DE3013061C2

DE3013061C2 - Method and device for operating redundant control devices

Info

Publication number: DE3013061C2
Application number: DE3013061A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 6800 Mannheim Dressler
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1980-04-03
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1986-09-18
Also published as: DE3013061A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb redundanter Steuerungseinrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method and a device for operating redundant control devices according to the preamble of claim 1.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung zum Betrieb redundanter Steuerungseinrichtungen ist aus der DE-OS 21 62 120 bekannt.Such a method and such a device for operating redundant control devices is from DE-OS 21 62 120 known.

Dort wird eine Umschalteinrichtung für ein aus zwei gleichen Einheiten bestehendes Sicherheitssystem beschrieben, bei dem je nach vorliegendem Umschaltbefehl eine der Einheiten die Systemaufgabe wahrnimmt. Eine Einheit arbeitet dabei als Betriebseinheit zur Wahrnehmung der eigentlichen Systemaufgabe. Die weitere Einheit arbeitet als Sicherheitseinheit (Reserveeinheit) für die Betriebseinheit. Die beiden Einheiten werden mittels einer Überwachungseinrichtung überwacht. Bei Ausfall der Betriebseinheit wird die Systemaufgabe der Reserveeinheit übertragen.A changeover device for a safety system consisting of two identical units is described there, in which, depending on the switchover command, one of the units performs the system task. One unit works as an operating unit to perform the actual system task. the Another unit works as a safety unit (reserve unit) for the operating unit. The two units are monitored by means of a monitoring device. If the operating unit fails, the system task becomes transferred to the reserve unit.

Im Zusammenhang mit Zweirichtungs-Schienenfahrzeugen ist es aus der DE-AS 11 58 091 bekannt, zwei und mehr beliebig miteinander gekuppelte Lokomotiven von einem beliebigen Führerstand aus zu steuern •(Vielfachsteuerung von ;piesellokomoti.veri), und zwar sowohl in Vorwärts- a!s auch in Rückwärtsfahrt. Es ist jedoch nicht vorgesehen, im Störüngsfall von der gestörten auf die ungestörte Steuerungseinrichtung umzuschalten. In connection with bidirectional rail vehicles, it is known from DE-AS 11 58 091, two and to control more randomly coupled locomotives from any driver's cab • (multiple control of; piesellokomoti.veri), namely both in forward and in reverse. However, there is no provision in the event of a fault from the disturbed to switch to the undisturbed control device.

Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit werden Steuerungseinrichtungen von Schienenfahrzeugen üblicherweise ganz oder zum Teil redundant aufgebaut. Dabei treten zahlreiche Probleme auf. Bei parallel arbeitenden Steuerungseinrichtungen müssen die Ausgänge auf Gleichheit überwacht werden. Das erhöht zwar den Sicherheitsgrad, da gefährliche Fehler erkannt werden, vermindert aber die Zuverlässigkeit Ein Beispiel für derartige parallel arbeitende Steuerungseinrichtungen ist aus Siemens Forschungs- und Entwicklungsberichte, 1978, Seite 374 bis 377 bekanntControl devices are used to increase reliability of rail vehicles usually built completely or partially redundantly. Included numerous problems arise. In the case of control devices working in parallel, the outputs must open Equality to be monitored. Although this increases the level of security, since dangerous errors are detected, but reduces the reliability. An example of such control devices working in parallel is known from Siemens Research and Development Reports, 1978, pages 374 to 377

Dort wird ein fehlersicheres Datenverarbeitungssystern für Eisenbahnsignale beschrieben, bei dem zwei unabhängige Rechner mit Eingangssignaien gespeist werden. Die Ausgangssignale der Rechner werden laufend mittels eines !Comparators überwacht. Bei Abweichungen der Ausgangssignale wird das gesamte Daten-Verarbeitungssystem fehlersicher abgeschaltet um jegliches Sicherheitsrisiko auszuschalten.There a fail-safe data processing system for railway signals is described in which two independent computers can be fed with input signals. The output signals from the computers are continuous monitored by a! comparator. If the output signals deviate, the entire data processing system will fail-safe shutdown to eliminate any safety risk.

Zuschaltbare Ersatz-Systeme erhöhen die Zuverlässigkeit nur dann, wenn ihre Funktionsfähigkeit in regelmäßigen Abständen geprüft wird, wobei die Abstände geringer sein müssen, als der mittlere Abstand zweier Ausfälle im Hauptsystem. Diese Prüfung muß entweder automatisch ablaufen oder organisiert werden, was den Nachteil eines technischen Zusatzaufwandes oder eines Verwaltungsaufwandes mit sich bringt Eine gezielte Prüfung eines etwa vorhandenen Ersatz-Systems unter Betriebsbedingungen erfordert bei Fahrzeugen hohen Aufwand, z. B. eine Probefahrt.Switchable replacement systems only increase reliability if they function regularly Distances is checked, whereby the distances must be smaller than the mean distance between two Failures in the main system. This test must either run automatically or be organized what the The disadvantage of an additional technical effort or an administrative effort entails a targeted Testing of any existing replacement system under operating conditions requires high levels of vehicle performance Effort, e.g. B. a test drive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das eine Prüfung der redundanten Steuerungseinrichtungen unter Betriebsbedingungen ermöglicht und trotzdem nur einen geringen technischen Mehraufwand erfordert. Desweiteren soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.The invention is based on the object of developing a method that checks the redundant Control devices enabled under operating conditions and yet only a low technical level Requires additional effort. Furthermore, a device for carrying out the method is to be specified will.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Anwendung auf Zweirichtungs-Schienenfahrzeugen im ungestörten Fall in Abhängigkeit von der Wahl der Fahrtrichtung des Fahrzeuges jeweils eine der beiden Steuerungseinrichtungen in Betrieb istAccording to the invention, this object is achieved in that, when used on bidirectional rail vehicles in the undisturbed case, depending on the choice of the direction of travel of the vehicle, one of the both control devices is in operation

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Ausgangssignale der beiden Steuerungseinrichtungen über einen Wahlschalter dem zu steuernden Teil des Fahrzeuges zuführbar, wobei der Wahlschalter in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrtrichtungsumschalters des Fahrzeuges umschaltbar istIn a device for carrying out the method according to the invention, the output signals are the two control devices can be fed to the part of the vehicle to be controlled via a selector switch, the selector switch depending on the position of the direction switch of the vehicle is switchable

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindung zwischen Fahrtrichtungsumschalter und Wahlschalter im Störungsfall mittels einer Unterbrechungseinrichtung unterbrechbar und der Wahlschalter läßt sich dann anderweitig schalten.Another embodiment of the invention is the connection between the direction switch and the selector switch can be interrupted in the event of a malfunction by means of an interruption device and the selector switch allows then switch to something else.

Alternativ hierzu kann auch /wischen Wahlschalter und zu steuerndem Teil des Fahrzeuges ein Störungsschalter angeordnet sein, der wahlweise den zu steuern- den Teil mit dem Wahlschalter oder direkt mit einer der beiden Steuerungseinrichtungen verbindet.Alternatively, / can also wipe the selector switch and the part of the vehicle to be controlled, a malfunction switch can be arranged, which optionally controls the connects the part with the selector switch or directly with one of the two control devices.

Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile liegen insbesondere darin, daß die Prüfung der Steuerungseinrichtungen keinen organisatorischen und wenig techni-The advantages associated with the invention are in particular that the testing of the control devices no organizational and little technical

6cr sehen Mehraufwand erfordert. Ausfälle in der niehtakti-■,siven Steuerungseinrichtung werden nach der nächsten '"Fahrtrichtungsänderung bemerkt und bei einem solchen Störfall wird auf die zunächst passive redundante Steuerungseinrichtung umgeschaltet.6cr see additional effort required. Failures in the non-active ■, active Control devices are noticed after the next change in direction of travel and when such a change occurs In the event of a malfunction, the initially passive redundant control device is switched over.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert.Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings.

In den F i g. 1 und 2 sind zwei alternative Vorrichtungen zum Betrieb redundanter SteuerungseinrichtüngenIn the F i g. 1 and 2 are two alternative devices for operating redundant controllers

auf Zweirichtungs-Schienenfahrzeugen dargestelltshown on bidirectional rail vehicles

Bei der Vorrichtung nach F i g. 1 wird eine Steuerungseinrichtung 1 eines Zweirichtungs-Schienenfahrzeuges zur Erhöhung der Zuverlässigkeit durch eine gleichartige Steuerungseinrichtung 2 ergänzt Jeweils eine der beiden Steuerungseinrichtungen 1 oder 2 ist aktiv, während die andere sis Standby-System bei Ausfall der aktiven Steuerungs-Einrichtung deren Aufgabe übernimmt Beide Steuerungs-Einrichtungen 1 und 2 werden parallel mit Eingangssignalen 3 versorgt; die Ausgangssignale 4 der Steuerungseinrichtung 1 und Ausgangssignale 5 der Steuerungseinrichtung 2 werden durch einen Wahlschalter fi entweder aus der einen oder der anderen Steuerungs-Einrichtung entnommen und an den zu steuernden Teil 7 des Fahrzeuges weitergeleitet. In the device according to FIG. 1 becomes a control device 1 of a bidirectional rail vehicle to increase the reliability by a similar control device 2 supplemented in each case one of the two control devices 1 or 2 is active, while the other sis standby system in the event of failure the active control device whose task is taken over by both control devices 1 and 2 are supplied in parallel with input signals 3; the output signals 4 of the control device 1 and Output signals 5 of the control device 2 are selected either from the one or by a selector switch fi taken from the other control device and forwarded to the part 7 of the vehicle to be controlled.

Die notwendige Prüfung der beiden Steuerungs-Einrichtungen i, 2 wird dadurch erreicht daß beide Steuerungs-Einrichtungen 1, 2 abwechselnd für bestimmte Betriebszeiten durch mschalten des Wahlschalters 6 aktiviert werden, so daß sich Ausfälle in der jeweils als Standby-System dienenden Steuerungseinrichtung nach deren Aktivierung bemerkbar machen.The necessary testing of the two control devices i, 2 is achieved in that both control devices 1, 2 activated alternately for certain operating times by switching on the selector switch 6 so that failures in the control device serving as a standby system can be detected make their activation noticeable.

Der Wahlschalter 6 ist mit dem auf dem Zweirichtungs-Schienenfahrzeug vorhandenen Fahrtrichtungsumschalter 8 wirkungsmäßig verbunden, so lange kein Ausfall einer Steuerungseinrichtung bemerkt wird. Die Verbindung 9 zwischen Wahlschalter 6 und Fahrtrichtungsumschalter 8 kann durch eine Unterbrechungseinrichtung 10 aufgetrennt werden. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Verkopplung zwischen Fahrtrichtung des Fahrzeuges und aktivierter Steuerungseinrichtung aufgehoben werden kann, wenn der Ausfall einer Steuerungseinrichtung 1 oder 2 bemerkt wird. Der Wahlschalter 6 läßt sich dann unabhängig von der Fahrtrichtung auf die Ausgänge der intakten Steuerungseinrichtung schalten, die dann den Betrieb weiterführtThe selector switch 6 is with the one on the bidirectional rail vehicle existing direction switch 8 operatively connected, as long as none Failure of a control device is noticed. The connection 9 between the selector switch 6 and the direction switch 8 can be separated by an interruption device 10. That way will achieved that the coupling between the direction of travel of the vehicle and activated control device can be canceled if the failure of a control device 1 or 2 is noticed. The selector switch 6 can then be accessed independently of the direction of travel on the outputs of the intact control device switch, which then continues operation

Die Vorrichtung gemäß F i g. 2 unterscheidet sich von der in Fi g. 1 dargestellten Vorrichtung lediglich durch den Einsatz eines Störungsschalters 11 anstelle einer Unterbrechungseinrichtung 10. Der Störungsschalter 11 ist zwischen Wahlschalter 6 und dem zu steuernden Teil 7 des Fahrzeuges geschaltet und weist drei schaltbare Pole auf, die mit den Ausgangssignalen 4 und 5 der Steuerungs-Einrichtungen 1 und 2 stwie mit dem Ausgangssignal des Wahlschalters 6 verbunden sind. Der feststehende Pol des Störungsschalters 11 ist mit dem zu steuernden Teil 7 des Fahrzeuges verbunden. Im Normalfall schaltet der Störurgsschalter 11 das Ausgangssignal des Wahlschalters 6 durch, lediglich im Störfall werden die Ausgangssignale 4 oder 5 durchgeschaltet, je nachdem, welche Steuerungseinrichtung gestört ist.The device according to FIG. 2 differs from that in FIG. 1 only through the use of a malfunction switch 11 instead of an interrupting device 10. The malfunction switch 11 is connected between the selector switch 6 and the part 7 of the vehicle to be controlled and has three switchable poles that are connected to the output signals 4 and 5 of the control devices 1 and 2 st as are connected to the output signal of the selector switch 6. The fixed pole of the fault switch 11 is connected to the part 7 of the vehicle to be controlled. In the normal case, the Störurgsschalter 11 switches through the output signal of the selector switch 6, only in the event of a failure, the output signals 4 or 5 are switched through, depending on which control device is disturbed.

Die beschriebene Einrichtung kann nur bei Zweirichtungs-Schienenfahrzeugen eingesetzt werden, die in beiden Fahrtrichtungen annähernd gleiche Betriebszeiten haben.The device described can only be used with bidirectional rail vehicles are used that have approximately the same operating times in both directions to have.

Die Prüfung der beiden Steuerungseinrichtungen 1,2 erfolgt dann unter Betriebsbedingungen jeweils abwechselnd nach Umschaltung der Fahrtrichtung. Solche Fahrtrichtungsumsehaltungen kommen im allgemeinen mehrmals täglich vor, so daß der Abstand zwischen zwei Prüfungen mit Sicherheit kleiner als der mittlere Ausfallabstand der Steuerungseinrichtungen ist. Ausfälle in der nicht aktiven Steuerungseinrichtung werden nach der nächsten Fahrtrichtungsänderung bemerkt und bei einem solchen Störfall -pird auf die zunächst passive redundante Steuerungseinrichtung umgeschaltet.The checking of the two control devices 1, 2 then takes place alternately under operating conditions after changing the direction of travel. Such reversals of the direction of travel generally occur several times a day, so that the interval between two tests is definitely smaller than the mean failure interval the control equipment is. Failures in the inactive control device will occur after notices the next change in direction of travel and in the event of such an incident -pird on the initially passive redundant control device switched.

Fahrtrichtungsänderungen kommen im allgemeinen nur in größeren Betriebsstellen, z. B. Knotenbahnhöfen und fast nie auf der freien Strecke vor. Damit läßt sich ein dabei bemerkter Ausfall einer Steuerungseinrichtung 1, 2 ohne wesentliche Betriebsbehinderung z. B. durch Austausch des Fahrzeuges beheben. Durch diese zwangsläufige Prüfung der Funktion der Steuerungseinrichtungen wird sichergestellt, daß das Redundanzsystem im Bedarfsfall nicht bereits seinerseits ausgefallen ist.Changes in the direction of travel generally only occur in larger operating locations, e.g. B. Junction stations and almost never on the open road before. A failure of a control device that is noticed in the process can thus be avoided 1, 2 without significant operational hindrance z. B. fix it by replacing the vehicle. Through this Inevitable testing of the function of the control devices ensures that the redundancy system if necessary, has not already failed on its part.

Ausfälle in der aktiven Steuerungseinrichtung werden im allgemeinen sofort bemerkt; die Weiterführung des Betriebes ist durch das Auftrennen der Verbindung 9 in der Unterbrechungseinrichtung 10 und Umschalten auf die als Standby-System dienende Steuerungseinrichtung jederzeit möglich.Failures in the active control device are generally noticed immediately; the continuation The operation is by breaking the connection 9 in the interruption device 10 and switching on the control device serving as a standby system possible at any time.

Zur Realisierung der wirkungsmäßigen Verbindung 9 zwischen Fahrtrichtungsumschalter 8 und Wahlschalter G kommen z. B. elektrische, mechanische oder pneumatische Einrichtungen in Frage. Die Unterbrechungseinrichtung 10 ist dementsprechend aufgraautTo realize the functional connection 9 between the direction switch 8 and selector switch G come z. B. electrical, mechanical or pneumatic devices in question. The interruption device 10 is correspondingly roughened

Die Erfindung kann auch für Teile von Cteuerungseinrichtungen angewendet werden.The invention can also be used for parts of control devices be applied.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Method for operating two redundant control devices of the same type, with each only one control device is engaged and in the event of a malfunction from the disturbed to the undisturbed Control device is switched, characterized in that when used on bidirectional rail vehicles in the undisturbed case, depending on the choice of Direction of travel of the vehicle alternately in each case one of the two control devices (1, 2) in Operation is

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized in that the Output signals (4, 5) of the two control devices (1,2) via a selector switch (6) to the controlling part (7) of the vehicle can be supplied, the payment switch (6) depending on the position the direction switch (8) of the vehicle can be switched

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the connection (9) between the direction switch (8) and selector switch (6) in the event of a fault by means of an interruption device

(10) can be interrupted and the selector switch (6) itself then can switch elsewhere

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that between the selector switch (6) and part to be controlled \ /) of the vehicle is a fault switch

(11) the option to be controlled is arranged Part (7) with the selector switch (6) or directly with one of the two power supply lines (1,2).