Elektrisches Eisenbahnstellwerk Den neuesten Stellwerken, insbesondere den so genannten Gleisbild- oder Spurplanstellwerken, liegt eine Relaisschaltung zugrunde, die baukastenförmig aufgebaute und nach dem Gleisbild miteinander ver bundene Relaisgruppen verwendet. Man fasst dabei beispielsweise alle Relais, die zur Steuerung und über wachung einer Weiche, eines Signals oder einer Fahr strasse erforderlich sind, zu verschiedenen Relaisgrup pen zusammen. Die z. B. zu einer Weiche gehörige Relaisgruppe kann alle für dieses Stellwerkselement notwendigen Schaltfunktionen ausführen, wie Gleis überwachung des Weichenabschnittes, Einzelstellung der Weiche, Aufbau und Auflösung von Teilfahr strassen über die Weiche, Prüfen und Herstellen von Ausschlüssen feindlicher Fahrstrassen, Herstellen von Flankenschutz durch selbsttätige Schutzsuche, Schutz meldung usw.
Damit stellt die Inneneinrichtung eines Stellwerkes eine entsprechend dem Gleisplan zusam mengeschaltete Kombination von Regelbausteinen dar, die alle Aufgaben für Gleisüberwachungen, Weichen, Signale, Streckenabhängigkeiten usw. umfasst.
Wegen der wechselseitigen Beziehung benach barter Stellwerkselemente sind jedoch zwischen den zugehörigen Relaisgruppen nicht nur zahlreiche Ver bindungen, sondern in diesen Verbindungsleitungen auch entsprechend viele Kontakte erforderlich, die dem Verschleiss unterliegen und daher die stör anfälligsten Teile der Inneneinrichtung darstellen.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass sich diese Störungen durch Verwendung von elektroni schen Schaltmitteln verringern lassen, wie sie z. B. in neueren Rechenanlagen verwendet werden. Erfin dungsgemäss sind daher ein magnetischer Speicher und ein elektronisches Rechengerät vorgesehen, mit deren Hilfe die Stellwerkselemente überprüft und gesteuert werden. Um möglichst einfache Vorausset zungen für die Anwendung dieser elektronischen Schaltmittel in elektronischen Stellwerken zu schaffen, kann z. B. die Einrichtung so getroffen werden, dass den Stellaufträgen und Meldungen für Zug- und Ran- gierfahrstrassen, Teilfahrstrassen, Weichen, Signale usw. Zeichenkombinationen zugeordnet sind, die elektronisch, z.
B. durch Magnetisierungsimpulse, ge speichert werden können. Das elektronische Rechen gerät vergleicht dann die durch eine Bedienungshand lung, z. B. Betätigen der Start- und Zieltaste einer Fahrstrasse, ausgewählte Zeichenkombination für einen Stellauftrag (Sollzustand) mit den magnetisch eingespeicherten Zustands- und Ausschlussmeldungen (Istzustand) der zugehörigen Stellwerkselemente und wirkt beim Feststellen einer Differenz und der Zu lässigkeit des Auftrages so auf deren Steuereinrich tungen ein, dass der dem Stellauftrag entsprechende Zustand hergestellt wird.
Bei der hohen Schaltgeschwindigkeit der elektro nischen Rechengeräte besteht die Möglichkeit, einen schnell rotierenden Magnettrommelspeicher zu ver wenden, auf den in binärer Form, das heisst als remanente Plus- oder Minusmagnetisierung, in einer oder mehreren Magnetisierungsspuren die Meldungen aller Fahrstrassenelemente, in anderen Spuren die jeweiligen Stellaufträge eingespeichert sind. Beide Speicherungen können auf diese Weise am leichtesten bei jeder Umdrehung erneut verglichen werden. Das Programm für die Stellaufträge kann auf der Trommel dauernd eingespeichert sein. Durch die Bedienungs handlung wird dann lediglich die entsprechende Pro grammzeile ausgewählt und die Leseeinrichtung die ser Zeile mit dem Rechengerät verbunden. Es ist aber auch möglich, aus einem anderen Speicher, z. B.
einem Magnetkernnetzwerk, die ausgewählte Zahlen kombination, z. B. für einen Fahrstrassen-Stellauftrag, erst bei der Bedienungshandlung auf den Trommel speicher zu übertragen und nach Auflösung der Fahr strasse wieder zu löschen. In diesem Fall ist die An zahl der erforderlichen Magnetisierungsspuren und der für ihr Beschreiben und Lesen benötigten Einrich tungen geringer.
Der Gegenstand der Erfindung sowie Einzelheiten sind aus dem im folgenden beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel ersichtlich.
Fig. 1 zeigt den Gleisplan eines beliebigen Bahn hofs mit den Weichen W1 bis W6, den Strecken gleisen G1, G2, den Bahnhofsgleisen G3, G4, G5, dem Einfahrsignal<I>H2,</I> den Ausfahrsignalen H3,<I>H4,</I> H5 und einigen den Weichen zugeordneten Rangier- signalen R1,1 bis R5,2. Den Weichensträngen ist ein heitlich eine bestimmte Zahl zugeordnet, und zwar ist der linke (Minus-)Strang mit 1, der rechte (Plus-) Strang mit 2 und der dritte Strang mit 3 bezeichnet. In ähnlicher Weise ist die Bezeichnung der Rangier signale gewählt. So bedeutet z. B. die Bezeichnung R1,3 das Rangiersignal R für die Weiche 1 am Strang 3.
Ist eine Kreuzung, eine einfache oder eine dop pelte Kreuzungsweiche, vorhanden, so erhält der vierte Strang die Bezeichnung 4, wie in Fig. 2 darge stellt.
Ebenfalls mit den Zahlen 1 und 2 sind Anfang und Ende der Gleis- und Signalabschnitte bezeichnet. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, für jedes Stellwerkselement die Anknüpfpunkte zu den benach barten Stellwerkselementen eindeutig anzugeben, wo bei für die Gleis- und Signalabschnitte zwei Nachbarn N1 und N2, für die Weichen drei Nachbarn N1 bis N3 und für Kreuzungen oder Kreuzungsweichen vier Nachbarn zu berücksichtigen sind; dabei bedeutet z. B. N1: Nachbar von Strang 1. Es ist auch möglich, Kreuzungsweichen oder Kreuzungen auf zwei Einzel weichen mit je drei Nachbarn zurückzuführen.
Aus der in Fig. 3 dargestellten Tabelle sind alle Beziehungen der dort aufgeführten Stellwerkselemente zu ihren Nachbarn ersichtlich. Ausserdem ist die Ta belle durch Zustandsaussagen ergänzt, die dauernd oder bei Zustandsänderungen überprüft werden müs sen.
Die Spalten der Tabelle sind für folgende An gaben vorgesehen: Spalte 1: Kennzeichnung der Stellwerkselemente, z. B. Weiche W2.
Spalte 2: Kennzeichnung der Fahrstrasse, durch die das Stellwerkselement belegt wird, Anzahl der zu der Fahrstrasse gehörigen Elemente und Ordnungs zahl des in Spalte 1 bezeichneten Elementes in der Fahrstrasse.
Spalte 3: Art der Belegung durch Zugfahrt Z, Ran- gierfahrt R, oder zur Sicherung des Durchrutsch weges D sowie Angabe des Stellauftrages. Zum Beispiel bedeutet Z1,3, dass die Weiche 2 (Fig. 1) für eine Zugfahrt von Strang 1 nach Strang 3 benötigt wird. Hp0 bedeutet Halt, Hp1 Fahrt.
Spalte 4: Frei- oder Besetztmeldung B für Gleis abschnitte, Haltsignal Hp0 (rot = rt) für Signale. Spalte 5: Bei Weichen<I>W</I> Meldung der Lage<I>L der</I> Weichenzungen + oder -,bei Signalen H Fahrt begriffe Hp1 (grün = gn) oder Hp2 (gelb = ge). Spalte 6: Anzeige der Rangiersignale R; dabei be deuten: 00 - alle Rangiersignale der Weiche zei gen Halt;<B>01</B> - nur das Signal am Strang 1 zeigt Fahrt; 10 - nur das Signal am Strang 2 zeigt Fahrt; 11 - nur das Signal am Strang 3 zeigt Fahrt.
Spalten 7, 10 und 12: Kennzeichnung der Nachbarn N1, N2, N3 und ihres benachbarten Stranges. Spalten 8, 11 und 14: Abgabe a von Meldungen über Schutzsuche SS, Schutzmeldung<I>SM</I> und Zulässig keit zur Auflösung A des Verschlusses.
Spalten 9, 13 und 15: Eingang e von Meldungen SS, <I>SM, A.</I>
Spalte 16: Angaben Zw über etwa gleichzeitig vor liegende Flankenschutzaufträge, das heisst zwei Schutzaufträge, die verschiedene Weichenstellungen erfordern, so dass der eine Schutzauftrag an das nächste schutzgebende Stellwerkselement weiter gegeben werden muss.
Spalte 17: Verschluss V der Weiche, je nachdem, ob es sich um die nicht gleichzeitig mögliche Belegung für eine Zugfahrt Z, eine Rangierfahrt R, einen Durchrutschweg D oder um die Belegung durch einen Flankenschutzauftrag S handelt.
Spalte 18: Quittung oder Kuppelkriterium K, wenn die durch einen Stellbefehl geforderten Meldungen der Spalten 4 bis 6, 8, 9, 11, 12, 14, 15 und 16, 17 mit den tatsächlichen Meldungen übereinstim men. Ausser in der Spalte 6 werden in allen diesen Spalten nur Ja- oder Nein-Aussagen verlangt, die bei Ja durch die Ziffer 1, bei Nein durch die Ziffer 0 ausgedrückt werden. In Spalte 4 bedeutet bei der Gleisüberwachung 0 = Gleis frei, null Achsen, 1 = Gleis besetzt. In den Zeilen 1 bis 4 ist beispielsweise für die Weichen W1, W2 das Signal H2 und das Gleis G5 nur der Zeileninhalt der Dauerüberwachung (Spalten 4 bis 6) und der unveränderlichen Bezeichnungen der Nachbarn angegeben.
In den Zeilen 5 bis 11 ist dagegen das gesamte Programm für eine Zufahrstrasse vom Signal H2 nach Gleis G5 zahlenmässig dargestellt. Beispielsweise bedeutet der Inhalt der Zeile 6, dass die Weiche W2 in der Fahrstrasse von Signal H2 nach Gleis G5, die fünf Stellwerkselemente belegt, das vierte Fahr strassenelement vom Ziel aus gesehen ist. Die Weiche 2 wird dabei für eine Zugfahrt Z von Strang 1 nach Strang 3 belegt. Sie muss frei sein B = 0, ihre Wei chenzungen sollen die Minuslage einnehmen, und das Rangiersignal R2,1 soll Fahrt zeigen. Der Wei chenstrang 2 soll die Schutzsuche SSa zum Strang 2 der Weiche W 1 einleiten. Der ausgeführte Schutz auftrag muss in Spalte 12 mit SMe <I>=</I> 1 gemeldet wer den.
Ist der Verschluss VZ = 1 eingetreten, so stimmt die Istzeile 2 mit der Sollzeile 6 überein, und das Kuppelkriterium kann mit K = 1 beantwortet werden. Wenn die Kuppelaussagen der Fahrstrassenelemente <I>G5, H5, W3, W2</I> einschliesslich des nicht dargestell ten Durchrutschweges mit 1 = ja beantwortet sind, ist die Voraussetzung für die Freigabe des Signal begriffes Hp1 am Signal H2 gegeben.
Damit die Stellwerkselemente die jeweils erfor derlichen Meldungen untereinander austauschen kön nen, und zur Ermittlung der notwendigen und mög lichen Einzelstellaufträge wird der Inhalt der Istzeilen aller Stellwerkselemente hintereinander auf einer oder mehreren Magnetisierungsspuren eines Magnettrom melspeichers durch Magnetisierungsimpulse gespei chert. Jede Ja- oder Nein-Aussage 1 oder 0 = 1 bit (Binary digit) bei der binären Ausdrucksweise hat auf der Trommel einen eindeutig festgelegten Platz. Auch die Buchstaben und Ziffernangaben der Spalten 1 bis 3, 7, 10 und 13 werden in binärer Form dargestellt.
Dann ergeben sich als Mittelwert für die Zeile eines Stellwerkselementes etwa 75 bit, so dass bei Verwen dung eines Trommelspeichers mit 300 mm Durch messer und 5 bit/mm schon in einer Zeile der Inhalt von etwa 60 Tabellen-Zeichen vermerkt werden können.
Die aus den Tabellenzeilen ersichtlichen Angaben der Spalten 1, 7, 10 und 13 werden bei Inbetrieb nahme des Stellwerks einmal in allen Magnetisierungs spuren der Trommel vermerkt. In eine Trommelspur (Ist-Spur) werden fortlaufend die Zustandswerte der Spalten 4, 5 und 6 gegeben. Die Ja-Aussagen der Spalten 8, 9, 11, 12, 14 bis 18 der Tabellenzeilen 5 bis 11 können in dieser Trommelzeile nur erscheinen, wenn das einem gegebenen Befehl entsprechende Stell- und Meldeprogramm ausgeführt ist.
Dieses Programm wird z. B. beim Betätigen von Tasten im Gleisbildtisch aus einem Magnetkernnetz werk ausgewählt und durch ein Rechengerät spalten richtig auf die Magnettrommel in eine dafür zur Ver fügung stehende Trommelspur (Soll-Spur) übertragen. Die in dieser Soll-Spur zusätzlich vermerkten magneti schen Aufzeichnungen sowie die entsprechenden Auf zeichnungen in der Ist-Spur werden z. B. beim Auf lösen der Fahrstrasse bzw. ihrer Teilfahrstrassen wieder gelöscht, indem in alle Spalten die Aussage Nein = 0 geschrieben wird.
Ist die Trommel hoch genug, so dass genügend Spuren und genügend Raum für die magnetischen Schreib- und Lesespulen zur Verfügung stehen, so kann das gesamte Auftragsprogramm auch von vorn herein auf der Trommel eingespeichert sein. Durch Betätigen der Stelltasten werden dann die Leseeinrich tungen der entsprechenden Soll-Spur mit dem Re chengerät und anderen für den Meldungsaustausch zwischen den Nachbarn vorgesehenen Einrichtungen verbunden. Beim Auflösen der Fahrstrasse werden dann lediglich die nicht mehr erforderlichen Aufzeich nungen der Ist-Spur gelöscht.
Die Fig. 4 und 5 zeigen schematisch den Aufbau der elektronisch wirkenden Einrichtungen.
Die Zustandsmeldungen der Gleisabschnitte G, Weichen W und Signale H sowie im Gleisbildtisch T ausgewählte Stehaufträge werden elektronisch von einer Vorgruppe 10 durch einen mit Trommelgeschwindig keit umlaufenden Wähler 11 abgegriffen. Dieser Wäh ler kann z. B. an seinen Enden Köpfe mit Lesespulen enthalten, welche das Magnetfeld von Spulen, die den Aussenanlagen zugeordnet sind, in Ja-Nein-Im pulse umwandeln. Diese eventuell durch einen in der Trommel 12 angeordneten Verstärker verstärkte Im pulsfolge wird unmittelbar einem feststehenden Schreibkopf der Trommelspur für die Ist-Anzeige der Stellwerkselemente zugeführt, soweit es sich um Zustandsmeldungen B, L, R und H handelt. Dabei werden die Impulse durch den Gleichlauf von Trom mel und Wähler richtig in die dafür vorgesehene Spalte der Trommelspur übertragen.
Vom Gleisbild stelltisch gegebene Aufträge können dem Rechen gerät 13 über die Vorgruppe zugeführt werden, ohne dass der Trommelspeicher benutzt wird. Das Rechen gerät ermittelt z. B. aus dem Abstande der Impulse das Stellprogramm und bewirkt die Einspeicherung in binärer Form in einer Trommelzeile bzw. wählt die Leseköpfe für das dort von vornherein eingespeicherte Programm aus.
Das Rechengerät vergleicht dann den in der Ist-Spur gespeicherten Zustand der Fahrwegelemente in der in Spalte 2 angegebenen Reihenfolge für die Fahrstrasse mit dem Programm. Soweit Stellaufträge erforderlich und zulässig sind, wird über die Vor gruppe das entsprechende Stellrelais betätigt.
Dies kann z. B. in der Weise geschehen, dass der Auftrag zunächst in einer hierfür vorgesehenen Zeile der Trommel eingespeichert wird, von wo er durch einen Lesekopf abgegriffen und über den Wähler elektronisch als Impuls an den entsprechenden Lese kopf der Vorgruppe gegeben wird.
Durch den Synchronismus von Trommel und Wähler erfolgt auch hier die spaltenrichtige Übertra gung an das entsprechende Stell- oder Verschlussrelais. Dieses überträgt über die Vorgruppe seine Meldung wieder auf den Speicher. Jetzt wird der neue Zustand mit dem Programm verglichen und gegebenenfalls der nächste Auftrag für die Steuereinrichtung des Stell werkselementes errechnet und übertragen.
In gleicher Weise erfolgt der Austausch von Stellaufträgen und Meldungen zwischen der elektroni schen Rechen- und Speichereinrichtung einerseits und den Steuer- bzw. Aussenanlagen der übrigen in die Fahrstrasse unmittelbar einbezogenen Stellwerks elemente.
Ausserdem müssen aber noch die hierdurch nicht erfassten aus der in Fig. 3 dargestellten Tabelle ersicht lichen Beziehungen zu den Nachbarn hergestellt wer den. Hierzu dient die elektronische Einrichtung 14. Durch besondere Lese- und Schreibköpfe wird z. B. - wie in der Tabellenzeile 6; Spalten 10 und 11 angegeben - aus der entsprechenden Programmspur entnommen, dass die Weiche W2 bei dem Nachbarn <I>N2 =</I> W1,2, das heisst beim Nachbarstrang 2 der Weiche<I>W 1</I> Schutz sucht, da SSa <I>=</I> 1 ist. Die Ein richtung 14 vermerkt dann in der Ist-Spur bei der Weiche W1 an der der Tabellenspalte 12 entsprechen- den Stelle den Wert SSe = 1.
Diese Meldung sowie die Angabe L = 1 entsprechend der Spalte 5 der Ta bellenzeile 5 für die Weiche W1 wird durch das Re chengerät 13 in den Stellbefehl für die Minuslage und den Verschlussauftrag umgesetzt. Dann wird in um gekehrter Richtung durch die Meldung über die neue Weichenlage und den eingetretenen Schutzverschluss <I>SV =</I> 1 bewirkt, dass das Rechengerät an der der Aus gangsspalte 11 der Weichenzelle W1 entsprechenden Stelle der Ist-Spur die Schutzmeldung SMa = 1 ein speichert, die von der Einrichtung 14 als SMe = 1 an die Stelle der Ist-Spur übertragen wird, die der Eingangsspalte 12 in der Tabellenzeile 6 für die Weiche W2 zugeordnet ist. In ähnlicher Weise werden auch andere Beziehungen zwischen den Nachbarn übertragen, z. B.
Auflösewerte A = 1 in den Spalten 9, 12 und 14.