CZ297617B6 - Svítilna LED a zpusob bezpecného ovládání této svítilny LED - Google Patents

Abstract

Svítilna LED venkovní svetelné signalizace v zeleznicní zabezpecovací technice, urcená zejména pro prejezdové zabezpecovací zarízení a/nebo stanicní a tratové zabezpecovací zarízení, je opatrena LED diodami (4) rozdelenými do sekcí (9) a zahrnuje obvody ovládání a dohlízení a zdroj (11) jakozto napájecí cást. Svítilna LED je rozdelena do trí nezávislých a vzájemne elektricky oddelených sekcí (9) LED diod (4), kdy i svit dvou sekcí (9) LED je postacující pro splnení pozadovaných optických vlastností svítilny LED, pri zachování bezpecnosti pro povolující a zakazující znak, kazdá sekce (9) LED má nezávislý napájecí okruh (12), kazdá sekce (9) LED obsahuje tri nezávislé dohledy, výstup kazdého nezávislého dohledu je priveden do jiného rídicíhoobvodu sekcí (9) LED a kazdá sekce (9) LED je vybavena vypínacím prvkem napájení (1) kazdé ze sousedních sekcí (9). Pri zpusobu bezpecného ovládání této svítilny LED se provádí kontrola funkcnosti LED diod (4) a kontrola funkcnosti rídicí a dohlédací elektroniky kazdé sekce svítilny LED. Kontrola funkcnosti LED svítilny se provádí kontrolou kazdého obvodu LED diod (4) kontinuálne a soucasne treminezávislými dohledy a soucasne kontinuální kontrolou funkcnosti ovládací a dohlédací elektroniky kazdé sekce (9) svítilny LED, pri techto kontrolách se detekuje kazdá jedna porucha, vzniklá v jednom z obvodu, zahrnujících obvod ovládání svítilny LED, obvod dohledu svítilny LED, obvod zdroje (11) a obvod LED diod (4), následne se detekce této poruchy bezpecne prenese do nadrazeného systému pro její indikaci a pritom svítilna LED zustává plne funkcní dle príslusných norem pri zachování bezpecnostních principu pro p

Description

Svítilna LED a způsob bezpečného ovládání této svítilny LED

Oblast techniky

Vynález se týká svítilny LED pro venkovní světelnou signalizaci v železniční zabezpečovací technice, určené zejména pro přejezdové zabezpečovací zařízení a/nebo staniční a traťové zabezpečovací zařízení, s LED diodami rozdělenými do sekcí a zahrnující obvody ovládání a dohlížení a zdroj jakožto napájecí část.

Vynález se týká též způsobu bezpečného ovládání této svítilny LED, při němž se provádí kontrola funkčnosti LED diod a kontrola funkčnosti řídicí a dohlédací elektroniky každé sekce svítilny LED.

Dosavadní stav techniky

V současnosti používané venkovní signalizační svítilny v rámci Českých drah jsou téměř výhradně žárovkové. Žárovka, jako zdroj světla pro zabezpečovací zařízení, se jeví jako nevýhodná z důvodu velmi nízké spolehlivosti dané vlastní konstrukcí a principem svícení. Tato vlastnost se z důvodu bezpečnosti provozu na železnici eliminuje dvěma možnými způsoby.

U přejezdového zabezpečovacího zařízení, tj. u výstražníků, se používají dvouvláknové žárovky.

V případě přepálení hlavního vlákna žárovky dojde automaticky k přepnutí na vlákno náhradní.

V ostatních oblastech venkovních signalizací železničního zabezpečovacího zařízení, tj. u návěstidel, se v případě přepálení jediného vlákna žárovky využívá principu rozsvícení méně povolujícího znaku.

Také nezanedbatelným faktorem při použití žárovkových svítilen je i poměrně vysoká energetická náročnost takového zdroje světla.

Ovládání a veškerá logika dohledů žárovkových svítilen jsou vesměs umístěny mimo objekty světelných návěstidel nebo výstražníků. Příslušná elektronika je tvořena u starších typů zařízení reléovými obvody a u novějších typů kombinací procesorových systémů v kombinaci s kontaktním nebo bezkontaktním rozhraním. Při kontrole svícení žárovek se využívá principu dohledu proudu procházejících žárovkou. (J výstražníků se navíc běžně používají i optická čidla umístěná ve svítilnách, jejichž výstupy dávají informaci o svícení žárovek svítilen. Na základě těchto vstupních informací reléová nebo procesorová logika vyhodnotí funkci svítilen a v případě poruchy vlákna žárovky svítilny přepne odpovídající žárovku na náhradní vlákno u výstražníků nebo na žárovku svícení světla méně povolujícího znaku u návěstidel.

Napájení žárovkových svítilen návěstidel je z důvodu co nejmenších úbytků napětí, distribuovaného na velké vzdálenosti, řešeno střídavým napětím 230 V/50 Hz. Toto napětí se potom transformátorem umístěným v patě nebo blízkosti návěstidla transformuje na napájecí napětí konkrétní návěstní žárovky typu 12 V/20 W.

Jmenovité napájení žárovkových svítilen výstražníků je odvozeno od napájecího napětí logiky, ať už reléové nebo procesorové, ovládající výstražníky, které je 24 V, DC. Dvouvláknové žárovky výstražníků jsou pak typu 2x 12 V, 20 W.

Z výše jmenovaných důvodů se v rámci Českých drah začínají objevovat první svítilny osazené diodami LED. Jde prozatím pouze o indikátory rychlosti, což představuje číslice (znak) nebo pás (symbol). Ovládání svícení tohoto světlaje řešeno připojením či odpojením napájení. Jeho dohled je tvořen jedním proudovým relé, které při nedostatečném proudu svým odpadem indikuje nevy

-1 CZ 297617 B6 hovující stav svítilny při svícení. Principielní zapojení LED diod v rámci této svítilny je klasické, sérioparalelní, s přímým vzájemným vlivem jednotlivých LED diod.

V zahraničí se výrobou LED svítilen pro železniční zabezpečovací zařízení zabývají např. firmy 5 Alstom, Ansaldo, Safetran, Westinghouse, Percept a další.

Tyto svítilny obvykle využívají opět sérioparalelní kombinaci zapojení jednotlivých LED diod, u některých výrobců rozdělené do dvou paralelních sekcí s nezávislým zdrojem a řízením. Z důvodu co největší kompatibility s žárovkovými svítilnami je jejich ovládání vyřešeno připojeio ním napájení, když svítilna svítí, nebo odpojením napájení, když svítilna zhasne. Napájecí napětí těchto zahraničních svítilen se liší podle jednotlivých výrobců, s možností napájet stejnosměrným nebo střídavým napětím podle typu svítilny. Napájení a tedy i samotné řízení těchto zahraničních LED svítilen je obvykle pouze dvoudrátové a neredundantní.

Kontrola svícení LED svítilny je u výrobků těchto zahraničních firem přednostně řešena kontrolou celkového odebíraného proudu svítilny, a to s malou citlivostí a tudíž detekcí poruchy až většího množství LED diod. Velký důraz je zde tedy kladen na spolehlivost samotné LED diody. Při zapojení dvou paralelních sekcí LED diod, napájených dvěmi nezávislými zdroji, je samozřejmě výpadek každého z těchto zdrojů detekován.

Společným znakem výše zmíněných systémů ovládání a dohledu LED svítilen je jejich nesporné zvýšení spolehlivosti oproti žárovkovým svítilnám, založené na obecně platném a fyzikálně podloženém faktu, že žárovka má daleko menší spolehlivost než je spolehlivost i většího počtu LED diod, v tomto případě řádově 200 kusů, tvořících jednu svítilnu. Nedochází zde však oproti 25 žárovkovým svítilnám k žádoucímu zvýšení dostupnosti, tedy pohotovosti. Jde pouze o systém 1 z 1 („lool“), s částečnou možností monitorování funkce LED pomocí odebíraného proudu. Dále se zde využívá pouze principu spínacího kontaktního nebo bezkontaktního povelování svícení světla na dálku s rozhodovací, vybavovací a diagnostickou logikou umístěnou ve vzdáleném objektu. To s sebou přináší velké nároky na dostatečnou kabeláž, což má podstatný vliv na cel30 kovou cenu zabezpečovacího zařízení.

Např. v patentové přihlášce EP 132 4641 přihlašovatele Westinghouse Brake & Signál Holdings Ltd., GB, se řeší úkol elektrického uspořádání a monitorování proudu LED svítilny návěstidla. Svítilna návěstidla, která je z hlediska napájení a ovládání určena výhradně jako přímá náhrada 35 žárovkové svítilny návěstidla, je složena minimálně ze dvou oddělených polí LED diod s vlastními řídicími obvody, zapojenými paralelně. Na základě průchodu proudu těmito poli LED se k napájení svítilny automaticky paralelně připojí zatěžovací rezistor, který způsobí takový odběr svítilny LED, jako by byla žárovková. Vyhodnocení funkčnosti svítilny proudovými relé je stejné jako u žárovkové svítilny. Obvod automatického připojení zatěžovacího rezistoru je tvořen vždy 40 dvojicí optočlenů pro jedno pole LED. Neshodná funkce polí LED, tj. nesvícení jednoho nebo více polí LED, je vyhodnocena samostatným relé jako „nenaléhavá signalizace“ (non-urgent alarm). Tento obvod vyhodnocení není „obvod s vlastní bezpečností“ (fail-safe). Proto je zde kladem hlavní důraz na vyhodnocení nesvícení libovolného pole LED pozorovatelem, kupř. strojvedoucím. Z tohoto důvodu musí být rozmístění jednotlivých polí LED v rámci svítilny 45 takové, aby byl lidským okem rozeznatelný výpadek kteréhokoliv z nich.

Předností tohoto řešení je možnost prosté záměny svítilny LED za stávající žárovkovou svítilnu bez nutnosti úprav ovládacích a dohlédacích obvodů návěstní svítilny. Princip tohoto řešení je založen na stejném odběru svítilny LED jako žárovkové svítilny, takže nedochází k žádné ener50 getické úspoře. Další nevýhodou zmíněnou v tomto vynálezu je, že charakter dohledacího obvodu je méně spolehlivý než obvod použitý k vyhodnocení svícení žárovkových svítilen. Další nevýhodou je bezpečnost založená na lidském faktoru, kdy dohledací obvod vyhodnocení svícení LED svítilny není „fail - safe“, tedy obvod s vlastní bezpečností. Identifikaci nesvícení jednoho pole LED svítilny provádí strojvedoucí pouhým vizuálním pozorováním. V případě výpadku pole 55 LED zřejmě nejsou splněny optické parametry kladené na návěstní svítilnu.

V českém užitném vzoru CZ-Ul-14 134 majitele Betamont s.r.o., SK, je popsáno zapojení elektronického dohlížecího obvodu pro výstražníky přejezdového zabezpečovacího zařízení, řešící úkol napájení a kontroly světel výstražníku, tvořených maticí svítivých diod LED. Matice svítivých LED diod je rozdělena do dvou nezávislých sériových větví. Každá z nich je napájena samostatným proudovým zdrojem. Kontrola svítivosti LED diod spočívá v monitorování proudu protékajícího sériovou větví LED, tzv. bezpečným hladinovým obvodem. Proud v každé větvi je monitorován zvlášť. Kontrola svícení proudem je doplněna kontrolou napětí mezi oběma větvemi LED dalším bezpečným hladinovým obvodem. Kontrola proudu obou větví LED i kontrola napětí jsou společně vyhodnocovány v bezpečném obvodu logického součinu, jehož výstupní statický signál slouží k buzení výsledného kontrolního relé I. skupiny bezpečnosti. Výstupní statický signál je generován pouze tehdy, pokud jsou buzeny všechny vstupy výstupními signály bezpečných hladinových obvodů, tj. kontrolou proudem LED obou větví a kontrolou napětí.

Rovněž toto řešení umožňuje záměnu svítilny LED za žárovkovou svítilnu aniž by byly nutné jakékoliv úpravy ovládacích obvodů výstražníku, avšak s nutností minimálních úprav v obvodech dohledání svícení svítilen výstražníku.

Nevýhodou tohoto řešení je nízká dostupnost výstrahy. První porucha LED svítilny totiž již znamená poruchový stav. Další nevýhodou je statický výstupní signál dohledu v době svícení obou svítilen výstražníku, což má za následek nízkou spolehlivost informace. Zapojení řeší jen svítilny výstražníků, přičemž napájecí napětí je jen 12 V se stanoveným blíže nespecifikovaným povoleným rozsahem.

V japonském patentu JP 2000172986 majitele Nippon Signál Co. Ltd., JP, je popsáno řešení poruchového detektoru návěstní svítilny, který je schopen detekovat poruchu, tj. rozpojení LED diod a snížení jejich svitu, způsobenou jejich stárnutím. LED svítilny pro signalizaci jsou propojeny sérioparalelně. V každé sériové větvi je dioda pro monitorování velikosti svítivosti signalizačních LED. Tato monitorovací LED dioda je ze stejné výrobní série jako signalizační LED dioda. Monitorovací LED dioda je umístěna na stejném substrátu jako signalizační LED diody. Svítivost monitorovací LED diody je snímána, principielně formou optočlenu, vyhodnocovacím obvodem. Pokud se vychází ze skutečnosti, že díky stejné technologii výroby budou všechny tyto LED diody stárnout shodně a jejich svítivost se bude snižovat s časem stejně, je tak zjišťována respektive spíše odhadována i svítivost signalizačních LED diod a tudíž je určená jejich mezní úroveň svítivosti. V případě přerušení libovolné LED diody v sériové větvi přestane monitorovací LED dioda svítit, což je také detekováno vyhodnocovacím obvodem. Výstup vyhodnocovacích obvodů všech sériových větví LED diod je sloučen v jednom hradle, jehož výstup je připojen na signalizační relé.

Jedná se o pouhý dohled napájecího proudu několika větví LED diod a dohlíží se, zda proud teče či neteče. Též se odhaduje snížení svítivosti LED vlivem jejich stárnutí. Navržený obvod neřeší indikaci zkratu diod/y každé sériové větve a ani nijak nezvyšuje dostupnost svítilen. Obvod dohledu svícení LED diod není řešen principem „fail safe“.

Podstata vynálezu

Uvedené, výše zmíněné, nevýhody, se odstraní nebo podstatně omezí navrženou inteligentní svítilnou LED podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že svítilna LED je rozdělena do tří nezávislých a vzájemně elektricky oddělených sekcí LED diod, kdy i svit pouhých dvou sekcí je postačující pro splnění příslušných norem ohledně optických vlastností svítilny při zachování bezpečnosti pro povolující a zakazující znak. Každá ze tří sekcí LED má nezávislý napájecí okruh, každá sekce LED obsahuje tři nezávislé dohledy, každý výstup nezávislého dohledu je přiveden do řídicího obvodu jiné sekce LED a každý řídicí obvod je vybaven vypínacím prvkem napájení sousedních sekcí LED.

-3CZ 297617 B6

Hlavní výhodou tohoto vynálezu je, že tato inteligentní svítilna LED pracuje na principu systému „2oo3“, tj. dva ze tří.

Předností této inteligentní svítilny LED podle tohoto vynálezu je, že

- výrazným způsobem zvyšuje dostupnost či pohotovost venkovní světelné signalizace v železniční dopravě (A_s=0,999999), a to jak z ohledem na uživatele silniční komunikace u přejezdového zabezpečovacího zařízení, tak z ohledem na železniční dopravu u staničního, traťového a přejezdového zabezpečovacího zařízení, io - zvyšuje funkční spolehlivost světelných návěstidel a výstražníků,

- omezuje náklady na celkovou kabelizaci zabezpečovacích zařízení,

- omezuje náklady na údržbu světelných návěstidel a výstražníků,

- umožňuje připojení k moderním systémům řízení zabezpečovacích zařízení,

- přebírá a bezpečným způsobem řeší funkce ovládání, kontroly a dohlížení svícení každé jednotlivé svítilny od nadřazených systémů.

Je výhodné, když nezávislým dohledem je nejméně jeden proudový dohled, který nejjednodušším způsobem umožňuje kontrolu svícení LED diody. Nezávislým dohledem může být též napěťový dohled či optický dohled.

Nezávislým dohledem může být nejméně jeden obvod ovládání a monitorování funkce LED, což představuje optimální spojení jiné dohlédací a ovládací funkce řízení LED diod v jednom obvodu.

Nezávislé dohledy mohou být též vytvořeny dvěma proudovými dohledy LED a jedním obvodem ovládání a monitorování funkce LED, což je výhodné uspořádání pro železniční svítilnu LED.

Řídicím obvodem je s výhodou řídicí procesor, který sdružuje ovládací funkce a funkce vyhodnocení všech dohlédacích prvků. Řídicí obvod může být vytvořen i z diskrétních polovodičových 30 obvodů, případně reléových obvodů.

V konkrétním dlouhodobě odzkoušeném a výhodném uspořádání má nezávislý proudový dohled přiveden výstup do řídicího procesoru první sousední sekce LED, druhý nezávislý proudový dohled má výstup přiveden do řídicího procesoru druhé sousední sekce LED a obvod ovládání a 35 monitorování funkce LED vytváří kontrolu LED diod vlastní sekce LED diod. Tím je zabezpečena nezávislá kontrola a nezávislé vyhodnocení stavu všech LED diod svítilny.

Vypínacím prvkem napájení sekcí LED diod je blok odpojení napájení LED diod. Takový vypínací prvek zabraňuje zobrazení matoucího světelného signálu, který může vést ke vzniku nebez40 pečné dopravní situace, např. k samovolnému rozsvícení vícepovolujícího znaku.

Každá ze tří sekcí je vybavena obousměrnou datovou komunikací s nadřazeným systémem, sloužící pro přenos povelových a diagnostických informací.

Výhodně je datová komunikace fyzicky redundantní se souběžným aktivním stavem, což vede ke zvýšení pohotovosti LED svítilny.

Každá sekce LED má řídicí obvod vybaven obousměrnou příčnou komunikací pro umožnění komunikování s řídicími obvody obou zbývajících dvou sekcí LED.

Zdroj elektrického proudu je napojen na dvě napájecí soustavy, které zajišťují stabilitu svítilny LED. Svítilna LED je tedy uzpůsobena pro napájení ze dvou nezávislých vnějších napájecích sestav, což vede ke zvýšení dostupnosti zařízení.

-4CZ 297617 B6

Princip způsobu bezpečného ovládání této inteligentní svítilny LED podle tohoto vynálezu spočívá v tom, že se provádí kontrolou LED diod rozdělených do tří nezávislých a elektricky oddělených sekcí, kontinuálně a současně třemi nezávislými dohledy, a současně kontinuální kontrolou funkčnosti ovládací a dohlédací elektroniky každé sekce svítilny LED. Při těchto kontrolách se detekuje každá jedna porucha, vzniklá v jednom z obvodů, zahrnujících obvod ovládání svítilny LED, obvod dohledu svítilny LED, obvod zdroje a obvod LED diod. Následně se detekce této poruchy bezpečně přenese do nadřazeného systému pro její indikaci. Svítilna LED zůstává plně funkční dle příslušných norem při zachování bezpečnostních principů pro povolující i zakazující znak.

Hlavní výhodou tohoto způsobu podle vynálezu je, že svit pouhých dvou sekcí je postačující pro splnění příslušných norem ohledně optických vlastností svítilny LED a tudíž tato libovolně vzniklá jedna porucha nezpůsobí výpadek funkce celé svítilny LED. Rozdělení LED diod do tří elektricky oddělených sekcí zaručuje vzájemnou nezávislost sekcí. Kontinuální a současně prováděné kontroly LED diod zajišťují bezpečné monitorování LED svítilny. Detekce poruchy jedné sekce se přenáší do nadřazeného systému, kde je indikována a vyhodnocována. Podstatné je, že výpadek jedné sekce LED diod nezpůsobí výpadek funkce celé svítilny.

Je výhodné pro zachování nezávislosti informací o funkci každé LED diody, když se funkce LED diod v každé sekci řídí a dohlíží samostatným řídicím obvodem na základě informace z nadřazeného systému a diagnostických informací z této sekce i z obou sekcí sousedních.

K důsledné nezávislosti a zajištění bezpečné funkce LED svítilny je výhodné, když informaci o funkci každé LED diody libovolné jedné sekce ze tří sekcí získává řídicí obvod ze tří nezávislých zdrojů, a to z obvodu ovládání a monitorování funkce LED diod této jedné sekce, z obousměrné příčné komunikace s řídicím obvodem další libovolné sekce ze dvou zbývajících sekcí a z obousměrně příčné komunikace s řídicím obvodem zbývající poslední třetí sekce. Každý řídicí obvod jedné libovolné sekce získává informaci přenášenou obousměrnou příčnou komunikací o funkci LED diod obou zbývajících sekcí z proudových dohledů těchto sousedních sekcí. K vyhodnocení funkce každé LED diody dochází nezávisle ve všech třech řídicích obvodech, přičemž k výměně výsledných dat dochází prostřednictvím obousměrné příčné komunikace.

Bez ohledu na informace z nadřazeného systému v případě poruchy jedné sekce svítilny LED povolujícího znaku, případně i bez shody informací řídicích obvodů obou zbývajících sekcí, řídicí obvody odpojí napájení LED diod sekce se zjištěnou poruchou. Je tak zajištěna možnost vypnutí napájení každé sekce LED diod řídicím obvodem sekce sousední bez logické shody zbývajících sekcí, aby nedošlo k nechtěnému rozsvícení i jen jedné sekce LED svítilny povolujícího znaku.

Bez ohledu na informace z nadřazeného systému v případě poruchy jedné sekce u svítilen LED zakazujícího znaku a po shodě informací řídicích obvodů obou zbývajících sekcí řídicí obvody odpojí napájení LED diod sekce se zjištěnou poruchou. V případě nechtěného rozsvícení jedné sekce svítilny LED zakazujícího znaku je tak umožněno vypnutí napájení LED diod této sekce po logické shodě řídicích obvodů sekcí zbývajících. Je vyloučena možnost zhasnutí i jen jedné sekce LED diod vlivem poruchy libovolného ovládacího obvodu.

Řídicí obvod s nadřazeným systémem obousměrně komunikuje výhradně prostřednictvím zabezpečené datové komunikace, která je fyzicky redundantní se souběžným aktivním stavem. To zabezpečuje přenos nezbytných signálů i po přerušení jedné z komunikačních linek.

Každá sekce svítilny LED je napájená samostatně pro zachování systému („2oo3“), tj. dva ze tří.

Zdroj vytváří ze dvou vstupních napájecích soustav tři samostatné napájecí okruhy sekcí svítilen LED, přičemž výpadek libovolné jedné ze dvou vstupních napájecích soustav má za následek výpadek pouze jednoho ze tří samostatných napájecích okruhů sekcí svítilen LED, což je optimální řešení pro volbu systému („2oo3“).

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení vynálezu je podrobně popsáno dále a objasněno pomocí schematických výkresů, z nichž představuje obr. 1 blokové schéma jedné sekce LED svítilny a io obr. 2 blokové schéma svítilny LED.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je schematicky znázorněno příkladné blokové schéma jedné ze tří sekcí 9 inteligentní svítilny LED, s napájením 1 LED diod 4 a se dvěma sériově řazenými proudovými dohledy 3 LED diod. Výstupy 2 proudových dohledů 3 jsou přivedeny na sousední sekce 9 LED podle obr.

2. Ovládání LED diod 4 sekce 9 LED zabezpečuje obvod 5 ovládání a monitorování, který komunikuje s řídicím procesorem 7. Na základě příčné komunikace 6 a výstupů 2 proudových 20 dohledů 3 LED diod řídicích obvod s výhodou řídicí procesor 7 umožňuje aktivovat blok 13 odpojení napájení sousední sekce 9 LED diod. Obousměrnou datovou komunikací 8 s nadřazeným systémem je řízen chod celé sekce 9 LED diod.

Na obr. 2 je znázorněno propojení všech tří sekcí 9. Sekce 9 jsou propojeny jednak příčnou 25 komunikací 6, jednak výstupy 2 proudových dohledů 3_LED diod a dále ovládáním bloku 13 odpojení napájení LED diod. Napájecí okruhy 12 sekcí 9 LED diod jsou tvořeny ve zdroji 11 ze dvou nezávislých napájecích soustav 10.

Všechny LED diody 4 jedné LED svítilny jsou rozděleny do tří nezávislých sekcí 9 LED diod a 30 jsou rozmístěny takovým způsobem, že svícení i jen dvou z těchto tří sekcí 9 LED zabezpečuje splnění všech požadavků odpovídajících norem na optické vlastnosti dané svítilny. LED diody 4 jsou řízeny obvody 5 ovládání a monitorování LED diod, umožňujícími navzájem na sobě nezávislé napájení 1 sekce 9 LED diod 4. Tudíž libovolná porucha, tj. rozpojení, nebo zkrat, kterékoliv LED diody 4 nikterak neovlivní svit LED diod 4 ostatních a tím jejich optické a spolehlivostní 35 parametry. Tyto obvody 5 ovládání LED diod 4 umožňují i monitorování jejich funkčnosti. Libovolná porucha připojené LED diody 4, tj. rozpojení, ale i zkrat, je detekována a tato informace je předána řídicímu procesoru 7. Každá sekce 9 LED má svůj vlastní nezávislý řídicí procesor 7. Nezávislý řídicí procesor 7 zpracovává informace povelové, přicházející z nadřazeného systému, obousměrné komunikace 8, např. povely „rozsviť světlo“, „rozsviť kmitavé světlo“, „zhasni 40 světlo“ atp. Současně s tím nezávislý řídicí procesor 7 dále zpracovává informace z obvodů 5, ovládajících a monitorujících LED diody své sekce 9. Současně nezávislý řídicí procesor 7 zpracovává rovněž informace z příčné komunikace 6 mezi všemi třemi řídicími procesory 7 a též informace z výstupů 2 proudových dohledů 3 LED diod obou sousedních sekcí 9 LED diod. Proudové dohledy 3 LED diod snímají celkový odebíraný proud příslušné sekce 9 LED diod. 45 Zpracováním všech těchto informací dochází kjednoznačnému zjištění informací o funkci a okamžitém stavu každé jednotlivé LED diody 4, každého jednotlivého řídicího a monitorujícího obvodu 5 a každého řídicího procesoru 7.

Aby vlivem poruchy rozhodovací nebo vybavovací části zařízení, tvořené řídicím procesorem 7 a 50 obvody 5 ovládání a monitorování funkce LED diod, nemohlo dojít k rozsvícení odpovídající sekce 9 LED svítilny povolujícího znaku, např. návěsti, v okamžiku, kdy má být zhaslá, je umožněno každému řídicímu procesoru 7 trvale odpojit napájení LED diod 4 sousedních sekcí 9 blokem 13 odpojení napájení LED diod 4 ve svítilně povolujícího znaku bez ohledu na zbylé řídicí procesory 7.

-6CZ 297617 B6

Aby vlivem poruchy rozhodovací nebo vybavovací části zařízení, tvořené řídicím procesorem 7 a obvody 5 ovládání a monitorování funkce LED diod, nemohlo dojít ke zhasnutí více než jedné sekce 9 LED svítilny zakazujícího znaku, např. návěsti, je umožněno vždy dvěma řídicím procesorům 7 teprve po jejich shodě, tj. po logickém součinu, trvale odpojit napájení LED diod 4 třetí sekce 9 ve svítilně zakazujícího znaku blokem 13 odpojení napájení LED diod 4.

Napájení jednotlivých sekcí 9 LED včetně řídicí a dohlížecí elektroniky je řešeno separátně, tzn., že výstupem bloku zdroje 11 jsou tři nezávislé napájecí okruhy 12 sekcí 9 LED. Dvě přivedená vstupní napětí napájecích soustav 10, tj. podle potřeby různé nebo jednotné napájecí soustavy libovolné kombinace AC a/nebo DC, jsou v rámci zdroje 11 transformovány na tři výstupní napájecí okruhy 12 sekcí 9 LED takovým způsobem, že výpadek vstupního napětí libovolné napájecí soustavy 10 má za následek výpadek pouhé 1/3 výstupních napájecích okruhů 12 sekcí 9 LED, přičemž všechny požadavky odpovídajících norem na optické vlastnosti dané svítilny tak zůstávají zachovány. Funkčnost jednotlivých nezbytných obvodů bloku zdroje 11 jsou neustále testovány řídicími procesory 7 jednotlivých sekcí 9 LED.

Povelové informace přicházející komunikací 8 s nadřazeným systémem, např. „rozsviť světlo“, „rozsviť kmitavé světlo“, „zhasni světlo“ atp., a zároveň diagnostické informace odesílané do nadřazeného systému komunikací 8, např. „světlo svítí“, „světlo nesvítí“, „bezporuchový stav“, „porucha“ a její typ atp., jsou přenášeny výhradně pomocí datové komunikace 8. Tato komunikace 8 je fyzicky redundantní, představující dvě nezávislé linky se souběžným aktivním stavem.

Příkladné konkrétní provedení je jedno z mnoha možných provedení. Jsou možná i jiná provedení v rámci vynálezu.

Průmyslová využitelnost

U přejezdového zabezpečovacího zařízení se jedná o červené a bílé svítilny LED výstražníků.

U staničního a traťového zabezpečovacího zařízení se jedná o červené, žluté, zelené, modré a bílé svítilny LED hlavních návěstidel, tj. vjezdových, odjezdových, cestových, oddílových a k krycích předvěstí hlavních návěstidel, opakovačích předvěstí hlavních návěstidel, seřaďovacích návěstidel, opakovačích seřaďovacích návěstidel, spádovištích návěstidel a opakovačích spádovištních návěstidel a přejezdníků.

Claims (19)

1. Svítilna LED venkovní světelné signalizace v železniční zabezpečovací technice, určená zejména pro přejezdové zabezpečovací zařízení a/nebo staniční a traťové zabezpečovací zařízení, s LED diodami (4) rozdělenými do sekcí (9), zahrnující obvody ovládání a dohlížení a zdroj (11) jakožto napájecí část, vyznačující se tím, že je rozdělena do tří nezávislých a vzájemně elektricky oddělených sekcí (9) LED diod (4), kdy i svit dvou sekcí (9) LED je postačující pro splnění požadovaných optických vlastností svítilny LED, při zachování bezpečnosti pro povolující a zakazující znak, každá sekce (9) LED má nezávislý napájecí okruh (12), každá sekce (9) LED obsahuje tři nezávislé dohledy, výstup každého nezávislého dohledu je přiveden do jiného řídicího obvodu sekcí (9) LED, a každá sekce (9) LED je vybavena vypínacím prvkem napájení (1) každé ze sousedních sekcí (9).

-7CZ 297617 B6

2. Svítilna LED podle nároku I,vyznačující se tím, že nezávislým dohledem je nejméně jeden proudový dohled (3) LED.

3. Svítilna LED podle nároku 1, v y z n a č uj í c í se t í m , že nezávislým dohledem je nej-

5 méně jeden obvod (5) ovládání a monitorování funkce LED.

4. Svítilna LED podle nároku Lvyznačující se tím, že řídicím obvodem je řídicí procesor (7).

io

5. Svítilna LED podle nároku 1, vy zn ač u j í cí se t í m , že vypínacím prvkem napájení (1) je blok (13) odpojení napájení LED každé ze sousedních sekcí (9) LED, ovládaný z řídicích obvodů obou sousedních sekcí (9) LED.

6. Svítilna LED podle nároku 1,vyznačující se tím, že každá sekce (9) LED má svůj 15 řídicí obvod vybaven obousměrnou datovou komunikací (8) s nadřazeným systémem.

7. Svítilna LED podle nároku 6, vyznačující se tím, že datová komunikace (

8) je fyzicky redundantní se souběžným aktivním stavem.

20 8. Svítilna LED podle nároku 1, vy z n a č uj í c í se t í m , že každá sekce (9) LED má řídicí obvod vybaven obousměrnou příčnou komunikací (6) pro umožnění komunikování s řídicími obvody obou zbývajících sekcí (9) LED.

9. Svítilna LED podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se t í m , že zdroj (11) elektrického prou25 duje napojen na dvě napájecí soustavy (10).

10. Svítilna LED podle nároku 2 nebo 3, v y z n a č uj í c í se t í m , že tři nezávislé dohledy jsou vytvořeny dvěma proudovými dohledy (3) LED a jedním obvodem (5) ovládání a monitorování funkce LED.

11. Svítilna LED podle nároku 10, vyznačující se tím, že jeden z nezávislých proudových dohledů (3) LED má svůj výstup (2) přiveden do řídicího obvodu jedné sousední sekce (9) LED, zbývající druhý nezávislý proudový dohled (3) má výstup (2) přiveden do řídicího obvodu zbývající druhé sousední sekce (9) LED, obvod (5) ovládání a monitorování funkce LED pro

35 vytváření kontroly LED diod (4) vlastní sekce (9) LED je napojen na řídicí obvod vlastní sekce (9) LED a že do tohoto řídicího obvodu jsou přivedeny dva výstupy (2) proudových dohledů (3) zbývajících dvou sekcí (9) LED.

12. Svítilna LED podle nároku 1,vyznačující se tím, že vypínacím prvkem napájení

40 (1) LED diod (4) je blok (13) odpojení napájení LED.

13. Způsob bezpečného ovládání svítilny LED podle nároků 1 až 12, při němž se provádí kontrola funkčnosti LED diod (4) a kontrola funkčnosti řídicí a dohlédací elektroniky každé sekce svítilny LED, vyznačující se tím, že kontrola funkčnosti LED svítilny se provádí kont-

45 rolou každého obvodu LED diod (4) kontinuálně a současně třemi nezávislými dohledy a současně kontinuální kontrolou funkčnosti ovládací a dohlédací elektroniky každé sekce (9) svítilny LED, při těchto kontrolách se detekuje každá jedna porucha, vzniklá v jednom z obvodů, zahrnujících obvod ovládání svítilny LED, obvod dohledu svítilny LED, obvod zdroje (11) a obvod LED diod (4), následně se detekce této poruchy bezpečně přenese do nadřazeného systému pro 50 její indikaci, a přitom svítilna LED zůstává plně funkční dle příslušných norem při zachování bezpečnostních principů pro povolující a zakazující znak.

14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že funkce LED diod (4) v každé sekci (9) se řídí a dohlíží samostatným řídicím obvodem na základě informace z nadřazeného

55 systému a diagnostických informací z této sekce (9) i z obou sekcí (9) zbývajících.

-8CZ 297617 B6

15. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím, že informaci o funkci každé LED diody (4) libovolné jedné sekce (9) ze tří sekcí (9) získává řídicí obvod ze tří nezávislých zdrojů, a to z obvodu (5) ovládání a monitorování funkce LED této jedné sekce (9), z obousměrné příčné komunikace (6) s řídicím obvodem další libovolné sekce (9) ze dvou zbývajících sekcí (9) LED, z obousměrné příčné komunikace (6) s řídicím obvodem zbývající poslední třetí sekce (9) LED, přičemž každý řídicí obvod jedné libovolné sekce (9) získává informaci přenášenou obousměrnou příčnou komunikací (6) o funkci LED diod (4) obou zbývajících sekcí (9) LED z proudových dohledů (3) těchto sousedních sekcí (9).

16. Způsob podle nároku 13,vyznačující se tím, že bez ohledu na informace z nadřazeného systému v případě poruchy jedné sekce (9) svítilny LED povolujícího znaku, případně i bez shody informací řídicích obvodů obou zbývajících sekcí (9), řídicí obvody odpojí napájení (1) LED diod (4) sekce (9) se zjištěnou poruchou.

17. Způsob podle nároku 13, vy z n ač uj í c í se t í m , že bez ohledu na informace z nadřazeného systému v případě poruchy jedné sekce (9) u svítilen LED zakazujícího znaku a po shodě informací řídicích obvodů obou zbývajících sekcí (9) řídicí obvody odpojí napájení (1) LED diod (4) sekce (9) se zjištěnou poruchou.

18. Způsob podle nároku 13, v y z n a č uj í c í se t í m , že řídicí obvod s nadřazeným systémem obousměrně komunikuje výhradně prostřednictvím zabezpečené obousměrné datové komunikace (8), která je přednostně fyzicky redundantní se souběžným aktivním stavem.

19. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že zdroj (11) elektrického proudu vytváří ze dvou vstupních napájecích soustav (10) tři samostatné napájecí okruhy (12) pro tři oddělené sekce (9) svítilen LED, přičemž výpadek libovolné jedné ze dvou vstupních napájecích soustav (10) má za následek výpadek pouze jednoho ze tří samostatných napájecích okruhů (12) sekcí (9) svítilen LED, takže svítilna LED zůstává plně funkční.