DE102012106630A1

DE102012106630A1 - LED-Streckensignal für den Schienenverkehr sowie Schnittstelle für ein solches LED-Streckensignal

Info

Publication number: DE102012106630A1
Application number: DE102012106630.2A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Spaltmann
Original assignee: Pintsch Bamag AG; Pintsch Bamag Antriebs und Verkehrstechnik GmbH
Current assignee: Pintsch Bamag AG; Pintsch GmbH
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2014-01-23
Also published as: EP2687418A3; EP2687418B1; EP2687418A2; DE202013103303U1

Abstract

LED-Streckensignal (10) für den Schienenverkehr, umfassend eine LED-Einheit (12) zur Erzeugung eines Lichtsignals und eine Schnittstelle (14) zum Einbinden des LED-Streckensignals (10) in eine Signalisierungsanlage und zum Anpassen der Kennlinie der LED-Einheit (12) an eine vorgegebene Kennlinie, wobei die Schnittstelle (14) eine Logikeinheit (16) und wenigstens einen im Lesezugriff der Logikeinheit (16) stehenden Konfigurationsspeicher (18) umfaßt und wobei in dem Konfigurationsspeicher (18) Parameter zum Anpassung des Verhaltens des Streckensignals (14) an ein der Signalisierungsanlage bekanntes Verhalten gespeichert sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein LED-Streckensignal für den Schienenverkehr sowie eine Schnittstelle zum Einbinden des Streckensignals in eine Signalisierungsanlage.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Unter dem Begriff ”Streckensignal” wird hier ein Lichtsignalgeber verstanden, der an Bahnstrecken ein optisches Signal ausgibt.
Unter dem Begriff ”Signalisierungsanlage”, nachfolgend auch kurz ”Signalanlage” genannt, werden hier Anlagen verstanden, die dazu dienen, von einer externen (d. h. außerhalb des Streckensignals liegenden) Steuereinheit, z. B. einem Stellwerk, ausgehend drahtlos, in der Regel aber über sog. Streckenkabel drahtgebunden das Streckensignal anzusteuern, so daß es ein gewünschtes optisches Signal ausgibt.
Streckensignale, die Glühlampen zur Erzeugung von Lichtsignalen verwenden, sind seit langem bekannt. Seit einigen Jahren ist es möglich, Leuchten in LED-Technik herzustellen, die ein Lichtsignal abgeben, das den lichttechnischen Eigenschaften eines klassischen Glühlampensignals gleichkommt. Auch die Vorteile der LED-Technik, wie insbesondere deren im Vergleich zu Glühlampen extrem lange Lebensdauer, sind ebenfalls hinlänglich bekannt. Es besteht daher der Wunsch, in Streckensignalen die Glühlampen durch LED-Einheiten auszutauschen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieses Problem durchaus nicht trivial ist, da Streckensignale Teil einer komplizierten Steuerungs- und Signalisierungskette sind und zuverlässig überwacht werden müssen.
Ist eine klassische Glühlampe defekt, fließt durch sie in der Regel kein Strom (es sei denn, es käme zu einem äußerst ungewöhnlichen Kurzschluß), so daß die Funktionsprüfung und Überwachung solcher Lampen relativ einfach ist. Bei LED-Einheiten können jedoch verschiedene unterschiedliche Fehler auftreten, die insbesondere auch dazu führen, daß Strom durch die LED-Einheit fließt, ohne daß Licht in der gewünschten Weise erzeugt wird.
Aus der EP 1 992 542 B1 ist eine LED-Anordnung für Lichtsignalgeber bekannt, bei der eine zuverlässige Überwachung der Funktionsfähigkeit der LED-Einheit sichergestellt ist. Solche Anordnungen können bei der Neuplanung von Lichtsignalanlagen vorteilhaft eingesetzt werden, da sie es ermöglichen, alle Vorteile der LED-Technik, nicht nur die erhöhte Lebensdauer, sondern auch den geringeren Stromverbrauch zu nutzen.
Es besteht nun oftmals der Wunsch, eine klassische Glühlampe durch eine LED-Einheit zu ersetzen, ohne die anderen Elemente der teilweise sehr komplexen Signalisierungsanlage ändern zu müssen. Typischerweise befindet sich in einer externen Steuereinheit, z. B. einem Stellwerk, eine bestimmte Logikeinheit, die über eine entsprechende Lampenschnittstelle und ein Streckenkabel das Streckensignal ansteuert, also bei Bedarf ein- und ausschaltet, aber auch Funktionstests des Streckensignals durchführt. Diese Logikeinheiten arbeiten äußerst zuverlässig, sind teilweise viele Jahre alt und können nicht ohne weiteres an das Verhalten moderner LED-Einheiten angepaßt werden.
Um bei bestehenden Anlagen die Ersetzung von Glühlampen durch LED-Einheiten möglich zu machen, schlägt die DE 199 47 688 A1 ein LED-Streckensignal gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 vor, bei dem eine Schnittstelle in Form einer Ansteuereinheit vorgesehen ist, die die Kennlinie der LED-Einheit an die Kennlinie einer Glühfaden-Signallampe anpaßt. Damit simuliert das LED-Streckensignal den anderen Elementen einer komplexen Signalisierungsanlage das Verhalten einer klassischen Glühlampe, so daß in der Anlage keine aufwendigen Änderungen aufgrund des Ersetzens der Glühlampe durch eine LED-Einheit vorgenommen werden müssen.
Da Streckensignale höchst sicherheitsrelevant sind, bedürfen sie einer Zulassung durch die für das jeweilige Schienennetz zuständige Zulassungsstelle, in Deutschland also durch das Eisenbahnbundesamt. Die Zulassungskosten sind teilweise erheblich. Zudem können sich Zulassungsverfahren über mehrere Jahre hinziehen. Die bekannten LED-Streckensignale sind an die Einbindung in eine spezielle Signalanlage angepaßt und nur für diese zugelassen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein LED-Streckensignal anzugeben, das in einfacher Weise an unterschiedliche signalanlagenspezifische Anforderungen, z. B. unterschiedliche Spannungen, unterschiedliche Testläufe etc. angepaßt werden kann, ohne daß das speziell angepaßte Streckensignal einer neuen Zulassung bedarf. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Schnittstelle zum Einbinden eines LED-Streckensignals in eine bestehende Signalanlage anzugeben, die es ermöglicht, unterschiedliche Anforderungen seitens der bestehenden Signalanlage an das LED-Streckensignal zu erfüllen, ohne bei Änderung der Anforderungen einer neuen Zulassung zu bedürfen.
Die Aufgabe wird gelöst von einem Streckensignal mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. einer Schnittstelle mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung ermöglicht es erstmals, durch einfaches Ändern einer Konfigurationstabelle das Verhalten eines LED-Streckensignals an Anforderungen einer bestehenden Signalanlage anzupassen, ohne daß die Änderung der Konfigurationstabelle eine Neuzulassung des Streckensignals bedingte. Vielmehr kann das Streckensignal als solches zugelassen werden, was eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis bedeutet.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein Blockschema eines erfindungsgemäßen Streckensignals, das über eine Schnittstelle und ein Streckenkabel mit einer Steuereinheit, hier in Form eines Stellwerks, verbunden ist.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der 1 ist ein Blockschema eines in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichneten LED-Streckensignals für den Schienenverkehr gezeigt, das eine LED-Einheit 12 zur Erzeugung eines Lichtsignals und eine in ihrer Gesamtheit mit 14 bezeichnete Schnittstelle zur Einbindung des Streckensignals in eine bestehende Signalanlage gezeigt.
Die LED-Einheit 12 kann je nach geforderter Lichtstärke und geforderter Lichtstärkeverteilung aus einer LED oder mehreren LEDs, insbesondere mehreren sogenannten Hochleistungs-LEDs bestehen, wie z. B. in der EP 1 992 542 B1 gezeigt. Das in 1 schematisch dargestellte Schaltsymbol für eine LED soll also nicht nur für eine einzelne LED stehen, sondern kann auch – je nach Ausgestaltung des Streckensignals – eine LED-Einheit aus mehreren LEDs repräsentieren, die in Reihe oder parallel geschaltet sein können.
Die Schnittstelle 14 umfaßt bei diesem Ausführungsbeispiel eine Logikeinheit 16, die einen einzelnen, aber auch – wie durch den hinter dem Block 16 liegenden zweiten Block angedeutet – mehrere Mikrocontroller, CPLD-, FPGA- und/oder ASIC-Baustein(e) umfassen kann.
Im Lesezugriff der Logikeinheit 16 stehen ein oder, wie angedeutet, mehrere Konfigurationsspeicher 18, in denen verschiedene Parameter zur Anpassung des Streckensignals an durch eine bestehende Signalanlage vorgegebene Randbedingungen gespeichert sind und die es ermöglichen, das Verhalten des Streckensignals so einzustellen, daß es sich für eine externe Steuereinheit, z. B. für ein Stellwerk, von der aus das Streckensignal angesteuert und überwacht wird, wie ein der externen Steuereinheit bekanntes Streckensignal, z. B. wie eine bestimmte Glühfaden-Signallampe verhält.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt die Schnittstelle 14 ferner eine Abschalteinheit 20 zur Abschaltung der LED-Einheit 12, die in Form eines elektronischen Schalters realisiert sein kann und von der Logikeinheit 16 angesteuert wird.
Eine Einheit 22 dient zur Strom- und Spannungsversorgung der LED-Einheit 12 und zur Erzeugung eines für eine bekannte Signallampe, insbesondere eine Signal-Glühlampe spezifischen Strom- und Spannungsverhaltens, um das anhand der o. g. genannten Parameter spezifizierte Verhalten z. B. einer Glühlampe nachzubilden. Die Einheit 22 wirkt also insbesondere als Signal-Glühlampennachbildungseinheit. Dazu kann sie z. B. Widerstände oder andere Verbraucher umfassen, um das Stromverbrauchsverhalten zu ersetzender Signallampen, insbesondere klassischer Signal-Glühlampen nachzubilden.
Die dargestellte Schnittstelle 14 umfaßt schließlich noch eine Einheit 24 in Form einer Kombination aus einer LED-Treibereinheit und einer Überwachungseinheit zur Überwachung der LED-Einheit 12.
Das LED-Streckensignal 10 ist über ein Streckenkabel 26 mit einer in ihrer Gesamtheit mit 28 bezeichneten externen Steuerung, z. B. einem Stellwerk, verbunden.
Die externe Steuerung 28 weist typischerweise eine Logikeinheit 30 und eine steuerungsseitige, i. d. R. also stellwerkseitige Schnittstelle 32 auf, wobei die Logikeinheit 30 das Streckensignal 10 über die Schnittstelle 32 ansteuert.
Die Strom- und Spannungsversorgungseinheit 20 kann der Logikeinheit 16 Meßwerte über den über das Streckenkabel 26 fließenden Strom und die angelegte Spannung liefern. Aus diesen Werten kann die Logikeinheit 16 dann schließen, welcher Betriebsmodus seitens der externen Steuerung 28 gewünscht ist, z. B. Tagbetrieb, Nachtbetrieb, Dauerbetrieb, Blinken etc.
Die Erfindung erlaubt es nun, das Verhalten des Streckensignals 10 ggü. der externen Steuereinheit 28 in einfacher Weise durch Auslesen eines entsprechenden in dem Konfigurationsspeicher 18 gespeicherten Parametersatzes durch die Logikeinheit 16 so anzupassen, daß sich das Signal 10 wie ein der Steuereinheit 28 bekanntes Lichtsignal verhält.
Zu den Parametern, die in dem Konfigurationsspeicher 18 abgelegt und dann zum Betrieb des Streckensignals in die Logikeinheit 14 eingelesen werden können, zählen insbesondere

– Tag/Nacht-Umschaltparameter, anhand derer aus den von der Strom- und Spannungsversorgungseinheit 20 gelieferten Meßwerten des über das Streckenkabel 26 fließenden Stroms und der angelegten Spannung die Logikeinheit 16 eine Tag/Nachtumschaltung der Lichtstärke der LED-Einheit 12 durchführen kann;
– Plausibilitätsparametern, anhand derer aus den von der Strom- und Spannungsversorgungseinheit 20 gelieferten Meßwerten der über das Streckenkabel 26 angelegten Spannung die Logikeinheit 16 eine Plausibilitätsprüfung der Ansteuerspannung durchführen kann;
– Plausibilitätsparametern, anhand derer aus den von der Strom- und Spannungsversorgungseinheit 20 gelieferten Meßwerten des über das Streckenkabel 26 fließenden Stroms die Logikeinheit 16 eine Plausibilitätsprüfung zur Zulässigkeit von Blinken und/oder Daueransteuerung durchführen kann;
– Simulationsparameter, anhand derer mittels der Signallampennachbildungseinheit 22 das von einer externen Steuereinheit 28 wahrgenommene Verhalten des Streckensignals 10 an das Verhalten einer der externen Steuereinheit 28 bekannten Signal-Glühlampe angepaßt werden kann, so daß die externe Steuereinheit ohne Änderung aufgrund des Austauschs einer bekannten Signal-Glühlampe durch das erfindungsgemäße Streckensignal weiter Ansteuersignale, Prüfsignale u. dgl. an das Streckensignal senden und dieses überwachen kann;
– Tag/Nacht-Stromparameter, die bestimmen, welcher Strom der LED-Einheit 12 im Tag- und welcher Strom der LED-Einheit 12 im Nachtbetrieb über die LED-Treibereinheit 24 zugeführt wird;
– Tag/Nacht Minimal- und Maximal-Parametern, anhand derer eine Stromüberwachung abhängig vom Tag/Nacht-Modus des der LED-Einheit 12 zugeführten Stroms von der Überwachungseinheit 24 und/oder der Logikeinheit 16 durchgeführt werden kann;
– Tag/Nacht Minimal- und Maximal-Parametern, anhand derer eine Spannungsüberwachung abhängig vom Tag/Nacht-Modus der an der LED-Einheit 12 abfallenden Spannung durch die Überwachungseinheit 24 und/oder die Logikeinheit 16 durchgeführt werden kann;
– Fehlerreaktionsparameter zur Festlegung des Fehlerreaktionsverhaltens der Logikeinheit 16;
– Parameter der in der LED-Einheit eingesetzten LED(s), betreffend z. B. das sogenannte Binning (Klasseneinteilung der LEDs gemäß ihrer Lichtfarbe und Lichtstrom und Flußspannung), die Lichtfarbe, die Lichtintensität (Lichtstrom, Lichtstärke), die Stromstärke und Spannung, die Gegenspannung, den Betrachtungswinkel (Abstrahlcharakteristik), die Lebenszeiten, z. B. L 70% (Zeit, bis die Leuchtintensität auf 70% des Ausgangswertes abgefallen ist) und/oder L 50% (Zeit, bis die Leuchtintensität auf 50% des Ausgangswertes abgefallen ist).

Im Betrieb des Streckensignals 10 überwachen die Überwachungseinheit 24 und/oder die Logikeinheit 16 in an sich bekannter Weise Strom und Spannung der LED-Einheit 12, da es aufgrund der Besonderheiten der LED-Technik für eine zuverlässige, insbesondere SIL-4-konforme Überwachung der LED-Einheit nicht ausreicht, nur den Strom oder nur die Spannung zu überwachen.
Die Überwachungseinheit 24 kann vorteilhaft so ausgebildet sein, daß sie selbständig oder nach Auslösung durch die Logikeinheit 16 die LED-Einheit 12 auf korrektes Funktionieren prüft. Sollten dabei Fehler festgestellt werden, kann die Abschalteinheit 20 das Streckensignal 10 zuverlässig abschalten, so daß kein Strom mehr über das Streckenkabel 26 von der externen Steuerung 28 fließt und die dortige Logikeinheit 30 eine entsprechende Fehlermeldung generieren kann.
Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Abwandlungen und Weiterbildungen möglich, die sich z. B. auf die Art und Anzahl der in dem oder den Konfigurationsspeicher(n) hinterlegten Parameter und die verschiedenen Möglichkeiten, das von externen Steuereinheiten wahrgenommene Verhalten des Streckensignals zu beeinflussen, beziehen. Erfindungswesentlich ist die Idee, ein Streckensignal bzw. eine Schnittstelle für ein solches Streckensignal vorzusehen, deren Verhalten ggü. externen Steuereinheiten über eine Änderung der in dem oder den Konfigurationsspeicher(n) hinterlegten und von der Logikeinheit im Betrieb des Streckensignals verwendeten Parameter an bestimmte, anwenderseitige Vorgaben angepaßt werden kann, ohne nach Anpassung einer Neuzulassung durch die jeweils zuständigen Zulassungsstellen zu bedürfen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1992542 B1 [0006, 0016]
DE 19947688 A1 [0008]

Claims

LED-Streckensignal (10) für den Schienenverkehr, umfassend – eine LED-Einheit (12) zur Erzeugung eines Lichtsignals und – eine Schnittstelle (14) zum Einbinden des LED-Streckensignals (10) in eine Signalisierungsanlage und zum Anpassen der Kennlinie der LED-Einheit (12) an eine vorgegebene Kennlinie, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle – eine Logikeinheit (16) und – wenigstens einen im Lesezugriff der Logikeinheit (16) stehenden Konfigurationsspeicher (18) umfaßt, – wobei in dem Konfigurationsspeicher (18) Parameter zum Anpassung des Verhaltens des Streckensignals (14) an ein der Signalisierungsanlage bekanntes Verhalten gespeichert sind.
LED-Streckensignal (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikeinheit (16) einen Mikrocontroller, einen CLPD-, einen FPGA- und/oder einen ASIC-Baustein umfaßt.
LED-Streckensignal (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Konfigurationsspeicher (18) zumindest einige der folgenden Parameter gespeichert sind: – Tag/Nacht-Umschaltparameter, – Plausibilitätsparameter der Ansteuerspannung, – Plausibilitätsparameter der Stromversorgung, – Simulationsparameter einer bekannten Streckensignallampe, insbesondere einer Streckensignal-Glühlampe, – Tag/Nacht-Parameter für die LED-Versorgung, – Minimal/Maximalparameter für die LED-Stromüberwachung, – Minimal/Maximalparameter für die LED-Spannungsüberwachung, – Fehlerreaktionsparameter zur Festlegung des Fehlerreaktionsverhaltens der Logikeinheit (16), – Parameter der in der LED-Einheit (12) eingesetzten LED(s).
LED-Streckensignal (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle wenigstens eine der folgenden Einheiten umfaßt: – eine Abschalteinheit (20) zur Abschaltung der LED-Einheit, – eine Strom- und Spannungsversorgungseinheit (22) zur Versorgung der LED-Einheit (12), – eine Streckensignallampennachbildungseinheit (22) zur Erzeugung eines für eine zu ersetzende Streckensignallampe, insbesondere eine Streckensignal-Glühlampe spezifischen Strom- und Spannungsverhaltens, – eine LED-Treibereinheit (24) zur Ansteuerung der LED-Einheit (12), – eine Überwachungseinheit (24) zur Überwachung der LED-Einheit (12).
LED-Streckensignal (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ß die Logikeinheit (16) diejenige(n) Einheiten aus der aus Abschalteinheit (20), Strom- und Spannungsversorgungseinheit (22), Glühlampennachbildungseinheit (22), LED-Treibereinheit (24) und Überwachungseinheit (24) bestehenden Gruppe steuert, die bei der Schnittstelle (14) vorhanden sind.
Schnittstelle (14) für ein LED-Streckensignal (10) für den Schienenverkehr, wobei das LED-Streckensignal eine LED-Einheit (12) zur Erzeugung eines Lichtsignals umfaßt, die mittels der Schnittstelle (14) in eine Signalisierungsanlage eingebunden werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle – eine Logikeinheit (16) und – wenigstens einen im Lesezugriff der Logikeinheit (16) stehenden Konfigurationsspeicher (18) umfaßt, – wobei in dem Konfigurationsspeicher (18) Parameter zum Anpassung des Verhaltens des Streckensignals (10) an ein der Signalisierungsanlage bekanntes Verhalten gespeichert sind.
Schnittstelle (14) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikeinheit (16) einen Mikrocontroller, einen CLPD-, einen FPGA- und/oder einen ASIC-Baustein umfaßt.
Schnittstelle (14) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Konfigurationsspeicher (18) zumindest einige der folgenden Parameter gespeichert sind: – Tag/Nacht-Umschaltparameter, – Plausibilitätsparameter der Ansteuerspannung, – Plausibilitätsparameter der Stromversorgung, – Simulationsparameter einer zu ersetzenden Streckensignallampe, insbesondere einer Streckensignal-Glühlampe, – Tag/Nacht-Parameter für die LED-Versorgung, – Minimal/Maximalparameter für die LED-Stromüberwachung, – Minimal/Maximalparameter für die LED-Spannungsüberwachung, – Fehlerreaktionsparameter zur Festlegung des Fehlerreaktionsverhaltens der Logikeinheit (16), – Parameter der in der LED-Einheit (12) eingesetzten LED(s).
LED-Schnittstelle (14) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle wenigstens eine der folgenden Einheiten umfaßt: – eine Abschalteinheit (20) zur Abschaltung der LED-Einheit (12), – eine Strom- und Spannungsversorgungseinheit (22) zur Versorgung der LED-Einheit (12), – eine Streckensignallampennachbildungseinheit (22) zur Erzeugung eines für eine zu ersetzende Streckensignallampe spezifischen Strom- und Spannungsverhaltens, – eine LED-Treibereinheit (24) zur Ansteuerung der LED-Einheit (12), – eine Überwachungseinheit (24) zur Überwachung der LED-Einheit (12).
LED-Schnittstelle (14) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikeinheit (16) diejenige(n) Einheiten aus der aus Abschalteinheit (20), Strom- und Spannungsversorgungseinheit (22), Glühlampennachbildungseinheit (22), LED-Treibereinheit (24) und Überwachungseinheit (24) bestehenden Gruppe steuert, die bei der Schnittstelle (14) vorhanden sind.