CH652361A5

CH652361A5 - Track-diagram signal box

Info

Publication number: CH652361A5
Application number: CH119280A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Jakob; Helmut Uebel
Original assignee: Int Standard Electric Corp
Priority date: 1979-03-10
Filing date: 1980-02-14
Publication date: 1985-11-15
Also published as: DE2909512B1; FI69430B; YU65880A; SE439615B; ES489306A1; FI800675A; FI69430C; SE8001813L

Description

Die Erfindung geht aus von einem Stellwerk gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche nach dem Spurplanprinzip aufgebauten Stellwerke sind seit längerer Zeit be-15 kannt (siehe z.B. Aufsatz von W.Schmitz in Signal und Draht 56 (1964) Heft 3, S.37 und Heft 4, S.61) und in Anlagen der Deutschen Bundesbahn in grosser Zahl in Betrieb. The invention is based on an interlocking according to the preamble of claim 1. Such interlockings constructed on the basis of the track plan principle have been known for a long time (see, for example, essay by W. Schmitz in Signal und Draht 56 (1964) No. 3, p. 37 and Issue 4, p.61) and in operation in large numbers in the Deutsche Bundesbahn facilities.

In letzter Zeit wurde damit begonnen, die Möglichkeiten der elektronischen Datenverarbeitung für die vielfaltigen 20 Aufgaben vor allem grosser Stellwerksanlagen nutzbar zu machen. So wurde z.B. Ende 1972 in der Bezirkssteuerzentrale Saarbrücken erstmals im Bereich der Deutschen Bundesbahn eine elektronische Datenverarbeitungsanlage zur Steuerung von Stellwerken eingesetzt (siehe z. B. ETR(24)11-25 1975, S.395). Die aus zwei parallelarbeitenden Prozessoreinheiten bestehende Anlage erarbeitet die Fahrmöglichkeiten im gesamten Bezirk (Disposition) und führt die erforderlichen Stellaufträge in einer ganzen Reihe von Stellwerken aus (Operation). Die Rechner erfüllen hier also Aufgaben, die 30 bisher von Fahrdienstleitern wahrgenommen wurden. Die stellwerkseitige Logik, die mit ihren vielfältigen Überwa-chungs- und Verriegelungskreisen den eigentlichen Träger der Sicherheit bildet, wurde hier in der bewährten Ausführungsform, in Relaistechnik, belassen. Lately it has started to make the possibilities of electronic data processing usable for the diverse 20 tasks, especially of large signal boxes. For example, At the end of 1972 an electronic data processing system for the control of signal boxes was used for the first time in the area of the Deutsche Bundesbahn in the Saarbrücken district control center (see e.g. ETR (24) 11-25 1975, p.395). The system, which consists of two processor units working in parallel, develops the driving options in the entire district (disposition) and executes the required job orders in a whole series of signal boxes (operation). The computers therefore perform tasks that 30 dispatchers previously performed. The interlocking-side logic, which with its diverse monitoring and interlocking circuits forms the actual carrier of security, has been left here in the tried and tested embodiment, in relay technology.

35 Es wurde auch schon vorgeschlagen (siehe z. B. DE-AS 2 433 187) vom Spurplanprinzip abzugehen und eine zentrale Verarbeitung der Stellaufträge vorzunehmen. Dieses Prinzip hat jedoch erhebliche Nachteile hinsichtlich der Auswirkung von Störungen, und bereits in der o.g. DE-AS wird 40 deshalb die Aufteilung der Stellwerksanlage in einzelne Teilbereiche vorgeschlagen. Ausserdem geht die dem Spurplanstellwerk eigene Übersichtlichkeit und Flexibilität verloren. 35 It has also already been proposed (see, for example, DE-AS 2 433 187) to depart from the track plan principle and to carry out central processing of the positioning orders. However, this principle has considerable disadvantages with regard to the effects of interference, and already in the above DE-AS 40 therefore suggests dividing the signal box system into individual sub-areas. In addition, the clarity and flexibility inherent in the track layout interlocking is lost.

Das herkömmliche, in Relaistechnik ausgeführte Spurplanstellwerk hat neben seinen aus dem Spurplanprinzip re-45 sultierenden Vorteilen - übersichtlicher Aufbau, dezentraler Technik, daher geringe Auswirkung von Störungen - jedoch auch Nachteile. Diese liegen vor allem auf der Kostenseite: So wird für jedes Fahrwegelement eine Relaisgruppe mit bis zu 45 Relais mit unterschiedlicher Kontaktzahl und unter-50 schiedlicher Verdrahtung benötigt. Dies bedingt Typenvielfalt und hohe Fertigungskosten. Zudem wird für die grosse Zahl elektromechanischer Bauelemente und die umfangreiche Verkabelung viel Platz benötigt. In addition to its advantages resulting from the track plan principle, the conventional track layout signal box, implemented in relay technology, has a clear structure, decentralized technology, and therefore low impact of malfunctions - but also disadvantages. These are mainly on the cost side: For each route element, a relay group with up to 45 relays with a different number of contacts and less than 50 different wiring is required. This requires a variety of types and high manufacturing costs. In addition, a lot of space is required for the large number of electromechanical components and the extensive wiring.

Die technische Aufgabe eines Spurplanstellwerks ist die 55 Steuerung einer Eisenbahnanlage unter Verwendung geographischer Stromkreise. The technical task of a track interlocking is the control of a railway system using geographic circuits.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. The object of the invention is achieved by the features of patent claim 1.

Der Einsatz von kostengünstigen, insbesondere mit Mi-60 kroprozessoren aufgebauten Rechnerpaaren oder Rechner-tripeln, deren Ergebnisse in bekannter Weise durch Vergleich auf Fehler überwacht werden, erlaubt es, einen in sich sicheren einheitlichen Spurbaustein herzustellen, welcher, anstelle einer oder auch mehrerer geographisch zusammen-65 gehörender Relaisgruppen in einem Spurplanstellwerk eingesetzt, die Herstellungskosten für ein solches Stellwerk stark herabgesetzt. Die Kosteneinsparung wird hierbei teils durch die Beseitigung der Typenvielfalt, welche eine rationelle Fer- The use of inexpensive computer pairs or computer triples, especially those built with Mi-60 croprocessors, the results of which are monitored in a known manner by comparison for errors, allows a self-contained, uniform track component to be produced which, instead of one or more geographically, is combined -65 belonging relay groups used in a track interlocking, the manufacturing costs for such a signal box greatly reduced. The cost saving is partly due to the elimination of the variety of types, which makes rational production

tigung gestattet, teils durch den Ersatz teurer elektromecha-nischer Bauelemente durch elektronische Bauelemente erreicht. Der Ersatz von Relais durch Elektronik bewirkt auch einen geringen Platz- und Energiebedarf. allowed, partly achieved by replacing expensive electromechanical components with electronic components. Replacing relays with electronics also results in a small footprint and energy requirement.

Da der Aufbau des Spurbausteins unabhängig von der Funktion ist, die er wahrzunehmen hat - die Funktion wird erst, z.B. mittels vorprogrammierter, steckbarer Festwertspeicher, bei Einbau des Spurbausteins im Stellwerk festgelegt und kann jederzeit durch Auswechseln der Speicher geändert werden - gibt es keine Probleme beim Ersatz ausgefallener Einheiten und die bisher notwendige Lagerung vieler verschiedener Relaisgruppen kann entfallen. Gleichzeitig werden Änderungen in der Stellwerkslogik und Reparaturen erheblich erleichtert und eventuelle Ausfallzeiten verkürzt. Since the structure of the track module is independent of the function that it has to perform - the function is only, e.g. by means of pre-programmed, plug-in read-only memory, when installing the track module in the signal box and can be changed at any time by changing the memory - there are no problems when replacing failed units and the previously necessary storage of many different relay groups can be omitted. At the same time, changes in the signal box logic and repairs are made considerably easier and possible downtimes are reduced.

Der Austausch von Spurbausteinen wird dadurch besonders erleichtert, dass gemäss einer Weiterbildung der Erfindung die Schnittstellen der Spurbausteine zu den Nachbarsbausteinen, zur Bedieneinrichtung und zur Aussenanlage normiert sind. Die Ansteuerung der Aussenanlage erfolgt dabei über Leistungsschaltmittel. Diese können sich gemäss Anspruch 3 und Anspruch 4 entweder im Stellwerk befinden - dies erfordert einen grösseren Aufwand an Kabeladern in der Aussenanlage -, oder dezentral in der Aussenanlage untergebracht sein. Letzteres ermöglicht die Einsparung von Kabeladern, erfordert aber die Installation von elektronischen Baugruppen einschliesslich einer besonderen Energieversorgung in der Aussenanlage. The exchange of track modules is particularly facilitated in that, according to a development of the invention, the interfaces of the track modules to the neighboring modules, to the operating device and to the outdoor system are standardized. The outdoor system is controlled via power switching devices. According to claim 3 and claim 4, these can either be located in the signal box - this requires a greater expenditure of cable wires in the outdoor system - or can be accommodated decentrally in the outdoor system. The latter enables the saving of cable cores, but requires the installation of electronic assemblies including a special energy supply in the outdoor area.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Stellwerks ist im Anspruch 5 beschrieben. Durch den modu-laren Aufbau der Spurbausteine wird eine grosse Übersicht und eine weitgehende Trennung der Grundfunktionen des Spurbausteins von den Funktionen der Elementgruppen erreicht, insbesondere dann, wenn wie im Anspruch 6 vorgeschlagen, die die einzelnen Elementfunktionen bestimmenden Programme steckbar in dem dafür vorgesehenen Modul untergebracht sind. A further embodiment of the signal box according to the invention is described in claim 5. The modular structure of the track building blocks provides a large overview and extensive separation of the basic functions of the track building block from the functions of the element groups, in particular if, as suggested in claim 6, the programs determining the individual element functions can be plugged into the module provided for this purpose are.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemässen Stellwerks sieht vor, gemäss Anspruch 8 auch die Steuerungs- und Überw^chungskreise der Bedieneinrichtung in einem Baustein zusammenzufassen, welcher analog dem Spurbaustein ein signaltechnisch sicher arbeitendes Mehrrechnersystem enthält. Dann können, wie in den Ansprüchen 9 und 10 vorgeschlagen, die vieladrigen Spurleitungen und alle weiteren Signalleitungen zwischen Rechner enthaltenden Bausteinen als 2- oder 4-adrige Datenleitungen ausgeführt werden. Die Einsparung von Kabelmaterial und Verdrahtungsarbeit gegenüber einem in Relaistechnik ausgeführten Spurplanstellwerk ist dadurch beträchtlich. A further development of the interlocking according to the invention provides that, according to claim 8, the control and monitoring circuits of the operating device are also combined in a module which, like the track module, contains a multi-computer system which operates safely in terms of signal technology. Then, as proposed in claims 9 and 10, the multi-core track lines and all other signal lines between computer-containing components can be designed as 2- or 4-core data lines. The saving of cable material and wiring work compared to a track interlocking system implemented in relay technology is considerable.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Spurplanstellwerks nach der Erfindung ist Gegenstand der Ansprüche 11 und 12. Durch die Schaffung einer besonderen Fahrwegauswahlgruppe, welche nicht signaltechnisch sicher zu sein braucht und deshalb nur einen einzelnen Rechner enthalten muss, wird eine schnelle Auswahl der Regelfahrstrassen ermöglicht. Ausserdem kann durch sukzessive Erweiterung dieser Gruppe der Selbststellbetrieb eingeführt bzw. ausgebaut werden oder es können dispositive Aufgaben wahrgenommen werden. An advantageous embodiment of the track plan interlocking according to the invention is the subject of claims 11 and 12. The creation of a special route selection group, which does not need to be secure in terms of signaling and therefore only has to contain a single computer, enables the standard routes to be selected quickly. In addition, by gradually expanding this group, self-service operations can be introduced or expanded, or planning tasks can be performed.

Mit Hilfe von 3 Figuren soll nun die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels ausführlich beschrieben werden. With the help of 3 figures, the invention will now be described in detail using an exemplary embodiment.

Fig. 1 zeigt die Gleisanlage einer Spurwechselstelle Fig. 1 shows the track system of a lane change point

Fig. 2 zeigt schematisch ein Stellwerk nach der Erfindung Fig. 2 shows schematically an interlocking according to the invention

Fig. 3 zeigt den Aufbau eines Spurbausteins. Fig. 3 shows the structure of a track module.

In Fig. 1 ist eine Spurwechselstelle mit 4 Signalen SI ...S4,4 Weichen W1... W4 und zwei Gleiskreisen GLI, GL2 als Fahrwegelementen dargestellt. Den einzelnen Fahrwegelementen sind im Stellwerk entsprechende Elementgruppen zugeordnet. Diese werden beim Stand der Technik In Fig. 1 a lane change point with 4 signals SI ... S4,4 points W1 ... W4 and two track circuits GLI, GL2 are shown as route elements. Corresponding element groups are assigned to the individual track elements in the signal box. These are the state of the art

652 361 652 361

durch Relaisgruppen mit bis zu 45 Relais gebildet. Die bezüglich Relaiszahl und Verdrahtung unterschiedlichen Relaisgruppen sind durch vieladrige Spurkabel entsprechend dem Spurplan verbunden. Dazuhin gibt es eine Reihe weiterer Signalleitungen, z. B. Ringleitungen zur Einzelansteuerung von Relaisgruppen, sowie eine ganze Zahl von Kabelverbindungen zur Aussenanlage. formed by relay groups with up to 45 relays. The different relay groups in terms of number of relays and wiring are connected by multi-core track cables according to the track plan. There are also a number of other signal lines, e.g. B. ring lines for individual control of relay groups, as well as a whole number of cable connections to the outdoor system.

Das in Fig. 2 dargestellte Stellwerk nach der Erfindung-von den Elementgruppen sind nur diejenigen dargestellt, deren Fahrwegelemente die in Fig. 1 gezeigte Spurwechselstelle bilden - unterscheidet sich, obgleich auch hier das Spurplan-prinzip beibehalten wird, grundlegend vom Stand der Technik. So werden nicht einzelne Relaisgruppen verwendet, deren Aufbau vom jeweils zugeordneten Fahrwegelement abhängig, sondern völlig einheitlich aufgebaute Spursteine SB1, SB2, welche je ein sicheres Mikrorechnerpaar enthalten und die Funktion einer oder mehrerer Elementgruppen übernehmen können. Die Zahl der maximal mit einem Spurbaustein zu realisierenden Elementgruppen hängt dabei von der Kapazität des verwendeten Prozessortyps ab. The signal box according to the invention shown in FIG. 2 - of the element groups only those whose path elements form the lane change point shown in FIG. 1 - are fundamentally different from the prior art, although the track plan principle is also retained here. Thus, individual relay groups are not used, the structure of which depends on the respectively assigned route element, but rather completely uniform track blocks SB1, SB2, which each contain a safe pair of microcomputers and can take over the function of one or more element groups. The maximum number of element groups that can be realized with one track module depends on the capacity of the processor type used.

Die beiden Mikrorechner des Spurbausteins erarbeiten alle Ergebnisse parallel. Sie arbeiten jedoch nicht notwendig taktsynchron. Die Rechner tauschen ihre Ergebnisse über einen Datenbus miteinander aus und führen einen Ergebnisvergleich durch. Erst nachdem beide Rechner Übereinstimmung des eigenen Ergebnisses mit dem des Nachbarrechners festgestellt haben, wird das entsprechende Ergebnis zur Weiterverwertung freigegeben. The two microcomputers of the track module work out all results in parallel. However, they do not necessarily work isochronously. The computers exchange their results with each other via a data bus and carry out a result comparison. Only after both computers have determined that their own result matches that of the neighboring computer, is the corresponding result released for further use.

In Fig. 3 ist der Aufbau des Spurbausteins dargestellt. Mit einem Rechnermodul RM, welcher zwei Mikroprozessoren enthält, sind drei Speichermodule ASM, GSM, ESM und ein Geographiemodul GM verbunden. Von den Speichermodulen enthält einer zwei getrennte Schreib-Lese-Spei-cher, ASI, AS2, die den Mikroprozessoren als Arbeitsspeicher zugeordnet sind. Ein weiterer Speichermodul GSM ist als Festwertspeicher GS ausgeführt und enthält ein von den Funktionen der Elementgruppen unabhängiges, für jeden Spurbaustein gleiches Grundprogramm. 3 shows the structure of the track module. With a computer module RM, which contains two microprocessors, three memory modules ASM, GSM, ESM and a geography module GM are connected. One of the memory modules contains two separate read-write memories, ASI, AS2, which are assigned to the microprocessors as working memory. Another GSM memory module is designed as a read-only memory GS and contains a basic program which is independent of the functions of the element groups and is the same for each track module.

Der dritte Speichermodul ESM, schliesslich, enthält eine variable Zahl von Festwertspeichern ES 1... ESn, in welchen die Funktionen der vom Spurbaustein gebildeten Elementgruppen festgelegt sind. Diese Festwertspeicher sind steckbar angeordnet. Der Geographiemodul GM ist in der Art eines Rangierverteilers ausgeführt und dient zur Festlegung der durch die Steckengeographie gegebenen, zwischen den Elementgruppen des Spurbausteins erforderlichen Spurverbindungen mittels Lötbrücken, Steckern oder Schaltern. Finally, the third memory module ESM contains a variable number of read-only memories ES 1 ... ESn, in which the functions of the element groups formed by the track module are defined. These read-only memories are pluggable. The geography module GM is designed in the manner of a marshalling panel and is used to determine the track connections required by the plug geography and required between the element groups of the track module by means of solder bridges, plugs or switches.

Der Spurbaustein besitzt normierte Schnittstellen SN zu allen Nachbarbausteinen, zu einer der Bedieneinrichtung zugeordneten Bediengruppe BG und zur Aussenanlage. Dabei sind die Spurverbindungen (SPI... SP4) entsprechend der Streckengeographie herzustellen. The track module has standardized interfaces SN to all neighboring modules, to an operating group BG assigned to the operating device and to the outdoor system. The track connections (SPI ... SP4) must be made according to the route geography.

In Fig. 2 ist ausser den beiden Spurbausteinen SB1, SB2 die Bediengruppe BG dargestellt, welche über eine Daten-Ringleitung RL mit sämtlichen Spurbausteinen verbunden ist. Die Bediengruppe ist zweckmässigerweise ähnlich aufgebaut wie die Spurbausteine: Ein Mikroprozessorpaar mit für jeden Prozessor getrennten Speichern dient der signaltechnisch sicheren Ansteuerung und Überwachung der Bedieneinrichtung. Sollen Monitore oder eine Fernsteuereinrichtung an das Stellwerk angeschlossen werden, so kann dies über eine nicht dargestellte zweite Bediengruppe erfolgen, die ebenfalls an der Daten-Ringleitung RL angeschlossen ist. In addition to the two track components SB1, SB2, the operating group BG is shown in FIG. 2, which is connected to all the track components via a data ring line RL. The operating group is expediently constructed in a similar way to the track modules: a pair of microprocessors with separate memories for each processor is used for safe control and monitoring of the operating device. If monitors or a remote control device are to be connected to the signal box, this can be done via a second operating group, not shown, which is also connected to the data loop RL.

Bei dem erfindungsgemässen Stellwerk sind im übrigen all die meist vieladrigen Kabelverbindungen, welche beim Stand der Technik zur Übertragung von Analogsignalen notwendig sind, durch Datenleitungen ersetzt, über die die zu übertragende Information in digitaler Form seriell über- In the signal box according to the invention, all the mostly multi-core cable connections which are required in the prior art for the transmission of analog signals are replaced by data lines via which the information to be transmitted is transmitted in digital form in serial form.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

652 361 652 361

tragen wird. Dies kann sogar soweit gehen, dass Teile der Aussenanlage, z.B. mehrere Fahrwegelemente über eine gemeinsame Datenleitung digital angesteuert werden. will wear. This can even go so far that parts of the outdoor area, e.g. several route elements can be controlled digitally via a common data line.

Eine in Fig. 2 dargestellte Fahrwegauswahlgruppe FA, welche mit der Bediengruppe BG verbunden ist, ist nicht signaltechnisch sicher ausgeführt und enthält nur ein einzelnes Rechnersystem. Die Aufgabe der Fahrwegauswahlgruppe ist die Auswahl der Regelfahrstrassen. Bei weitgehendem Ausbau kann die Fahrwegauswahlgruppe auch für dispositive s Aufgaben verwendet werden. A route selection group FA shown in FIG. 2, which is connected to the operating group BG, is not designed to be signal-safe and contains only a single computer system. The task of the route selection group is to select the standard routes. With extensive expansion, the route selection group can also be used for planning tasks.

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

S S

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

652361 PATENT CLAIMS

1. Signal box according to the track plan principle with at least one operating device and individual guideway elements assigned to each other and connected to the operating device by means of track lines, characterized in that the element groups (S1 .. .4, W1 .. .4, GLI, GL2 in Fig. 2) are formed by uniformly constructed, signal-technically secure track components (SB1, SB2), each containing n computers, where n is an integer greater than one, the computers of which compile all results in parallel and independently of one another, with only one result being released for further processing takes place when it has been determined by comparison that the number of computers that have come to this result is at least n / 2 + 1/2, rounded up to the nearest whole number, and that the functions of the element groups formed by track components by special programs that are accessible to computers are defined.

2nd

contains at least one computer and makes the selection of the regular routes.

2. Signal box according to claim 1, characterized in that the track modules (SB1, SB2) have standardized interfaces to neighboring modules, to the outdoor system and to the operating device.

3. Signal box according to claim 2, characterized in that the control of parts of the outdoor system is carried out by the track modules via power switching means, which are accommodated either centrally in the signal box building or decentrally in the outdoor system.

4. Signal box according to claim 3, characterized in that when the power switching means are accommodated in a decentralized manner, the signal transmission between the signal box and the outdoor system takes place in the form of serial data telegrams via data lines.

5. Signal box according to one of the preceding claims, characterized in that each track module (SB1, SB2) in addition to the workstations belonging to the computers (ASI, AS2), a read-only memory (GS) for storing a basic program to be performed by the track group element functions and one or has several further read-only memories (ESI ... ESN) for storing programs for the element group functions to be performed by the track module.

6. Signal box according to claim 5, characterized in that the read-only memories (ESI ... ESn) for storing programs for the element group functions to be performed by the track module are easily interchangeable, preferably pluggable and can be programmed outside the track module.

7. Signal box according to one of the preceding claims, characterized in that each track module (SB1, SB2) contains a distribution distributor (GM) on which the geographical assignment of the element groups formed by the track module can be simulated by means of wire connections, switches or plugs.

8. Signal box according to one of the preceding claims, characterized in that an operating group (BG) is provided for controlling and monitoring the operating device, which contains a secure multi-computer system similar to the track groups.

9. Signal box according to claim 8, characterized in that the track line (SPI ... SP4) and further signal lines between components containing computers are designed as data connections.

10. Signal box according to claim 9, characterized in that the operating group (BG) is connected to the track components via a data ring line (RL).

11. Signal box according to one of claims 8 to 10, characterized in that a special route selection group (FA) is connected to the operating group, which

12. Signal box according to claim 11, characterized in that the route selection group (FA) also for the

s Management of self-service operations and to solve scheduling tasks is provided.

13. Signal box according to one of the preceding claims, characterized in that a further control group is provided for connecting a remote control device.