DE102005024309A1

DE102005024309A1 - Einschaltverriegelung für einen Antrieb eines sich längs einer Fahrbahn bewegenden Fahrzeugs, insbesondere einer Magnetschwebebahn, sowie Antrieb mit einer entsprechenden Einschaltverriegelung

Info

Publication number: DE102005024309A1
Application number: DE102005024309A
Authority: DE
Inventors: Markus Engel; Wolfgang Schacherl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2025-05-21
Also published as: CN100554027C; DE102005024309B4; US20060261762A1; CN1865037A; US7245093B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einschaltverriegelung für einen Antrieb eines sich längs einer Fahrbahn bewegenden Fahrzeugs, insbesondere einer Magnetschwebebahn, sowie einen Antrieb mit einer entsprechenden Einschaltverriegelung, wobei der Antrieb einen Linearmotor mit einem sich längs der Fahrbahn erstreckenden Stator aufweist, welcher in Statorabschnitte unterteilt ist, die zum Antreiben des Fahrzeugs zeitlich nacheinander mit einer elektrischen Energieversorgung verbindbar sind, wobei den Statorabschnitten Einspeiseschalter (2) zugeordnet sind, bei deren Aktivierung die Energieversorgung mit dem zugeordneten Statorabschnitt verbunden wird, und wobei die Einschaltverriegelung dafür sorgt, dass jeweils nur ein Statorabschnitt mit der Energieversorgung verbindbar ist. Um das Einschalten von mehr als einem Statorabschnitt zuverlässig zu verhindern, wird vorgeschlagen, dass an den Einspeiseschaltern (2) jeweils Signalelemente (3, 4) angeordnet sind, die nach Deaktivierung des Einspeiseschalters (2) den Schaltzustand "offen" signalisieren, und dass die Einschaltverriegelung das Verbinden eines Statorabschnitts mit der Energieversorgung nur freigibt, wenn alle oder zumindest alle vorgegebenen Signalelemente (3, 4) den Schaltzustand "offen" signalisieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einschaltverriegelung für einen Antrieb eines sich längs einer Fahrbahn bewegenden Fahrzeugs, insbesondere einer Magnetschwebebahn, sowie einen Antrieb mit einer entsprechenden Einschaltverriegelung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 12.
Antriebe für Magnetschwebebahnen sind bekannt. Derartige Antriebe weisen einen Linearmotor auf, dessen Stator sich längs der Fahrbahn erstreckt. Der Stator ist in Statorabschnitte unterteilt, die zum Bewegen der Magnetschwebebahn zeitlich nacheinander mit einer elektrischen Energieversorgung verbunden werden. Jeder Statorabschnitt verfügt über einen Einspeiseschalter, über den die Verbindung mit der Energieversorgung hergestellt wird. Zur Verkürzung der Zugfolgezeiten wird eine Bereichsüberlappung realisiert, bei der sich unter bestimmten Randbedingungen zwei Magnetschwebebahnen innerhalb eines Antriebs- bzw. Betriebsleittechnik-Bereiches bewegen können. Nachteilig ist dabei, dass eine unerwünschte gegenseitige Beeinflussung auftreten kann, wenn gleichzeitig zwei Statorabschnitte eingeschaltet sind, auf denen sich gerade zwei Magnetschwebebahnen befinden. Dabei kann es zu einem einseitigen Absetzen der Magnetschwebebahnen und/oder zum Nichterreichen des Halteplatzes kommen. Beides darf nicht oder nur mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit auftreten. Das Einschalten von mehreren Statorabschnitten wird dabei mittels einer entsprechenden Software verhindert. Die dabei erzielbare Zuverlässigkeit ist aber noch nicht ausreichend.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einschaltverriegelung für einen Antrieb und einen entsprechenden Antrieb vorzuschlagen, bei dem das Einschalten von mehr als einem Statorabschnitt zuverlässig verhindert wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird bezogen auf die Einschaltverriegelung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezogen auf den Antrieb durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen.

Die Lösung sieht bezogen auf die Einschaltverriegelung vor, dass an den Einspeiseschaltern jeweils Signalelemente angeordnet sind, die nach Deaktivierung des Einspeiseschalters den Schaltzustand „offen" signalisieren, und dass die Einschaltverriegelung das Verbinden eines Statorabschnitts mit der Energieversorgung nur freigibt, wenn alle oder zumindest alle vorgegebenen Signalelemente den Schaltzustand „offen" signalisieren.

Bei einer einfachen Ausführung sind die Signalelemente als Signalschalter ausgebildet, welche bei Aktivierung und Deaktivierung der Einspeiseschalter umgeschaltet werden.

Die Zuverlässigkeit lässt sich erhöhen, wenn die Signalschalter zusammen mit dem Einspeiseschalter zwangsgeführt umgeschaltet werden.

Zweckmäßigerweise sind die Signalschalter als Öffner ausgebildet.

Eine sicherere Einschaltverriegelung sieht vor, dass an jedem Einspeiseschalter jeweils ein erster und ein zweiter Signalschalter vorgesehen ist, dass als erste Kontaktreihe alle ersten Signalschalter entsprechend der Reihenfolge der Statorabschnitte des Stators in Reihe geschaltet sind, dass als zweite Kontaktreihe alle zweiten Signalschalter entsprechend der Reihenfolge der Statorabschnitte des Stators in Reihe geschaltet sind und dass die Einschaltverriegelung die Aktivierung und damit das Schließen eines Einspeiseschalters freigibt, wenn alle vor dem ersten Signalschalter dieses Einspeiseschalters liegenden Signalschalter der ersten Kontaktreihe und alle nach dem zweiten Signalschalter dieses Einspeiseschalters liegenden Signalschalter der zweiten Kontaktreihe geschlossen sind.

Die Prüfung der Schaltzustände vereinfacht sich, wenn alle vor dem ersten Signalschalter dieses Einspeiseschalters liegenden Signalschalter der ersten Kontaktreihe und alle nach dem zweiten Signalschalter dieses Einspeiseschalters liegenden Signalschalter der zweiten Kontaktreihe mit einer Spannungsquelle verbunden sind.

Eine konstruktiv einfache Ausführung lässt sich erzielen, wenn der erste und zweite Signalschalter eines Einspeiseschalters jeweils spannungsquellenseitig über ein Relais mit der Spannungsquelle verbunden ist, die beiden Relais beim Anziehen jeweils einen Relaisschalter schließen und die Einschaltverriegelung das Schließen des Einspeiseschalters nur freigibt, wenn die beiden Relaisschalter geschlossen sind. Spannungsquellenseitig heißt hierbei: auf der Seite des Signalschalters, die an der Spannungsquelle angeschlossen ist.

Eine weitere Vereinfachung sieht vor, dass jeder Einspeiseschalter als Schütz mit einer Ansteuerwicklung ausgebildet ist, die zwei Wicklungsanschlüsse aufweist, die mit der Spannungsquelle verbunden sind über die in Reihe geschalteten zwei Relaisschalter und einen mit diesen in Reihe geschalte ten Steuerschalter einer Steuerung, so dass der Einspeiseschalter nur schaltbar ist, wenn die beiden in Reihe geschalteten Relaisschalter geschlossen sind.

Wegen der großen signaltechnisch zu überbrückenden Entfernungen ist es technisch einfacher, wenn die beiden Kontaktreihen mit Hilfe optischer Signalverbindungen gebildet sind, wobei die optischen Signale in elektrische Signale umgewandelt werden, um die beiden Relaisschalter anzusteuern.

Eine Zuverlässigkeitserhöhung ergibt sich bei den optischen Signalverbindungen, wenn die beiden Kontaktreihen jeweils als Ring ausgeführt sind und zur Signalübertragung eine Ansteuereinrichtung aufweisen, wobei die beiden unabhängigen Ringe bei Ausfall einer Ansteuereinrichtung zu einem Ring zusammengefasst werden.

Die Lösung sieht bezogen auf den Antrieb vor, dass an den Einspeiseschaltern jeweils Signalelemente angeordnet sind, die nach Deaktivierung des Einspeiseschalters den Schaltzustand „offen" signalisieren, und dass die Einschaltverriegelung das Verbinden eines Statorabschnitts mit der Energieversorgung nur freigibt, wenn alle oder zumindest alle vorgegebenen Signalelemente den Schaltzustand „offen" signalisieren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer einzigen Figur beispielhaft beschrieben, welche eine als Hardware-Schützverriegelung ausgebildete Einschaltverriegelung zeigt.
Die in der Figur gezeigte Einschaltverriegelung gehört zu einem nicht gezeigten Antrieb eines sich längs einer Fahrbahn bewegenden Fahrzeugs in Form einer Magnetschwebebahn. Derartige Antriebe verfügen über einen Linearmotor mit einem sich längs der Fahrbahn erstreckenden Stator, welcher in einzelne Statorabschnitte unterteilt ist, die wiederum zum Antreiben des Fahrzeugs zeitlich nacheinander mit einer dreiphasigen elektrischen Energieversorgung verbunden werden.
In der Figur ist der spannungsführende Leiter der Stromversorgung der Einschaltverriegelung mit L und der Nullleiter mit N gekennzeichnet.
Die Figur zeigt zu den einzelnen Statorabschnitten gehörige Schaltstellen 1, die jeweils einen Einspeiseschalter 2 aufweisen, welcher als Schütz ausgebildet ist und den zugehörigen Statorabschnitt bei Aktivierung mit der Energieversorgung verbindet. Zu jedem Einspeiseschalter gehören zwei Signalelemente 3, 4, die hier als Signalschalter RKV, RKR (Rückmeldekontakte, die den Schaltzustand des Einspeiseschalters 2 anzeigen) ausgebildet sind und zusammen mit dem Einspeiseschalter 2 mittels Zwangsführung umgeschaltet werden. Die Signalschalter RKV, RKR sind in der Figur von links (0) nach rechts (z) durchnummeriert, also RKV0,..., RKVN-1, RKVN, RKVN+1,..., RKVZ und RKR0,..., RKRN-1, RKRN, RKRN+1,..., RKRZ. Bei den Signalschaltern RKV, RKR handelt es sich um Öffner, d.h. sie zeigen den Schaltzustand „offen" an, wenn der zugehörige Einspeiseschalter 2 aktiviert, d.h. geschlossen ist.
Wie die Figur zeigt, sind die Signalschalter RKV, RKR in der Reihenfolge der Statorabschnitte längs der Fahrbahn in Reihe geschaltet, wobei zwei Kontaktreihen 5, 6 gebildet werden. Die Kontaktreihe mit der Bezugsziffer 5 wird dabei durch die in Reihe geschalteten Signalschalter RKV und die mit der Bezugsziffer 6 durch die Signalschalter RKR gebildet. Die beiden Kontaktreihen 5, 6 sind mit der Stromversorgung L verbunden, und zwar – wie die Figur zeigt – jeweils an entgegen gesetzten Enden (d.h. links und rechts in der Figur).
In der Figurenmitte ist die Schaltstelle 1 vergrößert dargestellt, wobei weitere Einzelheiten der Schaltstellen 1 zu erkennen sind. So weist jede Schaltstelle 1 zwei Relais 7, 8 auf, von denen das eine Relais 7 mit der Kontaktreihe 5 und das andere Relais 8 mit der Kontaktreihe 6 verbunden ist. Die zugehörigen Relaisschalter 9, 10 sind in Reihe geschaltet und über die Ansteuerwicklung 11 des als Schütz ausgebildeten Einspeiseschalters 2 mit dem Nullleiter N der Stromversorgung verbunden. Zusätzlich liegt noch ein Steuerschalter 12 in dieser Reihe, der mit dem spannungsführenden Leiter L verbunden ist. Der Steuerschalter gehört zu einer Steuerung, von der in der Figur nur ein Steuerrelais 13 dargestellt ist; der Steuerschalter 12 ist dabei ein Relaisschalter des Steuerrelais 13.
Wie die Figur erkennen lässt, erfolgt die Zuschaltung des zur mittleren Schaltstelle 1 gehörenden Statorabschnitts durch Aktivierung des Relais 13 der Steuerung. Diese Aktivierung bewirkt das Schließen des Steuerschalters 12, der bewirkt, dass der Einspeiseschalter 2 über den Stromfluss durch die Ansteuerwicklung 11 geschlossen wird. Dies tritt aber nur dann ein, wenn auch die beiden Relaisschaler 9, 10 geschlossen sind, was der Fall ist, wenn die bezogen auf die Figur von links nach rechts gesehen vor dem Signalschalter RKVN liegenden Signalschalter RKV0,..., RKVN-1 geschlossen sind. Dasselbe muss für die nach dem Signalschalter RKRN liegenden Signalschalter RKRN+1,..., RKRZ gelten. Diese Information wird quasi über die Relais 9, 10 in den Ansteuerpfad eingekoppelt. Es können, müssen aber nicht alle Signalschalter geschlossen sein, damit die beiden Relaisschalter 9, 10 geschlossen sind, sondern es reicht aus, dass zumindest die links bzw. rechts von den beiden Signalschaltern RKVN, RKRN liegenden Signalschalter geschlossen sind und damit den Schaltzustand „offen" des zugehörigen Einspeiseschalters „signalisieren" (örtlich vor und nach der betrachteten Schaltstelle 1, dem betrachteten Signalschalter RKVN, RKRN). Die links bzw. rechts von den beiden Signalschaltern RKVN, RKRN liegenden Signalschalter (links: RKV0,..., RKVN-l;rechts: RKRN+1,..., RKRZ) sind die hier vorgegebenen Signalschalter RKVN, RKRN. Die Vorgabe erfolgt hier durch die Art der Schaltung (Verbindung mit der Stromversorgung L jeweils an entgegen gesetzten Enden). Mit anderen Worten ist an der mit 14 gekennzeichneten Stelle das Signal „kein Schalter ein vorwärts" vorhanden und steht der Auswertung zur Verfügung. An der mit 15 gekennzeichneten Stelle liegt „kein Schalter ein rückwärts" vor (jeweils von L aus gesehen).
Auf diese Weise wird durch die Schaltung der zwangsgeführten mechanischen Signalschalter RKV, RKR sichergestellt, dass jeweils nur ein einziger Statorabschnitt des Motorsystems mit der Energieversorgung verbunden ist.
Selbstverständlich kann die Weiterleitung der Signale der Signalschalter RKV, RKR auch optisch erfolgen. So können die beiden Kontaktreihen entsprechend mit Hilfe optischer Signalverbindungen gebildet sein, wobei die elektrischen Signale vorher jeweils in optische Signale umgewandelt werden, und dann wieder zurück in elektrische Signale, um die beiden Relaisschalter 9, 10 anzusteuern. Der Schaltzustand wird dabei jeweils in ein optisches Signal umgewandelt und auf diese Weise übertragen. Die beiden Kontaktreihen können dann auch als Ring ausgeführt sind und zur Signalübertragung eine Ansteuereinrichtung aufweisen, wobei die beiden unabhängigen Ringe bei Ausfall einer Ansteuereinrichtung zu einem einzigen Ring zusammengefasst werden. Diese Ausbildung weist eine hohe Zuverlässigkeit auf.
Eine aufwändigere Ausführung sieht vor, die Signalschalter RKV, RKR nicht in Reihe als Kontaktreihen 5, 6 zu verschalten, sondern die Signalschalter RKV, RKR jeweils an einen Bus anzuschließen und die Enden der beiden Busse mit zentralen Auswerteeinheiten zu verbinden, wobei jedoch neben den Rückmeldungen auch die Schaltbefehle der Steuerungen (Relais 13) zu prüfen sind, zweckmäßigerweise von Software-Modulen, welche von der betrieblichen Steuerung getrennt funktionieren.

Claims

Einschaltverriegelung für einen Antrieb eines sich längs einer Fahrbahn bewegenden Fahrzeugs, insbesondere einer Magnetschwebebahn, wobei der Antrieb einen Linearmotor mit einem sich längs der Fahrbahn erstreckenden Stator aufweist, welcher in Statorabschnitte unterteilt ist, die zum Antreiben des Fahrzeugs zeitlich nacheinander mit einer elektrischen Energieversorgung verbindbar sind, wobei den Statorabschnitten Einspeiseschalter (2) zugeordnet sind, bei deren Aktivierung die Energieversorgung mit dem zugeordneten Statorabschnitt verbunden wird, und wobei die Einschaltverriegelung dafür sorgt, dass jeweils nur ein Statorabschnitt mit der Energieversorgung verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an den Einspeiseschaltern (2) jeweils Signalelemente (3, 4) angeordnet sind, die nach Deaktivierung des Einspeiseschalters (2) dessen Schaltzustand „offen" signalisieren, und dass die Einschaltverriegelung das Verbinden eines Statorabschnitts mit der Energieversorgung nur freigibt, wenn alle oder zumindest alle vorgegebenen Signalelemente (3, 4) den Schaltzustand „offen" signalisieren.
Einschaltverriegelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalelemente (3, 4) als Signalschalter (RKV, RKR) ausgebildet sind, welche bei Aktivierung und Deaktivierung der Einspeiseschalter (2) umgeschaltet werden.
Einschaltverriegelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalschalter (RKV, RKR) zusammen mit dem Einspeiseschalter (2) zwangsgeführt umgeschaltet werden.
Einschaltverriegelung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalschalter (RKV, RKR) als Öffner ausgebildet sind, welche den Schaltzustand „offen" aufweisen, wenn die Einspeiseschalter (2) aktiviert und damit geschlossen sind.
Einschaltverriegelung nach einem der Ansprüche 2–4, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Einspeiseschalter (2) jeweils ein erster und ein zweiter Signalschalter (RKV bzw. RKR) vorgesehen ist, dass als erste Kontaktreihe (5) alle ersten Signalschalter (RKV) entsprechend der Reihenfolge der Statorabschnitte des Stators in Reihe geschaltet sind, dass als zweite Kontaktreihe (6) alle zweiten Signalschalter (RKR) entsprechend der Reihenfolge der Statorabschnitte des Stators in Reihe geschaltet sind und dass die Einschaltverriegelung die Aktivierung und damit das Schließen eines Einspeiseschalters (2) freigibt, wenn alle vor dem ersten Signalschalter (RKVN) dieses Einspeiseschalters (2) liegenden Signalschalter (RKV0,..., RKVN-1) der ersten Kontaktreihe (5) und alle nach dem zweiten Signalschalter (RKRN) dieses Einspeiseschalters (2) liegenden Signalschalter (RKRN+1,..., RKRZ) der zweiten Kontaktreihe (6) geschlossen sind.
Einschaltverriegelung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle vor dem ersten Signalschalter (RKVN) dieses Einspeiseschalters (2) liegenden Signalschalter (RKV0,..., RKVN-1) der ersten Kontaktreihe (5) und alle nach dem zweiten Signalschalter (RKRN) dieses Einspeiseschalters (2) liegenden Sig nalschalter (RKRN+1,..., RKRZ) der zweiten Kontaktreihe (6) mit einer Stromversorgung (L) verbunden sind.
Einschaltverriegelung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Signalschalter (RKV, RKR) eines Einspeiseschalters (2) jeweils spannungsquellenseitig über ein Relais (9, 10) mit der Stromversorgung (L) verbunden ist, dass die beiden Relais (7, 8) beim Anziehen jeweils einen Relaisschalter (9, 10) schließen und dass die Einschaltverriegelung das Schließen des Einspeiseschalters (2) nur freigibt, wenn die beiden Relaisschalter (9, 10) geschlossen sind.
Einschaltverriegelung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Einspeiseschalter (2) als Schütz mit einer Ansteuerwicklung (11) ausgebildet ist, die mit der Stromversorgung (L) verbunden sind über die in Reihe geschalteten zwei Relaisschalter (9, 10) und einen mit diesen in Reihe geschalteten Steuerschalter (12) einer Steuerung so dass der Einspeiseschalter (2) nur schaltbar ist, wenn die beiden Relaisschalter (9, 10) geschlossen sind.
Einschaltverriegelung nach einem der Ansprüche 4–8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontaktreihen (5, 6) mit Hilfe optischer Signalverbindungen gebildet sind, wobei die optischen Signale in elektrische Signale umgewandelt werden, um die beiden Relaisschalter (9, 10) anzusteuern.
Einschaltverriegelung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die die beiden Kontaktreihen (5, 6) jeweils als Ring ausgeführt sind und zur Signalübertragung eine Ansteuereinrichtung aufweisen, wobei die beiden unabhängigen Ringe bei Ausfall einer Ansteuereinrichtung zu einem Ring zusammengefasst werden.
Antrieb für ein sich längs einer Fahrbahn bewegendes Fahrzeug, insbesondere eine Magnetschwebebahn, mit einem Linearmotor, der einen sich längs der Fahrbahn erstreckenden Stator aufweist, welcher in Statorabschnitte unterteilt ist, die zum Antreiben des Fahrzeugs zeitlich nacheinander mit einer elektrischen Energieversorgung verbindbar sind, mit den Statorabschnitten zugeordneten Einspeiseschaltern (2), bei deren Aktivierung die Energieversorgung mit dem zugeordneten Statorabschnitt verbunden wird, wobei eine Einschaltverriegelung dafür sorgt, dass jeweils nur ein Statorabschnitt mit der Energieversorgung verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an den Einspeiseschaltern (2) jeweils Signalelemente (3, 4) angeordnet sind, die nach Deaktivierung des Einspeiseschalters (2) den Schaltzustand „offen" signalisieren, und dass die Einschaltverriegelung vorgesehen das Verbinden eines Statorabschnitts mit der Energieversorgung nur freigibt, wenn alle oder zumindest alle vorgegebenen Signalelemente (3, 4) den Schaltzustand „offen" signalisieren.