CH658025A5

CH658025A5 - Electronic signal box

Info

Publication number: CH658025A5
Application number: CH124881A
Authority: CH
Inventors: Karl-Ulrich Dobler
Original assignee: Int Standard Electric Corp
Priority date: 1980-03-01
Filing date: 1981-02-25
Publication date: 1986-10-15
Also published as: DE3007960C2; DE3007960A1; ES499882A0; CA1162652A; ES8201082A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Stellwerk gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to an electronic signal box according to the preamble of claim 1.

Ein solches Stellwerk ist z. B. aus der DE-AS 2 433 187 bekannt. Die geographischen Bereiche sind hier-z. B. innerhalb eines Bahnhofs -parallel zur Hauptfahrrichtung angeordnet, um bei Ausfall eines Zentralmoduls - hier als Zentraleinheit bezeichnet-, der den zugehörigen geographischen Bereich ausser Funktion setzt, Zugfahrten durch die Nachbarbereiche und damit ein Passieren des Stellbezirks zu ermöglichen. Zusätzlich ist in diesem bekannten Stellwerk eine Reserve-Zentraleinheit vorgesehen, die bei Ausfall einer Zentraleinheit diese ersetzt, wobei sie auf die in Speichereinrichtungen der ausgefallenen Zentraleinheit gespeicherten Daten zurückgreift. Neben den Zentraleinheiten enthält das bekannte Stellwerk für alle Fahrwegelemente aus der Spurplantechnik bekannte Elementgruppen, über die sowohl die Fahrwegelemente als auch die den Status der Stellwerksanlage wiedergebenden Darstellungselemente in den Anzeigeeinrichtungen angesteuert werden und in deren Speicherschaltmitteln der jeweilige Status der Stellwerksanlage signaltechnisch sicher gespeichert ist. Such a signal box is such. B. from DE-AS 2 433 187 known. The geographic areas are here-e.g. B. within a train station - arranged parallel to the main direction of travel, in the event of failure of a central module - referred to here as a central unit - which deactivates the associated geographical area, to allow train travel through the neighboring areas and thus to pass through the district. In addition, a reserve central unit is provided in this known interlocking, which replaces the central unit in the event of a failure, using the data stored in storage devices of the failed central unit. In addition to the central units, the well-known signal box contains element groups known for all guideway elements from track planning technology, via which both the guideway elements and the display elements reflecting the status of the signal box system are controlled in the display devices and the respective status of the signal box system is securely stored in the memory switching means.

In einem solchen Stellwerk sind gegenüber einem herkömmlichen Stellwerk Teile der bisher in Relaistechnik ausgeführten Baugruppen durch Rechnertechnik ersetzt. Dies bedingt eine gewisse Kosteneinsparung und geringeren Raumbedarf. Auch die Geschwindigkeit der Datenverarbeitung wird erhöht. In such an interlocking, parts of the assemblies previously implemented in relay technology are replaced by computer technology compared to a conventional interlocking. This requires a certain cost saving and less space. The speed of data processing is also increased.

Dadurch, dass weiterhin Elementgruppen in herkömmlicher By continuing element groups in conventional

Technik verwendet werden, ist dieser Ersatz von Relaistechnik durch Elektronik jedoch nur unvollständig vollzogen und die Reduzierung von Kosten und Raumbedarf dementsprechend gering. Die grosse Zahl von Speicherschaltmitteln in den Elementgruppen sind wie bei herkömmlichen Stellwerken Träger der Sicherheit des Stellwerks und müssen durch eine umfangreiche Verdrahtung mit den Eingabeelementen der Bedieneinrichtung und den Fahrwegelementen verbunden und zu Überwa-chungs- und Verriegelungskreisen zusammengeschaltet werden. Technology is used, this replacement of relay technology by electronics is only incomplete and the reduction in costs and space requirements is accordingly low. The large number of memory switching devices in the element groups are, as with conventional signal boxes, carriers of the safety of the signal box and must be connected to the input elements of the operating device and the guideway elements by extensive wiring and interconnected to form monitoring and interlocking circuits.

In CH-PS 652 361 wurde bereits ein Spurplanstellwerk vorgeschlagen, welches anstelle von Elementgruppen mit einer grossen Zahl von Signalrelais Spurbausteine mit Mehrrechnersystemen verwendet. Die Spurbausteine können jeweils mehrere Elementfunktionen übernehmen. Sie werden erst nach Einbau im Stellwerk durch steckbare Programmspeicher auf bestimmte Elementfunktionen spezialisiert und durch Drahtverbindungen entsprechend der geographischen Lage der ihnen zugeordneten Fahrwegelemente in die Stellwerkelektronik eingefügt. Der Aufbau dieses Stellwerks nach streng geographischen Gesichtspunkten hat neben seinen Vorteilen - übersichtlicher Aufbau, dezentrale Technik, daher geringe Auswirkung von Störungen - den Nachteil, dass er für den Einsatz von Rechnern nicht optimal ist. Es wird im Vergleich zu nach anderen Prinzipien aufgebauten Stellwerken zu viel Speicherplatz und Rechenzeit benötigt. In CH-PS 652 361 a track plan interlocking has already been proposed which uses track modules with multi-computer systems instead of element groups with a large number of signal relays. The track modules can each take on several element functions. They are specialized in certain element functions only after installation in the signal box by plug-in program memories and inserted into the signal box electronics by wire connections according to the geographical location of the route elements assigned to them. In addition to its advantages - clear structure, decentralized technology, therefore little impact of disruptions - the construction of this signal box according to strictly geographic aspects has the disadvantage that it is not optimal for the use of computers. In comparison to signal boxes constructed according to other principles, too much storage space and computing time are required.

Die technische Aufgabe eines elektronischen Stellwerks ist die Steuerung einer Eisenbahnanlage mit elektronischen Mitteln, wobei diese so eingesetzt werden, dass signaltechnische Sicherheit und hohe Zuverlässigkeit mit möglichst geringem Aufwand erreicht wird. The technical task of an electronic signal box is to control a railway installation with electronic means, which are used in such a way that signal safety and high reliability are achieved with the least possible effort.

Diese technische Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. This technical problem is solved by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Das erfindungsgemässe Stellwerk hat gegenüber dem in der DE-AS 2 433187 beschriebenen Stellwerk vor allem den Vorteil, dass infolge der Verwendung von Mehrrechnersystemen auch ohne elektromechanische Speicherschaltmittel signaltechnische Sicherheit erreicht wird. Die Aufteilung des Stellbezirks in kleinere geographische Teilstellbereiche ist hier unabhängig von deren Anordnung. Ihre Grösse wird so begrenzt, dass in den zugeordneten Zentralmoduln Mikrorechner verwendet werden können. Durch die Überlappung der Teilstellbereiche ist sichergestellt, dass ein Ausfall eines Zentralmoduls nicht zu einer Betriebseinschränkung führt. Der gleichzeitige Ausfall mehrerer Zentralmoduln führt nur dann zu einer Betriebseinschränkung, wenn dabei Moduln betroffen sind, die benachbarten Teilstellbereichen zugeordnet sind. Gegenüber der obengenannten älteren Anmeldung lässt die Abkehr vom reinen Spurplanprinzip hier eine bessere Speicherausnutzung - die Zulässigkeit von Stellhandlungen wird hier z. B. anhand von in Festwertspeichern einprogrammierten Verschlusstafeln geprüft-zu. Der augenblickliche Zustand der Fahrwegelemente wird hier nicht mehr an in den Elementgruppen angeordneten Speicherschaltmitteln, sondern an den Fahrwegelementen selbst abgegriffen. Diese geben hierzu auf Anforderung sichere Statusmeldungen ab. Damit kann der Informationsaustausch zwischen den Zentralmoduln und ihrer Peripherie rechnergerecht über einen Datenbus erfolgen, wobei die Information auch hinsichtlich ihrer Wichtigkeit geordnet und gegebenenfalls bevorzugt abgearbeitet werden kann. Bei grösseren Stellwerksanlagen können auch getrennte Kommunikationsmoduln zur Verwaltung zweier getrennter Datenbusse, die dem Informationsaustausch mit den Bedien-und Anzeigeeinrichtungen bzw. dem Informationsaustausch mit den Stellgliedern und Sensoren der Fahrwegelemente dienen, vorgesehen werden. The signal box according to the invention has the advantage over the signal box described in DE-AS 2 433187 that signal safety is achieved due to the use of multi-computer systems even without electromechanical memory switching means. The division of the control district into smaller geographical subregions is independent of their arrangement. Their size is limited so that microcomputers can be used in the assigned central modules. The overlapping of the partial control areas ensures that a failure of a central module does not lead to an operational restriction. The simultaneous failure of several central modules leads to an operational restriction only if it affects modules that are assigned to neighboring sub-areas. Compared to the older application mentioned above, the departure from the pure track map principle allows better memory utilization here. B. checked on the basis of closure panels programmed into read-only memories. The current state of the route elements is no longer tapped here at memory switching means arranged in the element groups, but at the route elements themselves. For this purpose, they provide secure status reports on request. The exchange of information between the central modules and their peripherals can thus take place in a computer-compatible manner via a data bus, the information also being able to be arranged in terms of its importance and, if appropriate, preferably processed. In the case of larger interlocking systems, separate communication modules can also be provided for managing two separate data buses, which are used to exchange information with the operating and display devices or to exchange information with the actuators and sensors of the guideway elements.

In Anspruch 3 ist eine Ausgestaltung der Erfindung beschrieben, bei der Störungen der Zentralmoduln unabhängig vom Kommunikationsrechner schnell erkannt werden und eine sofortige Übernahme der Funktionen eines ausgefallenen Zentralmoduls durch einen anderen Zentralmodul ermöglicht wird. In claim 3, an embodiment of the invention is described in which faults in the central modules are quickly recognized independently of the communication computer and an immediate takeover of the functions of a failed central module is made possible by another central module.

2 2nd

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

3 3rd

658 025 658 025

Anhand zweier Zeichnungen sollen nun Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen elektronischen Stellwerks ausführlich beschrieben werden. Exemplary embodiments of the electronic signal box according to the invention will now be described in detail with the aid of two drawings.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines elektronischen Stellwerks mit einem Kommunikationsrechner; Fig. 1 shows schematically the structure of an electronic signal box with a communication computer;

Fig. 2 zeigt schematisch denBefehls- und Meldeweg zwischen Zentralmodul und Stellglied. Fig. 2 shows schematically the command and message path between the central module and the actuator.

In Fig. 1 sind dargestellt drei Zentralmoduln 1,2,3, welche über Datenbusse 10,11 mit Stellgliedern 7 und Sensoren 8 in der Aussenanlage des Stellwerks und mit Bediengeräten 9 im Innenbereich verbunden sind. Beide Datenbusse werden von einem Kommunikationsrechner innerhalb eines Kommunikationsmoduls 4 verwaltet. Der Kommunikationsmodul ruft dabei Stellglieder und Sensoren in zyklischer Folge auf, Statusmeldungen über den Datenbus 10 an die Zentralmoduln abzusetzen. In den Zyklus einbezogen sind auch die Bediengeräte 9 und, falls vorhanden, Zuglenkrechner 5 oder Steuerzentralen 6 für die Linienzugbeeinflussung. Die Statusmeldungen von der Aussenanlage werden ausser von dem Rechnersystem desjenigen Zentralmoduls, dessen Teilstellbereich das die jeweilige Statusmeldung absetzende Stellglied oder ein entsprechender Sensor zugeordnet ist, auch von Anzeigeeinrichtungen 16 ausgewertet, die hierzu mit sicheren Mikrorechnersystemen ausgestattet sind. Über den Datenbus 11 geben die Rechnersysteme der Zentralmoduln Stellbefehle an die Stellglieder 7 sowie Steuerkommandos an Bediengeräte, Zuglenkrechner und steuerbare Sensoren aus. Auch die Steuerzentrale der Linienzugbeeinflussung ist über den Datenbus 11 ansprechbar. 1 shows three central modules 1, 2, 3, which are connected via data buses 10, 11 to actuators 7 and sensors 8 in the exterior of the signal box and to control devices 9 in the interior. Both data buses are managed by a communication computer within a communication module 4. The communication module calls actuators and sensors in a cyclical sequence to send status messages to the central modules via the data bus 10. The control units 9 and, if present, train steering computers 5 or control centers 6 for influencing the line train are also included in the cycle. The status messages from the outdoor system are evaluated not only by the computer system of that central module, the partial setting area of which is assigned to the actuator that issues the respective status message or a corresponding sensor, but also by display devices 16, which are equipped with secure microcomputer systems for this purpose. Via the data bus 11, the computer systems of the central modules issue control commands to the actuators 7 and control commands to operating devices, train steering computers and controllable sensors. The control center of the line control can also be addressed via the data bus 11.

Die Datenübertragung erfolgt dabei über den Kommunikationsrechner, jedoch nicht in zyklischer Folge wie auf dem Datenbus 10, sondern interruptgesteuert, d. h. jeder Modul, der eine Ausgabe zu machen hat, setzt eine Unterbrechungsanforderung (interrupt request) an den Kommunikationsrechner ab. Dieser verarbeitet die gesetzten Anforderungen nacheinander oder nach einer Prioritätsliste und veranlasst die einzelnen Moduln zur Ausgabe jeweils eines Stellbefehls bzw. Steuerbefehls an den Kommunikationsrechner. Die hierbei empfangene Information wird seriell über den externen Teil des Datenbusses 11 zur Aussenanlage übertragen. Die Datenübertragung erfolgt hierbei dann besonders sicher, wenn sie, wie im Zusammenhang mit Fig. 2 näher erläutert, zweikanalig vorgenommen wird. The data transmission takes place via the communication computer, but not in a cyclical sequence as on the data bus 10, but rather interrupt-controlled, i. H. Each module that has to make an output sends an interrupt request to the communications computer. This processes the set requirements one after the other or according to a priority list and causes the individual modules to issue an actuating command or control command to the communication computer. The information received here is serially transmitted to the outdoor system via the external part of the data bus 11. In this case, the data transmission is particularly secure if, as explained in more detail in connection with FIG. 2, it is carried out in two channels.

Die Zentralmoduln - es sind der Einfachheit halber lediglich drei dargestellt - sind über zusätzliche Datenverbindungen 13 mit den ihnen jeweils benachbarten Zentralmoduln verbunden. The central modules - only three are shown for the sake of simplicity - are connected via additional data connections 13 to the central modules adjacent to them.

Über diese Datenverbindungen geben die Rechnersysteme der Zentralmoduln Kontrollsignale aus, solange sie durch in kurzen Abständen durchgeführten gegenseitigen Vergleich feststellen, dass eine Mehrheit ihrer Rechner regelmässig zu gleichen Verarbeitungsergebnissen gelangt. Fehlt das Kontrollsignal eines Zentralmoduls , so übernimmt einer der Nachbarmoduln hilfsweise die Funktion des ausgefallenen Zentralmoduls, d. h. er steuert dann nicht nur die Fahrwegelemente der Stammzone des ihm zugeordneten Teilstellbereichs, sondern zusätzlich die Fahrwegelemente in dessen Erweiterungszone, soweit sie der Stammzone des Teilstellbereichs des ausgefallenen Zentralmoduls angehören. Gleichzeitig wird der Ausfall des Kontrollsignals von einer externen Überwachungsschaltung 14 bemerkt und eine entsprechende Störmeldung auf einem Störungsdrucker 15 aus-5 gedruckt. The computer systems of the central modules issue control signals via these data connections, as long as they determine from each other at short intervals that a majority of their computers regularly achieve the same processing results. If the control signal of a central module is missing, one of the neighboring modules alternatively takes over the function of the failed central module, i. H. he then controls not only the guideway elements of the main zone of the sub-area assigned to him, but also the guideway elements in its extension zone, insofar as they belong to the main zone of the sub-area of the failed central module. At the same time, the failure of the control signal is noticed by an external monitoring circuit 14 and a corresponding fault message is printed out on a fault printer 15 from FIG.

In Fig. 1 ist noch ein Datenbus 12 dargestellt, der die Zentralmoduln mit dem Kommunikationsmodul verbindet. Dieser Datenbus dient zur Abwicklung einer Anfahrprozedur für das Stellwerk, die z. B. nach einem Stromausfall erforderlich werden 10 kann. 1 also shows a data bus 12 which connects the central modules to the communication module. This data bus is used to handle a start-up procedure for the signal box, the z. B. 10 may be required after a power failure.

In Fig. 2 sind die Datenbusse 10 und 11 als Verbindung zwischen einem Zentralmodul 17 und einem Stellglied 32, welches einem Fahrwegelement 27 zugeordnet ist, dargestellt. Sie werden von einem im Kommunikationsmodul 4 angeordneten 15 Kommunikationsrechner verwaltet. Der Zentralmodul enthält zwei Mikrorechner 18 und 19, welche alle Ergebnisse unabhängig voneinander erarbeiten und miteinander vergleichen und über eine nicht dargestellte Datenverbindung ein Kontrollsignal an andere Zentralmoduln abgeben. Der Datenbus 11 dient in erster 20 Linie zur Abgabe von Stellbefehlen des Zentralmoduls an das Stellglied 32. Hierzu geben beide Mikrorechner des Zentralmoduls hintereinander je ein Befehlstelegramm mit der Adresse des Stellgliedes ab. Es ist dabei vorteilhaft, wenn die von den beiden Rechnern stammenden Telegramme dabei in zueinander antiva-25 lenter Form abgegeben werden. Eine erste Adresserkennungs-schaltung 20 innerhalb des Stellgliedes erkennt alle für das Stellglied bestimmten Befehlstelegramme und gibt sie über eine Redundanzprüfschaltung 21, in der eine Prüfung auf Übertragungsfehler erfolgt, in zwei hintereinander angeordnete Speicher 30 22,23 ein, welche mit einer Antivalenzprüfschaltung 24 verbunden sind. Stellt die Antivalenzprüfschaltung in den beiden Speichern 22,23 zwei zueinander antivalente Befehlstelegramme fest, so werden diese über Torschaltungen 25 einer Dekodierschaltung 26 zugeführt, welche den Stellbefehl dekodiert und das 35 Stellglied 27 betätigt. Die hierzu benötigte Energie wird einer für alle Stellglieder gemeinsamen Versorgungsleitung 28 entnommen. Eine signaltechnisch sichere Überwachung der Stellgliedfunktion wird durch Statusmeldungen ermöglicht, welche vom Stellglied über den Datenbus 10 an die Rechner aller jener 40 Zentralmoduln, in deren Teilstellbezirk das Stellglied liegt, abgegeben werden. Auch Bediengeräte 9 und Anzeigeeinrichtungen 16 sind an den Datenbus 10 angeschlossen und werten die Statusmeldungen aus. Das Stellglied 32 gibt eine Statusmeldung nur dann ab, wenn es dazu vom Kommunikationsrechner aufge-43 fordert wird. Die Aufforderung, die z. B. aus der Adresse des Stellgliedes bestehen kann, wird durch eine zweite Adresserken-nungsschaltung 29 aufgenommen und, sofern das Stellglied betroffen ist, an einen Taktgeber weitergegeben, der daraufhin die Ausgabe einer Statusmeldung aus einem Ausgaberegister 31 50 veranlasst. Die Statusmeldung besteht aus Sicherheitsgründen aus zwei in zueinander antivalenter Form ausgegebenen Datentelegrammen, welche die Adresse der zugeordneten Zentralmoduln und die eigentliche Statusinformation enthalten. 2, the data buses 10 and 11 are shown as a connection between a central module 17 and an actuator 32, which is assigned to a guideway element 27. They are managed by a 15 communication computer arranged in the communication module 4. The central module contains two microcomputers 18 and 19, which work out and compare all results independently of one another and emit a control signal to other central modules via a data connection (not shown). The data bus 11 is primarily used to issue control commands from the central module to the actuator 32. For this purpose, both microcomputers of the central module each issue a command telegram with the address of the actuator. It is advantageous if the telegrams originating from the two computers are emitted in mutually antivariate form. A first address recognition circuit 20 within the actuator recognizes all command telegrams intended for the actuator and inputs them via a redundancy check circuit 21, in which a check for transmission errors takes place, into two successively arranged memories 30 22, 23, which are connected to an antivalence check circuit 24 . If the antivalence test circuit detects two command telegrams which are antivalent to one another in the two memories 22, 23, these are fed via gate circuits 25 to a decoding circuit 26 which decodes the actuating command and actuates the actuator 27. The energy required for this is taken from a supply line 28 common to all actuators. A signal-safe monitoring of the actuator function is made possible by status messages which are sent from the actuator via the data bus 10 to the computers of all those 40 central modules in whose sub-district the actuator is located. Operating devices 9 and display devices 16 are also connected to the data bus 10 and evaluate the status messages. The actuator 32 only issues a status message when requested to do so by the communication computer. The request, the z. B. may consist of the address of the actuator, is recorded by a second address recognition circuit 29 and, if the actuator is concerned, passed on to a clock generator, which then prompts the output of a status message from an output register 31 50. For security reasons, the status message consists of two data telegrams, which are output in mutually antivalent form and which contain the address of the assigned central modules and the actual status information.

M M

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

658 025 PATENT CLAIMS

1. Electronic signal box with at least one operating device and several central modules, each of which is assigned to a certain geographical sub-area of the control area and is able to control its guideway elements, characterized in that the central modules (1, 2, 3, 17) operate safely in terms of signal technology Multi-computer systems contain and are connected via data lines (10, 11) both to the operating device (9) and to the actuators (7) and sensors (8) assigned to the guideway elements (27), so that the partial control areas assigned to the individual central modules each consist of a master zone and assemble at least one extension zone, the extension zone being the main zone of another central module, and that the central modules, in the event of trouble-free operation, only control the guideway elements of the main zone of the sub-area assigned to them and only, in the alternative, also control the guideway elements of its extension zone.

2. Electronic signal box according to claim 1, characterized in that at least one communication module (4) is provided which is equipped with at least one computer system and the data traffic between the central modules and the operating device on the one hand, the central modules and the actuators and sensors of the respectively assigned sub-areas on the other hand, organized.

3. Electronic signal box according to claims 1 or 2, characterized in that the computers (18, 19) of the multi-computer systems contained in the central modules (1, 2, 3, 17) work out all the results in parallel and compare them with one another in that additional data connections (13 ) exist between the individual central modules, via which these control signals exchange, as long as all or a majority of the computers of the multicomputer systems contained arrive at the same results, and that if the control signal of a central module is absent, the control of the guideway elements in the root zone of the sub-area assigned to them is controlled by one Central module, in the sub-area of which the root zone of the failed central module is located, is alternatively adopted.