DE102009055676B4

DE102009055676B4 - Schaltung zur Ansteuerung und Überwachung einer Mehrlagenweiche

Info

Publication number: DE102009055676B4
Application number: DE200910055676
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Rehbein Uwe; Dipl.-Ing. Vierling Thomas
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2015-04-23
Anticipated expiration: 2029-11-21
Also published as: WO2011061131A1; DE102009055676A1; CN102666246A; CN102666246B

Abstract

Schaltung zur Ansteuerung und Überwachung einer Mehrlagenweiche, welche mittels einer einzigen Weichenzunge (1) in mindestens drei Lagen positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine kaskadierte Zusammenschaltung einer Ansteuer- und Überwachungslogik mehrerer Zweilagenweichen (4.1 bis 4.4) vorgesehen ist, wobei ein Stellwerksrechnersystem (7) und Schnittstellenkoppler (8) zur Kommandoausgabe für die Positionierung, zur Ansteuerung mindestens eines Weichenantriebes und zur Überwachung des Weichenantriebes, mindestens eines Weichenverschlusses und der Weichenlage vorgesehen sind und wobei die einzige Weichenzunge als hydraulisch schwenkbare Beton-Weichenzunge der Mehrlagenweiche ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Ansteuerung und Überwachung einer Mehrlagenweiche, welche mittels einer einzigen Weichenzunge in mindestens drei Lagen positionierbar ist.
Mehrlagenweichen zur Fahrtrichtungsvorgabe bei mindestens drei Fahrtrichtungen, beispielsweise links abbiegen, geradeaus fahren oder rechts abbiegen, sind in der Bahntechnik weit verbreitet. Ein derartiges Weichensystem ist beispielsweise aus US 20090095846 A1 bekannt. Insbesondere bei Depoteinfahrten sind häufig fünf und mehr Fahrtrichtungsverzweigungen mit einer einzigen Weiche zu realisieren, um die Schienenfahrzeuge mit möglichst kurzen Einfahrtwegen im Depot abstellen zu können. Um sicheren Betrieb zu gewährleisten, muss die Mehrlagenweiche hinsichtlich elektrischer und mechanischer Parameter durch eine Zentrale oder ein Stellwerk überwacht werden. Das betrifft insbesondere Antriebsfunktionen, Weichenverschluss und Weichenlage. Bei Mehrlagenweichen, die aus jeder beliebigen Position X in jede beliebige Position Y stellbar sein sollen, sind die Ansteuer- und Überwachungsfunktionen außerordentlich komplex und von dem Aufbau der jeweiligen Mehrlagenweiche, insbesondere von der Anzahl der zu realisierenden Gleisverzweigungen, abhängig. Das bedeutet, dass für jeden Weichentyp spezielle Ansteuer- und Überwachungslogik erforderlich ist. Darüber hinaus muss für jeden Weichentyp ein umfangreiches Testprogramm und Zulassungsverfahren durchgeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile für Mehrlagenweiche zu beseitigen und eine Schaltung anzugeben, durch die eine Verringerung des Entwicklungs- und Zulassungsaufwandes für Mehrlagenweichen erreichbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine kaskadierte Zusammenschaltung einer Ansteuer- und Überwachungslogik mehrerer Zweilagenweichen vorgesehen ist, wobei ein Stellwerksrechnersystem und Schnittstellenkoppler zur Kommandoausgabe für die Positionierung, zur Ansteuerung mindestens eines Weichenantriebes und zur Überwachung des Weichenantriebes, mindestens eines Weichenverschlusses und der Weichenlage vorgesehen sind und wobei die einzige Weichenzunge als hydraulisch schwenkbare Beton-Weichenzunge der Mehrlagenweiche ausgebildet ist.
Auf diese Weise kann vielfach bewährte und zugelassene Software für Zweilagenweichen auch für die Projektierung von Mehrlagenweichen jeglicher Größe verwendet werden. Beispielsweise lässt sich eine Vierlagenweiche durch drei Softwaremodule für Zweilagenweichen abbilden, indem quasi virtuell an jedes der beiden Verzweigungsgleise nach der ersten Zweilagenweiche eine weitere Zweilagenweiche angeschlossen wird. Neuentwicklungen für Spezialsoftware zur Ansteuerung und Überwachung von Mehrlagenweichen können weitgehend entfallen. Durch die logische Zusammenschaltung mehrerer Zweilagenweichen in der Software der Mehrlagenweiche stehen sämtliche Eigenschaften von Zweilagenweichen, insbesondere bezüglich Fahrweg-, Durchrutschweg- und Flankenschutzüberwachung, auch für Mehrlagenweichen zur Verfügung.
Vorteile ergeben sich insbesondere bei Monorail-Bahnen, deren Weichen hydraulisch schwenkbare Beton-Weichenzungen aufweisen. Monorail-Bahnen unterscheiden sich bautechnisch grundlegend von konventionellen Fahrzeug-Zweischienen-Systemen und erfordern daher auch andere Schnittstellen für die Ansteuerung und Überwachung der Weichen. Der Einsatz eines herkömmlichen Weichenantriebes mit seinen integrierten Überwachungsfunktionen ist hier technisch nicht möglich, weil der Weichenantrieb hinsichtlich Stellkraft und Stellhub nicht für das Positionieren der Beton-Weichenzungen ausgelegt ist. Um dennoch signaltechnisch sichere Betriebsweise zu erreichen, kann auch hier stellwerksseitige Software in Anlehnung an bekannte Lösungen für Zweilagenweichen unter Zwischenschaltung entsprechender Schnittstellenkoppler verwendet werden. Auch die Hydraulik für das Verschwenken der Beton-Weichenzunge kann mit herkömmlicher Stellwerks- und Schnittstellenkoppler-Technik angesteuert und überwacht werden. Fr Monorail-Bahnen sind dazu beispielsweise Siemens-Stellwerksrechner auf Plattform SIMIS ECC und SIMIS PC in Verbindung mit dem Schnittstellenkoppler KOPPEL|24V und KOPPEL60V geeignet. Dabei werden die Kommandoausgabe fur die Steuerung und die Meldungseingabe fur die Überwachung uber eine Stellteilbaugruppe des sicheren Zwei- von Drei-Stellwerksrechners gefuhrt. In Richtung Außenanlage werden durch die Stellteilbaugruppen die entsprechenden Kontakte der sicheren Relais auf dem Schnittstellenkoppler geschaltet.
Stellwerksrechnersystem und Schnittstellenkoppler dienen vorzugsweise zur Kommandoausgabe fur die Positionierung der Weichenzunge, zur Ansteuerung mindestens eines Weichenantriebes und zur Uberwachung des Weichenantriebes, mindestens eines Weichenverschlusses und der Weichenlage. Bei Zweischienen-Systemen konnen die Weichenantriebe vom Stellwerksrechnersystem aus direkt angesteuert und uberwacht werden, wahrend bei Monorail-Bahnen eine zwischengeschaltete Hydraulik mit eigener Steuerlogik nur angeschaltet wird, deren ordnungsgemaßes Funktionieren aber durch Rücklesen der Weichenlage und ggf. der Einrastfunktion eines Weichenverschlusses stellwerksseitig uberwacht wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen naher erlautert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Funflagenweiche,
2 ein Logikschema fur die Ansteuerung und Überwachung der Mehrlagenweiche gemaß 1,
3 eine Funktionsübersicht des Logikschemas gemaß 2 und
4 die wesentlichen Komponenten fur die Ansteuerung und Uberwachung einer Fünflagenweiche bei einer Monorail-Bahn.
1 veranschaulicht eine Funflagenweiche, bei der eine Weichenzunge 1 einen Ausgangsfahrweg 2 in funf verschiedene Fahrtrichtungen auffachert. Dabei wird die Weichenzunge 1 in fünf Positionen 3.1 bis 3.5 verschwenkt.
Dazu dient eine Ansteuer- und Uberwachungslogik, deren Grundprinzip in den 2 und 3 dargestellt ist. Die gewunschte Position 3.1 bis 3.5 der Weichenzunge 1 ergibt sich aus einer kaskadierten Zusammenschaltung einer Ansteuer- und Überwachungslogik von vier Zweilagenweichen 4.1 bis 4.4. Durch diese Abbildung der Fünflagenweiche auf vier Zweilagenweichen 4.1 bis 4.4 soll versinnbildlicht werden, dass die bewährte Software für die Ansteuerung und Überwachung von Zweilagenweichen 4.1 bis 4.4 in das Steuer- und Uberwachungskonzept der Fünflagenweiche einfließen kann. Komplett neue Software ist auch fur die Ansteuerung und Uberwachung anderer Mehrlagenweichen mit mindestens drei Positionen einer einzigen Weichenzunge 1 nicht erforderlich.
Aus der Funktionsubersicht in 3 geht hervor, welche virtuelle Position, + für Rechtsverzweigung und – fur Linksverzweigung, erforderlich ist, um die einzelnen Positionen 3.1 bis 3.5 der Weichenzunge 1 einzustellen. Beispielsweise ist ersichtlich, dass zur Einstellung der Position 3.4 die virtuellen Zweiwegeweichen 4.1 und 4.3 auf Linksverzweigung, d. h. –, und die virtuelle Zweiwegeweiche 4.4 auf Rechtsverzweigung, d. h. +, positioniert werden mussen. Die Position der virtuellen Zweiwegeweiche 4.2 spielt dabei keine Rolle und kann somit unverändert bleiben. Hingegen müssen zur Einstellung der Position 3.5 die virtuellen Zweiwegeweichen 4.1, 4.3 und 4.4 nach links, d. h. –, gestellt werden.
Das in 4 dargestellte Ausfuhrungsbeispiel veranschaulicht die wesentlichen Hardware-Komponenten zur Umsetzung des Logikkonzepts gemäß 2 und 3 fur die Ansteuerung und Überwachung einer Fünflagenweiche 5 einer Monorail-Bahn. In einer Innenanlage 6 sind ein Stellwerksrechnersystem 7 und ein Schnittstellenkoppler 8 mit Kabelanschlussschrank 9 untergebracht. Die Kabel werden in einer Außenanlage 10 uber einen Kabelanschlusskasten 11 mit der Fünflagenweiche 5 verbunden. Stellwerksseitig werden Anschaltsignale 12 fur einen Antriebsmotor 13 der Fünflagenweiche 5 sowie Kommandoausgaben 14 zur Vorgabe der Position 3.1 bis 3.5 der funflagigen Monorail-Weiche 5 generiert. Die Positionskommandos 14 werden über den Schnittstellenkoppler 8 in entsprechende signaltechnisch sichere Relaisausgaben umgesetzt und in der Außenanlage 10 von einem weitgehend autonom arbeitenden Hydrauliksystem 15 zum Verschwenken der Beton-Weichenzunge der Funflagenweiche 5 weiterverarbeitet. Die tatsächliche Position 3.1 _ist bis 3.5 _ist wird an das Stellwerksrechnersystem 7 zuruckgemeldet, wie auch die Verschlussfunktionalität 16.1 _ist bis 16.5 _ist und die ordnungsgemaße oder fehlerhafte Motorfunktion 17.1 bzw. 17.2. Um die gewünschte Position 3.1 bis 3.5 der schwenkbaren Beton-Weichenzunge ausgehend von jeder moglichen Ausgangsposition mit höchster Sicherheit vorzugeben und zu uberwachen, beruht die Projektierung der Softwaremodule der Innenanlage 6 auf die Verwendung herkömmlicher Software-Module fur Zweilagenweichen gemäß dem Logikschema der 2 und 3. Auf diese Weise wird der in der Norm CENELEC EN 50128 definierte hochste Sicherheitslevel SIL4 erreicht, wobei SILO signaltechnisch nicht sicher und SIL4 signaltechnisch hochgradig sicher bedeutet. Das SIL4-Niveau ist dabei insbesondere für die sogenannten Vital-Funktionen, d. h. die lebenswichtigen Funktionen, nämlich die Motoranschaltung 13 und die Uberwachungsfunktionen bezüglich der Weichenzungen-Position 3.1 _ist bis 3.5 _ist und der Verschlussfunktion 16.1 _ist bis 16.5 _ist erforderlich. Die Kommandoausgabe 14 für die Positionierung und die Motorüberwachung 17.1/17.2 können als sogenannte Non-Vital-Funktionen auch auf niedrigerem Sicherheitsniveau realisiert werden.

Claims

Schaltung zur Ansteuerung und Überwachung einer Mehrlagenweiche, welche mittels einer einzigen Weichenzunge (1) in mindestens drei Lagen positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine kaskadierte Zusammenschaltung einer Ansteuer- und Überwachungslogik mehrerer Zweilagenweichen (4.1 bis 4.4) vorgesehen ist, wobei ein Stellwerksrechnersystem (7) und Schnittstellenkoppler (8) zur Kommandoausgabe für die Positionierung, zur Ansteuerung mindestens eines Weichenantriebes und zur Überwachung des Weichenantriebes, mindestens eines Weichenverschlusses und der Weichenlage vorgesehen sind und wobei die einzige Weichenzunge als hydraulisch schwenkbare Beton-Weichenzunge der Mehrlagenweiche ausgebildet ist.