DE19606893C2 - Polwendeschalter für einen Weichenantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Polwendeschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein derartiger Pol­ wendeschalter ist z. B. aus der EP 0 052 759 B1 bekannt. Dort gibt es zum Umschalten der Laufrichtung eines Weichenantrie­ bes vier Kontakte von Weichenlagerelais, die in Abhängigkeit von der jeweils gewünschten Laufrichtung unterschiedliche Phasen eines Drehstromnetzes auf zwei der drei Motorwicklun­ gen eines Drehstrommotors schalten. Die Relais zum Steuern der Lagerelaiskontakte sind die in der Eisenbahnsignaltechnik üblichen Signalrelais mit zwangsgeführten Kontakten. Die Schaltstellung der Lagerelaiskontakte läßt sich außerhalb des eigentlichen Weichenstellstromkreises durch Überwachen der Lage beider Kontakte der Lagerelais überwachen. Solche in der Praxis bewährten Signalrelais sind mechanisch außerordentlich aufwendig und daher teuer. Das Bestreben geht auch in der Ei­ senbahnsignaltechnik immer mehr dahin, anstelle von Spezial­ relais herkömmliche Schaltrelais zu verwenden; dies gilt auch für den Aufbau von Polwendeschaltern für Weichenantriebe und für die Ansteuerung dieser Polwendeschalter.

Aus der EP 0 580 270 A1 ist eine Schaltung zur Steuerung ei­ nes Polwendeschalters bekannt, bei der die Ansteuerung der Weichenlagerelais über elektronische Schalter erfolgt. Die Weichenlagerelais sind als monostabile Relais ausgebildet, die paarweise an- und abgeschaltet werden können. Dies ge­ schieht über paarweise zusammenwirkende elektronische Schaltet sind oder nicht. Wird ein fehlerhaftes Schaltverhalten erkannt, so werden alle vier elektronischen Schalter strom­ durchlässig geschaltet, wobei der dabei fließende Strom eine Sicherung zerstört, über die die Stromversorgung für die elektronischen Schalter und die Weichenlagerelais geführt ist. Wer das Anschalten aller vier elektronischen Schalter veranlaßt, ist in der EP 05 80 270 A1 nicht offenbart. Es ist auch nicht offenbart, ob die eigentlichen Lagerelais wie üblich als Signalrelais oder als Schaltrelais ausgeführt sind. Auf jeden Fall sind die Weichenlagerelais als monostabile Relais ausgebildet, damit sie bedarfsweise im Falle einer Schalter­ störung zum Auftrennen des Speisekreises abgeworfen werden können. Die laufende Überwachung des Schaltzustandes der elektronischen Schalter stellt für ein möglicherweise vorhan­ denes, steuerndes und überwachendes Rechnersystem durch lau­ fende Spannungsbewertung eine gewisse Rechnergrundlast dar, die die Leistungsfähigkeit eines solchen Rechnersystems un­ günstig beeinflußt. Außerdem ist von Nachteil, daß die Wei­ chenlagerelais paarweise ständig angeschaltet sind. Ob ihre Kontakte beim Abschalten der Relais tatsächlich wechseln, steht nicht mit letzter Sicherheit fest.

Die Verwendung zweier separat ansteuerbarer monostabiler Re­ lais zum Einstellen unterschiedlicher Drehrichtungen eines Drehstrommotors ist auch aus der DD 236 711 A1 bekannt. Beide Relais sind entweder gemeinsam an- oder gemeinsam abzuschal­ ten, wobei der Kontakt des einen Relais zum Durchschalten der einen und der Kontakt des anderen Relais zum Durchschalten der anderen Phasenleitung des Antriebsmotors dient.

Bei der in der DE 26 07 328 B2 beschriebenen Steuer- und Überwachungsschaltung für Drehstrom-Weichenantriebe werden zur Drehrichtungsumkehr die Kontakte eines Haftrelais mit zwei Wicklungen verwendet. Dieses Haftrelais steuert u. a. ein als Stützrelais ausgeführtes Lagerelais, das einen zur Ausführung anstehenden Stellauftrag in die Weichengruppe übernimmt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Polwende­ schalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 an­ zugeben, der ohne Signalrelais und ohne zusätzliche Überwa­ chungsmeldungen für die Funktionsüberwachung der die Lagere­ lais steuernden Schaltmittel auskommt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Polwendeschalters sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 den Polwendeschalter und die für seine Ansteuerung benötigten Schaltmittel und in

Fig. 2 die Anordnung des Polwendeschalters im Stromkreis ei­ nes Weichenantriebes.

Der Polwendeschalter besteht aus mindestens zwei bistabilen Relais R1 und L2 mit jeweils nur einer einzigen Wicklung. Die beiden bistabilen Relais sind in Reihe geschaltet, wobei durch eine externe Schaltung dafür gesorgt ist, daß sie beim vorübergehenden Anlegen einer Versorgungsspannung entweder in der einen oder der anderen Richtung stromdurchflossen sind. Nach dem Abschalten der Versorgungsspannung bleibt die je­ weils eingenommene Schaltstellung der bistabilen Relais er­ halten. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß durch den letzten Anschaltvorgang das bistabile Lagere­ lais R1 in die Wirkstellung und das andere bistabile Relais L2 in die Grundstellung gelangt sind. Wenn, wie angenommen, die bistabilen Lagerelais nur jeweils einen einzigen Arbeits­ kontakt aufweisen und der zu steuernde Weichenantrieb WA in Fig. 2 als Drehstromantrieb ausgebildet ist, so werden zum Umsteuern des Weichenantriebes neben den Weichenlagerelais R1 und L2 weitere Weichenlagerelais R2 und L1 in den Versor­ gungsleitungen benötigt. Diese sind den vorgenannten Weichen­ lagerelais parallelgeschaltet und werden zusammen mit diesen in gleicher Weise beeinflußt.

Die Anschaltung der Weichenlagerelais geschieht unter Verwen­ dung von als Schaltrelais ausgebildeten Richtungsrelais R und L. Diese beiden Richtungsrelais werden aus unterschiedlichen Kanälen K1 und K2 eines steuernden und überwachenden sicheren Rechnersystems im Wechsel an- und abgeschaltet. Die Anordnung der Kontakte der beiden Richtungsrelais R und L in den An­ steuerkreisen der Lagerelais R1, L2; R2, L1 ist so getroffen, daß an einer Umsteuerung der Weichenlagerelais immer beide Rechnerkanäle aktiv mitwirken müssen. Dies geschieht über in Reihe geschaltete Arbeits- und Ruhekontakte der beiden Rich­ tungsrelais in den Anschaltkreisen der Weichenrelais.

Beim letzten Umstellvorgang war das Richtungsrelais R ange­ schaltet worden und zwar über einen entsprechenden Stellbe­ fehl des Rechnerkanals K1; zur gleichen Zeit hatte der Rech­ nerkanal K2 das Richtungsrelais L stromlos geschaltet. Über den Arbeitskontakt R/1 des Richtungsrelais R und den Ruhekon­ takt L/1 des Richtungsrelais L waren dabei die Lagerelais R1, L2 und R2, L1 vorübergehend an Spannung gelegt worden. Bei der angenommenen Stromrichtung wurden dabei die Lagerelais R1 und R2 in die Wirkstellung und die Lagerelais L1 und L2 in die Grundstellung geschaltet. Über die Kontakte R1/1 und R2/1 der Weichenlagerelais war der Weichenantrieb WA nach dem Schließen der Anschaltkontakte H11/1, H21/1, H12/1 und H22/1 umgelaufen und das steuernde und überwachende Rechnersystem hatte das Erreichen der neuen Endlage durch das Auswerten von Meldespannungen nicht dargestellter Melder erfaßt: Diese Mel­ der schalten Überwachungspotentiale, die ihnen in bestimmter Polarität über vom Antrieb gesteuerte Kontakte zugeführt wer­ den.

Wenn zu einem späteren Zeitpunkt der Weichenantrieb WA wieder in die ursprüngliche Lage umlaufen soll, so muß die Zuordnung der Phasen R und S zu zwei der drei Antriebswicklungen geän­ dert werden. Dies geschieht bei noch geöffneten Anschaltkon­ takten durch lastfreies Öffnen der Lagerelaiskontakte R1/1 und R2/1 und lastfreies Schließen der Lagerelaiskontakte L1/1 und L2/1. Um zu diesem Schaltspiel zu gelangen, müssen die bislang wirksamgeschalteten Lagerelais R1 und R2 in die Grundstellung und die Lagerelais L1 und L2 in die Wirkstel­ lung umgesteuert werden. Veranlaßt wird dies von dem steuern­ den Rechnersystem durch Abschalten des Richtungsrelais R und Anschalten des Richtungsrelais L, beides jeweils aus einem anderen Rechnerkanal. Im Speisestromkreis der Weichenlagere­ lais öffnen daraufhin die Kontakte R/1 und L/1 der Richtungs­ relais R und L; gleichzeitig schließen die Ruhekontakte R/2 und R/3 sowie die Arbeitskontakte L/2 und L/3. Über diese Kontakte wird den Weichenlagerelais mindestens vorübergehend Spannung zugeführt, wobei sich allerdings innerhalb der Wei­ chenlagerelais die Stromrichtung gegenüber dem vorherigen Be­ trachtungszeitraum umkehrt. Die beiden Lagerelais R1 und R2 werden in die Grundstellung und die Lagerelais L1/ und L2 in die Wirkstellung gesteuert. Sie veranlassen mit ihren Kontak­ ten R1/1 und R2/1 bzw. L1/1 und L2/1 den geforderten Phasen­ wechsel für die Antriebswicklungen, so daß der Antrieb beim Schließen der Anschaltkontakte in die jeweils andere Lage um­ laufen kann.

Wenn, wie vorliegend angenommen, die Richtungsrelais R und L durch Schaltrelais dargestellt sind, ist es nicht möglich, die Schaltstellung ihrer Kontakte im Anschaltstromkreis der Weichenlagerelais durch Auswerten der Lage weiterer Kontakte in anderen Stromkreisen zuverlässig zu überwachen, weil nicht ausgeschlossen werden kann, daß z. B. einer der Kontakte in der einen oder anderen Schaltstellung verschweißt, während die anderen Schaltkontakte des betreffenden Relais noch ord­ nungsgerecht umsteuerbar ist. Aus diesem Grunde muß das Funk­ tionsverhalten der Richtungsrelais auf andere Art und Weise überwacht werden. Zunächst einmal ist durch die Zuordnung der beiden Richtungsrelais zu unterschiedlichen Rechnerkanälen und die Reihenschaltung von Arbeits- und Ruhekontakten beider Richtungsrelais in den Anschaltstromkreisen der Weichenla­ gerelais sichergestellt, daß beide Rechnerkanäle an der Ein­ leitung einer Umstellbewegung beteiligt sein müssen. Es reicht also nicht aus, daß - z. B. ausgehend von der darge­ stellten Konstellation mit angeschaltetem Richtungsrelais R und abgeschaltetem Richtungsrelais L - nur der Rechnerkanal K2 seine Ausgabe invertiert (Anschalten des Richtungsrelais L), während der Rechnerkanal K1 seine Ausgabe beibehält (Anschalten des Richtungsrelais R). In diesem Fall würde zwar der Kontakt L/1 öffnen, während gleichzeitig die Kontakte L/2 und L/3 schließen würden; aber die Kontakte R/1 bis R/3 wür­ den nicht wechseln. Wenn nun die Stromversorgung für die Wei­ chenlagerelais vorübergehend aktiviert würde, würde sich am Schaltzustand der Weichenlagerelais nichts ändern, denn ein Stromfluß über die Weichenlagerelais käme weder in der einen noch in der anderen Richtung zustande. Damit würde der Wei­ chenantrieb auch nicht umlaufen können und das Rechnersystem würde aus den ihm zugeführten Überwachermeldungen das Beibe­ halten der vor dem Stellauftrag vorhandenen Antriebsendlage erkennen. Erst wenn beide Rechnerkanäle übereinstimmend das Umstellen des Antriebes veranlassen, indem der eine Rechner­ kanal das ihm zugeordnete Richtungsrelais anschaltet und der andere Rechnerkanal das ihm zugeordnete Richtungsrelais ab­ schaltet, ist ein Umlaufen des Weichenantriebes möglich.

Das Verschweißen mindestens eines Richtungsrelaiskontaktes wirkt sich wie eine Fehlansteuerung eines Richtungsrelais aus: Es findet trotz Beteiligung beider Rechnerkanäle tat­ sächlich kein Umstellvorgang statt; das Rechnersystem erkennt dies aus dem Ausbleiben der von ihm erwarteten Meldepotentia­ le. Wenn angenommen wird, daß z. B. der Kontakt R/1 des Rich­ tungsrelais R in der dargestellten Arbeitsstellung ver­ schweißt, während die beiden übrigen Kontakte dieses Relais ordnungsgerecht umsteuerbar sind, so werden beim Umsteuern der Richtungsrelais (R↑, L↓) zur Einleitung eines Stell­ vorganges die Weichenlagerelais über die Kontakte R/2, L/2 sowie R/3, L/3 kurzgeschlossen, so daß sich an ihrem Schalt­ zustand nichts ändert. Verschweißt einer der Richtungsrelais­ kontakte R/2 oder R/3 in der dargestellten Öffnerposition, so kommt ein Stromfluß über die Lagerelais beim Anlegen der Ver­ sorgungsspannung ebenfalls nicht zustande und die Lagerelais behalten die angenommene Wirk- bzw. Grundstellung bei. Läßt sich hingegen der Arbeitskontakt R/1 des Richtungsrelais R aus der Öffnerposition heraus nicht mehr schließen, so können die Lagerelais R1 und R2 nicht in die Wirkstellung und die Lagerelais L1 und L2 nicht in die Grundstellung gesteuert werden, d. h. der Antrieb behält seine zuvor eingenommene Endlage bei. Wenn sich mindestens eine der Richtungsrelais­ kontakte R/2 oder R/3 nicht schließen läßt, so können die La­ gerelais R1 und R2 nicht in die Grundstellung und die Lagere­ lais L1 und L2 nicht in die Wirkstellung gesteuert werden und der Antrieb verharrt in der zuvor eingenommenen Endlage. Die gleichen Abhängigkeiten ergeben sich, wenn einer oder mehre­ rer der Kontakte des Weichenlagerelais L2 störungsbedingt nicht mehr umsteuerbar sind. Der Weichenantrieb kann dann nicht umlaufen und die vom Rechnersystem erwarteten Rückmel­ dungen des Antriebs für das Erreichen der neuen Endlage blei­ ben aus. Damit weiß das Rechnersystem, daß eine Störung ein­ getreten ist, wobei natürlich für das Rechnersystem nicht er­ kennbar ist, daß diese Störung durch das Verschweißen eines bestimmten Kontaktes bedingt ist. Auf jeden Fall wird die Störung in dem Moment erkannt, in dem der betreffende Rich­ tungsrelaiskontakt in der Schaltstellung beansprucht wird, in die er sich nicht mehr umsteuern läßt. Damit wird die Störung zum frühestmöglichen Zeitpunkt erkannt und es besteht die Möglichkeit einer raschen Störungsbeseitigung.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist nicht nur verwendbar bei über vier Adern aus einem Drehstromnetz betriebenen Weichen­ antrieben, sondern läßt sich mit Vorteil grundsätzlich für alle Antriebe verwenden, die über Lagerelaiskontakte im Wech­ sel in die eine oder andere Richtung umstellbar sind, also beispielsweise auch für einphasige Antriebe. Für die Steue­ rung solcher einphasigen Antriebe werden allerdings nur zwei Lagerelaiskontakte und damit auch nur zwei Lagerelais benö­ tigt.

Claims (4)

1. Polwendeschalter zum Schalten der Laufrichtung eines Wei­ chenantriebes unter Verwendung von bistabilen Lagerelais (R1, L2), deren Kontakte das Anschalten der Motorwicklung für das anschließende Umlaufen des Antriebs (WA) vorbereiten, dadurch gekennzeichnet,

• - daß zwei der einen bzw. der anderen Laufrichtung des Antrie­ bes (WA) zugeordnete, als Schaltrelais ausgebildete Rich­ tungsrelais (R, L) vorgesehen sind, von denen jedes aus einem anderen Rechnerkanal (K1, K2) eines sicheren Rechnersystems steuerbar ist,
• - daß die zwei bistabilen Lagerelais (R1, L2) jeweils nur eine einzige Wicklung aufweisen und so in Reihe geschaltet sind, daß bei der einen Stromrichtung das eine (R1) und bei der an­ deren Stromrichtung das andere (L2) in die Wirkstellung ge­ langt,
• - daß ie Reihenschaltung der bistabilen Lagerelais über einen Arbeitskontakt (R/1) des einen Richtungsrelais (R) mit dem einen Pol (+) einer Speisequelle und über einen Ruhekontakt (L/1) des anderen Richtungsrelais (L) mit dem anderen Pol (-) der Spannungsquelle verbunden ist,
• - und daß der Reihenschaltung der bistabilen Lagerelais mit dem Arbeits- (R/1) bzw. Ruhekontakt (L/1) des einen (R) bzw. an­ deren (L) Richtungsrelais jeweils die Reihenschaltung aus ei­ nem Ruhekontakt (R/2 bzw. R/3) des einen und einen Arbeits­ kontakt (L/2 bzw. L/3) des anderen Richtungsrelais parallel geschaltet ist.

2. Polwendeschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schalten der Adern eines Drehstromantriebsmotors die Schaltkontakte (R1/1, L1/1; L2/1, R2/1) von vier bistabilen Lagerelais (R1, L1, L2, R2) vorgesehen sind, von denen je­ weils zwei (R1, L2; R2, L1) aus unterschiedlichen Rechnerka­ nälen (K1, K2) steuerbar und in Reihe geschaltet und die bei­ den in Reihe geschalteten Lagerelais einander parallel ge­ schaltet sind.

3. Polwendeschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes bistabile Lagerelais nur einen einzigen Schaltkon­ takt aufweist.

4. Polwendeschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechnersystem das Erreichen einer neuen Antriebsend­ lage aus dem Vorhandensein von in den beiden Antriebsendlagen wechselnden Meldepotentialen von Meldern erkennt, die ein­ gangsseitig über vom Antrieb betätigte Kontakte steuerbar sind und daß das Rechnersystem eine Fehlfunktion oder Fehlan­ steuerung eines der Richtungsrelais (R, L) aus dem Ausbleiben der für eine neue Endlage erwarteten Meldepotentiale erkennt.