DE102008029725A1 - Signalgeber - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Signalgeber, der eine LED-Lichtquelle (2, 12) bestimmter Farbe ansteuert und mit einem Stellwerk zusammenwirkt. Ein signaltechnisch sicherer Signalgeber, der auf einfache Weise als signaltechnisch sicherer Mehrbegriffssignalgeber konzipierbar ist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass ein LED-Treiber (6) vorgesehen ist, welcher eingangsseitig über eine EMV-Schutzeinrichtung (3) mit dem Stellwerk und ausgangsseitig mit der LED-Lichtquelle (2, 12) verbunden ist und dass eine von der LED-Lichtquelle (2, 12) oder deren Bestromung beaufschlagte Messwerterfassung (7, 7.1) zur Ermittlung einer Ist-Betriebsart, insbesondere bezüglich Tag- oder Nachtbetrieb, mit einem Vergleicher (9) zum Vergleich der Ist-Betriebsart mit einer von dem Stellwerk vorgegebenen Soll-Betriebsart verbunden ist, wobei das Vergleichsergebnis einem in den Strompfad des LED-Treibers (6) eingeschleiften Abschalter (4) zugeführt ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Signalgeber, der eine LED-Lichtquelle bestimmter Farbe ansteuert und mit einem Stellwerk zusammenwirkt.
- Lichtsignale oder Leuchtzeichen auf der Basis von LEDs – Licht emittierende Dioden – anstelle von Glühlampen werden in vielen Bereichen, insbesondere in der Eisenbahnsignaltechnik zunehmend angewendet. LEDs sind vergleichsweise preiswert, langlebig und lichtstark. Schwierig ist der Einsatz von LEDs jedoch dort, wo ohne Änderung einer vorhandenen Überwachungseinrichtung die Glühlampen durch LEDs ersetzt werden sollen. Besonders gilt dieses für Lichtsignalschaltungen der Eisenbahn, bei welchen die ordnungsgemäße Funktion in der Regel durch eine signaltechnisch sichere Strommessung stellwerkseitig überwacht wird. Eine weitere Besonderheit bei Eisenbahnlichtsignalen ist die Signalisierung bei Umgebungsbedingungen mit nicht konstanten Lichtverhältnissen, beispielsweise außerhalb von U-Bahn-Tunneln. Hier ist schaltungstechnisch eine Absenkung der Lichtleistung, das heißt der Betriebsspannung, für den Nachtbetrieb gegenüber dem Tagbetrieb zu realisieren. Außerdem kommen Signale zum Einsatz, die mehrere Signalgeber unterschiedlicher Farbe besitzen. Eine Bauform dieser Signale vereint diese Signalgeber derart, dass alle ein und dieselbe Lichtaustrittsöffnung verwenden. Dabei müssen mehrere LED-Lichtquellen bestimmter Farbe signaltechnisch ansteuerbar sein. Für Lichtquellen auf Glühlampenbasis werden solche Mehrbegriffssignalgeber beispielsweise dadurch realisiert, dass ein Spiegelsystem das Licht der mit dem entsprechenden Farbfilter ausgestatteten Glühlampe zu einer Lichtaustrittsöffnung umlenkt.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Signalgeber der gattungsgemäßen Art anzugeben, der hohen Sicherheitsanforderungen genügt und der problemlos an stellwerkseitige Vorgaben bezüglich der Farbe, das heißt des jeweiligen Signalbegriffs, anpassbar ist.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Signalgeber einen LED-Treiber aufweist, welcher eingangsseitig über eine EMV-Schutzeinrichtung mit dem Stellwerk und ausgangsseitig mit der LED-Lichtquelle verbunden ist und dass eine von der LED-Lichtquelle oder deren Bestromung beaufschlagte Messwerterfassung zur Ermittlung einer Ist-Betriebsart, insbesondere bezüglich Tag- oder Nachtbetrieb, mit einem Vergleicher zum Vergleich der Ist-Betriebsart und einer von dem Stellwerk vorgegebenen Soll-Betriebsart verbunden ist, wobei das Vergleichsergebnis einem in den Strompfad des LED-Treibers eingeschleiften Abschalter zugeführt ist.
- Durch konsequent modulare Bauform ergibt sich die Möglichkeit, die einzelnen Funktionseinheiten, nämlich LED-Treiber, EMV-Schutzeinrichtung, Messwerterfassung, Vergleicher, Abschalter und LED-Lichtquelle, jeweils separat an unterschiedliche Sicherheitsforderungen anzupassen sowie weitere Funktionseinheiten, beispielsweise zur Realisierung mehrerer Signalbegriffe, einzufügen. Die Funktionseinheiten erfüllen dabei folgende Teilaufgaben des Signalgebers:
Der LED-Treiber stellt die Speisebedingungen für die LED-Lichtquelle auf Basis der Tag/Nachtinformation ein. Die LED-Lichtquelle besteht dabei aus einer beliebigen Parallel- oder/und Reihenschaltung einzelner LEDs. - Die EMV- – elektromagnetische Verträglichkeit – Schutzeinrichtung eliminiert unzulässige Fremdspannungen im Eingangs signal. Über dieses Eingangssignal wird die Energie für die Lichterzeugung und/oder die Tag/Nachtinformation und/oder die Farbinformation übertragen.
- Die Messwerterfassung erfasst die optischen und/oder elektrischen Betriebswerte der LED-Lichtquelle und bereitet diese auf. Derartige Betriebswerte sind insbesondere Lichtstärke, Bestromung und Farbort.
- Der Vergleicher vergleicht den Informationsgehalt der Messwerterfassung mit der Soll-Betriebsart. Ergibt der Vergleich beispielsweise, dass die Lichtstärke nicht dem stellwerkseitig vorgegebenem hohen Wert für Tagbetrieb oder dem niedrigerem Wert für Nachtbetrieb entspricht, aktiviert der Vergleicher den Abschalter und meldet die Abweichung an das Stellwerk.
- Zusätzlich können Mittel zur Eliminierung von Störspannung vorgesehen sein. Dieses Erfordernis ergibt sich insbesondere bei größeren Entfernungen für die Energieübertragung mittels elektrischer Leitungen, da in diese energiereiche Störspannungen eingekoppelt werden können. Um diese Störspannungen zu eliminieren, wird vorzugsweise ein niederohmiger Leitungsabschluss verwendet, wodurch die Störspannungen kurzgeschlossen werden.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Signalgebers sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 das Grundkonzept eines signaltechnisch sicheren Signalgebers, -
2 einen signaltechnisch sicheren Mehrbegriffssignalgeber als Doppelsignalgeber, -
3 einen signaltechnisch sicheren Mehrbegriffssignalgeber mit Signalbegriffsauswahl, -
4 einen signaltechnisch sicheren Signalgeber für ein Eingangs-Summensignal bezüglich Tag/Nachtinformation und Lichterzeugungsenergie, -
5 einen signaltechnisch sicheren Mehrbegriffssignalgeber für ein Eingangs-Summensignal gemäß4 , -
6 einen signaltechnisch sicheren Mehrbegriffssignalgeber für ein Eingangs-Summensignal bezüglich Tag/Nachtinformation und Farbinformation und -
7 einen signaltechnisch sicheren Mehrbegriffssignalgeber für ein Eingangs-Summensignal bezüglich Tag/Nachtinformation, Lichterzeugungsenergie und Farbinformation. -
1 veranschaulicht die wesentlichen Funktionseinheiten eines signaltechnisch sicheren Signalgebers1 , bei dem die Ansteuerung eines Signalbegriffs, realisiert durch eine rote LED-Lichtquelle2 , vorgesehen ist. Ein nicht dargestelltes Stellwerk stellt ein Eingangssignal bezüglich der Lichterzeugungsenergie zur Verfügung. Dieses Eingangssignal wird über eine EMV-Schutzeinrichtung3 , einen Abschalter4 und einer Einrichtung zur Störspannungsunterdrückung5 einem LED-Treiber6 zugeführt. Der LED-Treiber6 ist eingangsseitig außerdem mit einem zweiten vom Stellwerk vorgegebenen Eingangssignal bezüglich Tag/Nachtinformation verbunden. Der LED- Treiber6 steuert die Bestromung der LED-Lichtquelle2 , deren Parameter, beispielsweise bezüglich Lichtstärke, Bestromung oder Farbort von einer Messwerterfassung7 gemessen werden. Diese Messung kann optisch erfolgen, wie in den Ausführungsbeispielen der1 bis7 in Form einer Optikbaugruppe8 , bestehend aus der LED-Lichtquelle2 und der Messwerterfassung7 , dargestellt, oder durch Messung elektrischer Eigenschaften der LED-Lichtquelle2 , beispielsweise Flussspannung oder Flussstrom, erfolgen. Das Ausgangssignal der Messwerterfassung7 ist einem Vergleicher9 zugeführt, der außerdem mit dem Eingangssignal bezüglich der Tag/Nachtinformation verbunden ist und bei Nichtübereinstimmung der gemessenen Ist-Betriebsart mit der durch die Tag/Nachtinformation vorgegebenen Soll-Betriebsart den Abschalter4 im Strompfad des LED-Treibers6 aktiviert. Zusätzlich ist eine Stromversorgungsbaugruppe10 erforderlich, welche die Stromversorgung der Funktionseinheiten des Signalgebers1 übernimmt. - Durch Verdoppelung des Signalgebers
1 ,11 ergibt sich auf einfache Weise ein signaltechnisch sicherer Doppelsignalgeber zur Ansteuerung der roten LED-Lichtquelle2 und einer grünen LED-Lichtquelle12 , wie2 zeigt. Dabei ist eine gemeinsame Optik8.1 vorgesehen, die beide LED-Lichtquellen2 und12 inklusive jeweils zugeordneter Messwerterfassung7 umfasst. Durch die gemeinsame Optik8.1 wird die gewünschte Abstrahlcharakteristik erzeugt. Je nachdem, an welchem der beiden Signalgeber1 und11 die Lichterzeugungsenergie und die Tag/Nachtinformation stellwerkseitig zur Verfügung gestellt werden, leuchtet die entsprechende LED-Lichtquelle2 oder12 . Eine gleichzeitige Energiezuführung zu beiden Signalgebern1 und11 ist in der Regel nicht erwünscht und wird entweder stellwerkseitig oder stellteilseitig, beispielsweise durch einen zusätzlichen Vergleich der Ausgangswerte der beiden Messwerterfassungen7 , verhindert. - Um Baugruppen einzusparen, kann die Funktionalität des Mehrbegriffssignalgebers gemäß
2 auch mit nur einem Signalgeber1.1 realisiert werden. Dazu wird die vorgegebene Farbinformation mittels einer Auswahlschaltung13 auf einen Umschalter14 geführt, welcher den LED-Treiber6 mit der jeweils anzusteuernden roten LED-Lichtquelle2 oder grünen LED-Lichtquelle12 verbindet. Bei diesem Mehrbegriffssignalgeber1.1 kann zusätzlich auch noch auf die Einrichtung zur Störspannungsunterdrückung5 verzichtet werden, da die Farbinformation nicht aus einem über größere Entfernungen übertragenen Signal generiert werden muss. - Zusätzlich kann der Umschalter
14 eine dritte Schaltstellung aufweisen, bei welcher keine der LED-Lichtquellen2 und12 mit dem LED-Treiber6 verbunden ist. Dieser Aus-Zustand ist jedoch entbehrlich, wenn der Grundzustand immer der restriktivste Signalbegriff, nämlich Ansteuerung der roten LED-Lichtquelle2 , das heißt der Halt-Zustand, ist. - Zur weiteren Vereinfachung kann die Optik
8.2 mit einer gemeinsamen, von beiden LED-Lichtquellen2 und12 beaufschlagten Messwerterfassung7.1 ausgestattet sein. - Bei den Ausführungsformen der
1 bis3 war vorausgesetzt, dass die Lichterzeugungsenergie getrennt von der Tag/Nachtinformation als Eingangssignal für den Signalgeber1 bzw.1.1 zur Verfügung steht. Derart getrennte Eingangssignale haben sich jedoch erst bei modernster Ansteuertechnik durchgesetzt. Bei älterer Ansteuertechnik liegt häufig ein Summensignal als Eingangssignal für den Signalgeber1 bzw.1.1 zur Verfügung. Dieses Summensignal kann dabei verschiedene Zusammensetzungen aufweisen und verschiedene Signalgeberarchitekturen erfordern, die nachfolgend erläutert werden. -
4 zeigt einen signaltechnisch sicheren Signalgeber1.2 , dessen Eingangs-Summensignal die Tag/Nachtinformation und die Lichterzeugungsenergie beinhaltet. Im Vergleich zur Anordnung nach1 besitzt dieser Signalgeber1.2 zusätzlich eine Baugruppe zur Betriebsartenerkennung15 . Die Betriebsartenerkennung15 ermöglicht die Abtrennung der Tag/Nachtinformation von dem Summensignal, wobei die Tag/Nachtinformation zur internen Weiterverarbeitung sowohl dem LED-Treiber6 als auch dem Vergleicher9 zugeführt wird. - Dieses Grundprinzip lässt sich analog zu
3 zu einem Mehrbegriffssignalgeber auf der Basis eines einzigen Signalgebers1.3 erweitern, wie5 zeigt. - Ein Mehrbegriffssignalgeber
1.4 , der ein Eingangs-Summensignal, welches die Tag/Nachtinformation und die Farbinformation enthält, verarbeiten muss, ist in6 dargestellt. Hier dient die Betriebsartenerkennung15.1 der Abspaltung der Tag/Nachtinformation aus dem spezifischen Summensignal, welches nicht die Lichterzeugungsenergie – wie bei den4 und5 – sondern die Farbinformation enthält. - Für den Fall, dass das Eingangs-Summensignal alle drei Eingangsgrößen, nämlich Tag/Nachtinformation, Lichterzeugungsenergie und Farbinformation, beinhaltet, ist ein signaltechnisch sicherer Mehrbegriffssignalgeber
1.5 gemäß7 zu bevorzugen. Dabei ist es notwendig, die EMV-Schutzeinrichtung3 und die Einrichtung zur Störspannungsunterdrückung5 für jeden benötigten Signalbegriff, das heißt vor der Auswahlschaltung13 vorzusehen. - Vorzugsweise sollte die Einrichtung zur Störspannungsunterdrückung
5 im Strompfad hinter dem Abschalter4 angeordnet werden, damit bei einem Fehler in der Einrichtung zur Störspannungsunterdrückung5 auch diese abgeschaltet wird. Diese Vorzugsvariante ist in den1 ,2 und4 , das heißt bei den Varianten ohne Auswahlschaltung13 , dargestellt. Bei der Ausführungsform gemäß7 muss jedoch die Einrichtung zur Störspannungsunterdrückung5 vor dem Abschalter4 angeordnet werden, da die Auswahlschaltung13 die Entscheidung, welcher Signalbegriff angesteuert werden soll, erst ausgangsseitig der Einrichtung zur Störspannungsunterdrückung5 treffen kann. Infolge dessen sind weitere Maßnahmen erforderlich, um Fehler in der Einrichtung zur Störspannungsunterdrückung5 zu erkennen. Die signaltechnische Sicherheit des Mehrbegriffssignalgebers wäre nicht mehr gegeben, wenn ein Fehler in der Einrichtung zur Störspannungsunterdrückung5 zu einem zusätzlichen Stromfluss führen könnte, der dem ansteuernden Stellwerk ein ordnungsgemäß funktionierendes Signal vortäuschen könnte. Um diesem potentiell gefährlichen Zustand entgegenzuwirken, ist eine Strombegrenzung in der als niederohmiger Leitungsabschluss ausgebildeten Einrichtung zur Störspannungsunterdrückung5 auf einen Wert unterhalb des Wertes vorgesehen, welcher vom Stellwerk als ordnungsgemäß funktionierendes Signal bewertet wird. - Die figürlich dargestellten Ausführungsbeispiele können vielfältig variiert und ausgebaut werden. Insbesondere können signaltechnisch sichere Mehrbegriffssignalgeber konzipiert werden, welche mehr als zwei Signalbegriffe umsetzen können.
- Werden gleichfarbige LED-Lichtquellen
2 bzw.12 in einem Mehrbegriffssignalgeber verwendet, so lässt sich diese Anordnung zur Nachbildung einer konventionellen Doppelfadenlampe mit getrenntem Haupt- und Nebenfaden verwenden. Dazu kann beispielsweise die Anordnung nach4 verdoppelt werden oder es erfolgt eine Priorisierung der gleichfarbigen LED- Lichtquellen2 bzw.12 . Zur Priorisierung kann eine Vorrangschaltung vorgesehen sein, die gegebenenfalls auch in der Auswahlschaltung13 integriert sein kann. - Eine weitere Variante betrifft alle Ausführungsbeispiele, die die Auswahlschaltung
13 aufweisen, nämlich die Varianten der3 ,5 ,6 und7 . Eine Abwandlung kann darin bestehen, dass nicht für jeden Signalbegriff ein spezieller Signaleingang vorgesehen ist, sondern dass die Farbinformation über einen Eingang als codiertes Signal zugeführt wird. In diesem Fall ist die Auswahlschaltung13 mit einem entsprechenden Decoder ausgestattet.
Claims (6)
- Signalgeber, der eine LED-Lichtquelle (
2 ,12 ) bestimmter Farbe ansteuert und mit einem Stellwerk zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (1 ,11 ,1.1 ,1.2 ,1.3 ,1.4 ,1.5 ) einen LED-Treiber (6 ) aufweist, welcher eingangsseitig über eine EMV-Schutzeinrichtung (3 ) mit dem Stellwerk und ausgangsseitig mit der LED-Lichtquelle (2 ,12 ) verbunden ist und dass eine von der LED-Lichtquelle (2 ,12 ) oder deren Bestromung beaufschlagte Messwerterfassung (7 ,7.1 ) zur Ermittlung einer Ist-Betriebsart, insbesondere bezüglich Tag- oder Nachtbetrieb, mit einem Vergleicher (9 ) zum Vergleich der Ist-Betriebsart mit einer von dem Stellwerk vorgegebenen Soll-Betriebsart verbunden ist, wobei das Vergleichsergebnis einem in den Strompfad des LED-Treibers (6 ) eingeschleiften Abschalter (4 ) zugeführt ist. - Signalgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere LED-Lichtquellen (
2 und12 ) unterschiedlicher Farbe vorgesehen sind, wobei jeder LED-Lichtquelle (2 ,12 ) ein Signalgeber (1 ,11 ) zugeordnet ist. - Signalgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere LED-Lichtquellen (
2 und12 ) unterschiedlicher Farbe vorgesehen sind, wobei ein gemeinsamer Signalgeber (1.1 ,1.3 ,1.4 ,1.5 ) eine Auswahlschaltung (13 ) zur stellwerkseitig vorgegebenen Farbauswahl aufweist, welche einen Umschalter (14 ) zur Verbindung des LED-Treibers (6 ) mit der ausgewählten LED-Lichtquelle (2 oder12 ) ansteuert. - Signalgeber nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Betriebsart mittels einer Betriebsartenerkennung (
15 ,15.1 ) aus einem stellwerkseitig vorgegebenen Summensignal, welches die Soll-Betriebsart und eine Lichterzeugungsenergie oder die Soll-Betriebsart und eine Farbinformation oder die Soll-Betriebsart, die Lichterzeugungsenergie und die Farbinformation beinhaltet, abspaltbar ist, wobei die Betriebsartenerkennung (15 ,15.1 ) ausgangsseitig mit dem LED-Treiber (6 ) und dem Vergleicher (9 ) verbunden ist. - Signalgeber nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strompfad des LED-Treibers (
6 ) Mittel zur Eliminierung von Störspannungen (5 ) vorgesehen sind. - Signalgeber nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere LED-Lichtquellen (
2 ,12 ) gleicher Farbe vorgesehen sind, wobei entweder jeder LED-Lichtquelle (2 ,12 ) ein in einer vorgegebenen Rangordnung ansteuerbarer Signalgeber (1 ,11 ) zugeordnet ist oder ein gemeinsamer Signalgeber (1.1 ,1.3 ,1.4 ,1.5 ) eine Vorrangschaltung zur bevorzugten Ansteuerung einer der LED-Lichtquellen (2 ,12 ) aufweist.
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