CH660654A5

CH660654A5 - Durch unabhaengig voneinander erzeugte impulsfolgen gesteuerte elektrische sicherheitseinrichtung zum steuern von eisenbahnverkehr.

Info

Publication number: CH660654A5
Application number: CH7358/82A
Authority: CH
Inventors: Bengt J Sterner
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 1981-12-17
Filing date: 1982-12-17
Publication date: 1987-05-15
Also published as: GB2112227A; US4558407A; GB2112227B; NO154083C; DE3246853A1; NO824246L; SE8107568L; IT8224832A0; NO154083B; FR2518477A1; IT8224832A1; SE429220B; ES8401392A1; ES518270A0; IT1155002B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Sicherheitseinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder 5.

Auf dem Gebiet des Eisenbahnsignalwesens bestehen spezielle Sicherheitsbestimmungen für Vorrichtungen, die beispielsweise zur Steuerung von Weichenantrieben und von Signallampen für Fahrbefehle angewandt werden. Diese Vorrichtungen müssen so ausgeführt sein, dass sie nicht unbeabsichtigt Belastungsstrom aufnehmen, wenn ein Fehler in der Vorrichtung auftritt. Seit langem sind derartige Sicherheitseinrichtungen mit Hilfe von Relais einer speziellen Bauart, sogenannten «Signalrelais» gebaut worden. Das gleiche gilt für die Stellwerks-Logik, welche die Sicherheitseinrichtungen steuert.

Später hat man die Verriegelungslogik in einer «fail-safe»-Rechnersteuenung ausgeführt. Die Sicherheitseinrichtungen selbst werden aber immer noch mit Relais ausgeführt. Beispielsweise aus der schwedischen Patentschrift 7 801 810-8 ist eine Sicherheitseinrichtung bekannt, in der zwei Instruktionsempfänger gleichbedeutende Befehle aus einer zentralen Steuerung aufnehmen und eine an die Sicherheitseinrichtung angeschlossene den Eisenbahnverkehr steuernde Einrichtung gemeinsam schalten; diese Instruktionsempfänger enthalten eine Relaisanordnung zum Durchführen der Schaltaufgabe.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Sicherheitseinrichtung, d.h. eine Sicherheitseinrichtung ohne elektromechanische Bauteile, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Sicher-heitseinrichtung gemäss dem Patentanspruch 1 oder 5 gelöst.

Die Erfindung wird unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, in der die

Fig. la eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Sicherheitseinrichtung, die

Fig. lb-ld elektrische Signale an verschiedenen Punkten der in Fig. la gezeigten Sicherheitseinrichtung, die

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Sicherheitseinrichtung, die

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemässen Sicherheitseinrichtung, die

Fig. 4a eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemässen Sicherheitseinrichtung, und die

Fig. 4b-4m die Ströme an verschiedenen Punkten in der Sicherheitseinrichtung in Fig. 4a zeigen.

Die Fig. la zeigt eine Ausführungsform der Sicherheitseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung in Form einer einphasigen Transistorbrücke mit einem Zweig und einem künstlichen Nullpunkt. In dem einzigen Zweig der Brücke liegen zwei Transistoren TI, T2 in Reihe geschaltet zwischen den Polen einer Gleichspannungsquelle, die nicht näher gezeigt ist. An die Verbindung zwischen den Transistoren TI, T2 ist ein Ende einer Wicklung LI angeschlossen, die die Primärwicklung eines Transformators TRI bildet, an dessen Sekundärwicklung L2 eine Belastung B1 angeschlossen ist. In der dargestellten Ausführungsform wird die Belastung B1 durch eine Signallampe zum Steuern des Schienenverkehrs gebildet. Ein Kondensator Cl liegt zwischen dem anderen Ende der Primärwicklung LI und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle.

Die in Fig. la gezeigte Sicherheitseinrichtung ist dazu bestimmt, die Signallampe B1 mit Wechselstrom zu speisen, und zwar abhängig davon, dass die Impulse zweier unabhängig voneinander erzeugten Impulsfolgen abwechselnd jeweils an den Basen al, bl der Transistoren T1 bzw. T2 auftreten. Die beiden Impulsfolgen iai und ibi, welche in Fig. lb bzw. lc dargestellt sind, lassen sich beispielsweise mit Hilfe eines Rechners auf der Basis von zwei voneinander unabhängigen Programmen erzeugen.

Treten die Impulse der beiden Impulsfolgen abwechselnd in der in den Fig. lb, lc gezeigten Weise auf, entsteht in der Primärwicklung LI des Transformators TRI ein Wechselstrom in der in der Fig. ld gezeigten Form, wobei der zwischen der Primärwicklung LI und dem Kondensator Cl liegende Knotenpunkt den erwähnten künstlichen Nullpunkt darstellt, der auch durch eine Mittelanzapfung der Gleichspannungsquelle gebildet werden kann. Der in Fig. ld gezeigte Strom induziert dabei einen gleichen, aber entgegengesetzt gerichteten Strom in der Sekundärwicklung L2 des Transformators TRI, wobei dieser entgegengesetzt gerichtete Strom die Signallampe Bl speist, so dass diese brennt, solange die Impulse der Impulsfolgen abwech5

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selnd auftreten und die Bauteile in der Sicherheitseinrichtung fehlerfrei sind.

Wenn dagegen die Impulsfolgen mit einer derartigen Phasenlage auftreten, dass die Transistoren gleichzeitig durchschallen, oder wenn eine der Impulsfolgen fortfällt, oder ein Bauteil fehlerhaft ist, fliesst durch die Primärwicklung kein Wechselstrom, wird folglich kein Strom in die Sekundärwicklung induziert und die Signallampe Bl nicht beaufschlagt.

Natürlich brauchen die beiden Impulsfolgen nicht genau mit der in Fig. lb, lc gezeigten Phasenlage aufzutreten. Entscheidend ist, dass die Impulsfolgen in einer solchen Weise auftreten, dass die Transistoren abwechselnd durchschalten.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Sicherheitseinrichtung in Form einer einphasigen Transistorbrücke mit zwei Zweigen. Es liegen zwei Reihenzweige parallel zwischen beiden Polen einer (nicht weiter erläuterten) Gleichspannungsquelle. In dem einen Reihenzweig liegt ein Transistor T3 in Reihe mit einem Transistor T4, im anderen ein Transistor T5 in Reihe mit einem Transistor T6. Die Primärwicklung L3 eines Transformators TR2 ist an die Verbindungsleitung zwischen den Transistoren eines jeden Paares angeschlossen. Wie in der Ausführungsform nach Fig. 1 ist eine Last B2 in Form einer Eisenbahn-Signallampe an die Sekundärwicklung L4 des Transformators TR2 angeschlossen. Die Basis des Transistors T6 ist mit der Basis des Transistors T3 an einen gemeinsamen Eingang a2, entsprechend die Basis des Transistors T5 mit der des Transistors T4 an einen gemeinsamen Eingang b2 gelegt. Der Eingang a2 ist dazu bestimmt, eine Impulsfolge der in Fig. lb gezeigten Art aufzunehmen, der Eingang b2 eine Impulsfolge der in Fig. lc gezeigten Art. Hierdurch wird ein Wechselstrom der in Fig. ld gezeigten Art in der Primärwicklung L3 des Transformators TR2 erzeugt, der in die Sekundärwicklung L4 einen Wechselstrom induziert, der die Signallampe B2 aufleuchten lässt. Wie bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform leuchtet die Signallampe B2 nicht, wenn beispielsweise die Transistoren T3, T4 gleichzeitig durchschalten, oder einer der beiden Impulsfolgen entfällt oder ein Bauteil fehlerhaft wird.

Die Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemässen Sieherheitseinrichtung in einer einphasigen Brücke mit zwei halben Zweigen und einem Transformator mit Mittelanzapfung. Die Kollektoren der Transistoren T7 und T8 sind jeweils an die Primärwicklung L5 eines Transformators TR3 angeschlossen, während die Emitter der Transistoren an den Minuspol einer nicht näher beschriebenen Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, deren Pluspol an die Mittelanzapfung der Primärwicklung L5 gelegt ist. An die Sekundärwicklung L6 des Transformators TR3 ist eine Belastung in Form einer Eisenbahnsignallampe auf dieselbe Art angeschlossen wie in den Fig. la und 2. Die Basen a3 bzw. b3 der Transistoren T7 und T8 sind dazu bestimmt, jeweils die Impulsfolgen gemäss der in den Fig. lb und lc gezeigten Art aufzunehmen. Hierdurch wird ein Wechselstrom von der in Fig. ld gezeigten Art in die Sekundärwicklung L6 der Transformators TR3 induziert, der die Signallampe B3 zum Leuchten bringt.

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Die Signallampe kommt begreiflicherweise nicht zum Leuchten, wenn die Transistoren T7 und T8 gleichzeitig leitend werden, oder wenn eine der Impulsfolgen entfällt, oder wenn irgend ein Bauteil fehlerhaft wird.

In sämtlichen oben beschriebenen Ausführungsformen können die Belastungen Bl, B2 und B3 auch beispielsweise als Gleichrichterbrücke ausgeführt werden, die angeschlossene Einrichtung mit Gleichstrom speist, der dann mit Hilfe einer Sicherheitseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung auf sichere Weise unterbrochen werden kann.

Eine vierte Ausführungsform der Sicherheitseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 4a in Form einer 3-Phasen-Transistorbrücke mit einem Zweig pro Phase gezeigt. Drei Reihenzweige liegen parallel zwischen dem Plus- und dem Minuspol einer Gleichspannungsquelle. Der erste Reihenzweig besteht aus einem Transistor T9 in Reihe mit einem Transistor T10, der zweite Reihenzweig aus einem Transistor Tll in Reihe mit einem Transistor T12, und der dritte Reihenzweig aus einem Transistor T13 in Reihe mit einem Transistor T14. Der Verbindungspunkt zwischen den Transistoren T9, T10 ist einerseits an das eine Ende einer Phasenwicklung Lp, angeschlossen, deren anderes Ende am Verbindungspunkt zwischen den Transistoren Tll, T12 liegt, und andererseits an das eine Ende einer Phasenwicklung Ltr angeschlossen, deren anderes Ende am Verbindungspunkt zwischen den Transistoren T13, T14 liegt. Dieser letztere Verbindungspunkt ist auch an das eine Ende einer Phasenwicklung Ls, gelegt, deren anderes Ende wiederum am Verbindungspunkt zwischen den Transistoren Tll, T12 angeschlossen ist.

In der in Fig. 4a gezeigten Ausführungsform sind die Phasenwicklungen Lrs, Ltr und Ls, dreieckverschaltet. Die Phasenwicklungen, bei denen es sich um die Phasenwicklungen eines 3-Phasen- bzw. Drehstromtransformators mit beliebiger Last oder um einen 3-Phasen- bzw. Drehstrommotor handeln kann, lassen sich jedoch auch sternverschalten.

Um Wechselstrom durch die jeweiligen Phasenwicklungen zu treiben, sind den Basen der Transistoren T9 - T14 Impulsfolgen der in den Fig. 4b-4g gezeigten Art zuzuführen. Auf diese Weise fliessen in den Phasenwicklungen Lrs, Ls, und L,, Wechselströme entsprechend der Darstellung der Fig. 4k, 41 bzw. 4m; die Ströme ir, is und i, sind in den Fig. 4h, 4i bzw. 4j dargestellt.

Die in der Fig. 4a gezeigte Ausführungsform lässt sich beispielsweise zum Betreiben eines Weichenantriebs verwenden.

In den in Fig. la, 2, 3 und 4a gezeigten Ausführungsformen wird der gewünschte Wechselstrom nur so lange erzeugt, wie die Steuerimpulsfolgen abwechselnd auftreten und die Bauteile in der Sicherheitseinrichtung fehlerfrei sind.

In den Fig. la, 2, 3 und 4a ist die Sicherheitseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit Transistoren aufgebaut gezeigt. Es wird darauf hingewiesen, dass stattdessen ebenso auch Thyristoren in den gezeigten Ausführungsformen verwendet werden können.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Elektrische Sicherheitseinrichtung mit Apparaten (TR2, B2) zum Steuern von Eisenbahnverkehr, welche Einrichtung von unabhängig voneinander erzeugten Impulsfolgen gesteuert wird, um einen Wechselstrom in einer Wicklung (L3) nur flies-sen zu lassen, so lange die Impulse der Impulsfolgen abwechselnd auftreten und die Bauteile in der Sicherheitseinrichtung fehlerfrei sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein Paar Schaltelemente (T3, T4) mit Steuerelektroden (a2, b2) aufweist, die dazu bestimmt sind, jeweils eine der Impulsfolgen aufzunehmen, um die Schaltelemente (T3, T4) abwechselnd durchzuschalten und zu sperren, wobei die Schaltelemente in Reihe zwischen den beiden Polen einer Gleichspannungsquelle liegen und ein Ende der Wicklung an den Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen angeschlossen ist and ihr anderes Ende entweder an der Mittelanzapfung der Gleichspannungsquelle, oder über einen Kondensator (Fig. la) an den Minuspol der Gleichspannungsquelle oder am Verbindungspunkt eines weiteren Paares von gleichen Schaltelementen (T5, T6) mit Steuerelektroden angeschlossen ist, die ebenfalls dazu bestimmt sind, jeweils eine der Impulsfolgen aufzunehmen, um die weiteren Schaltelemente abwechselnd durchzuschalten und zu sperren.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (L3) die Primärwicklung eines Transformators (TR2) ist, an dessen Sekundärwicklung (L4) eine Last (B2) angeschlossen ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Last (B2) eine Eisenbahn-Signallampe ist.

4. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Last (B2) eine Gleichrichterbrücke ist.

5. Elektrische Sicherheitseinrichtung mit Apparaten (TR3, B3) zum Steuern von Eisenbahnverkehr, welche Einrichtung von unabhängig voneinander erzeugten Impulsfolgen gesteuert wird, um einen Wechselstrom in einer Wicklung (L5) nur flies-sen zu lassen, solange die Impulse der Impulsfolgen abwechselnd auftreten und die Bauteile in der Sicherheitseinrichtung fehlerfrei sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein Paar Schaltelemente (T7, T8) mit Steuerelektroden (a3, b3) aufweist, die dazu bestimmt sind, jeweils eine der Impulsfolgen aufzunehmen, um die Schaltelemente (T7, T8) abwechselnd durchzuschalten und zu sperren, wobei die Schaltelemente mit einem Pol an einen Pol der Gleichspannungsquelle und mit den anderen Polen an jeweils ein Ende der Wicklung angeschlossen sind, die eine an den anderen Pol der Gleichspannungsquelle angeschlossene Mittelanzapfung aufweist (Fig. 3).

6. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (L5) die Primärwicklung eines Transformators (TR3) ist, an dessen Sekundärwicklung (L6) eine Last (B3) angeschlossen ist.

7. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Last (B3) eine Eisenbahn-Signallampe ist.

8. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Last (B3) eine Gleichrichterbrücke ist.