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Schalteinrichtung für ein Dreirechner-System in
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Eisenbahnanlagen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung
für ein Dreirechner-System in Eisenbahnanlagen zum Verbinden einer vorgegebenen
Anzahl der Rechner mit deren Informationen weiterverarbeitenden Einrichtungen.
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Auf dem Gebiet der Eisenbahnsicherungstechnik wurden in den letzten
Jahren zur Steuerung, Überwachung und auch zur Optimierung im Sinne der Kybernetik
in zunehmendem Maße Datenverarbeitungsanlagen eingesetzt, um die vielfältigen Aufgaben
unter Ausschaltung der menschlichen Unzulänglichkeit unter BerUcksichtigung der
jeweils besonderen Gegebenheiten wirtschaftlich zu bewältigen.
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Nun ist es jedoch auf der anderen Seite nicht ohne weiteres möglich,
umfangreiche Datenverarbeitungsanlagen oder auch Mikrocomputer auf dem Gebiete des
Eisenbahnsicherungswesens anzuwenden, da dte genannten Geräte einzeln nicht den
hohen Anforderungen bezüglich der Sicherheit und Zuverlässigkeit im Bahnbetrleb
gerecht werden. Sicher und zuverlässig arbeiten bedeutet im Hinblick auf die Eisenbahnsicherungstechnik,
daß die für die Prozeß steuerung erarbeiteten Ergebnisse sich nie gefährdend auf
das Menschenleben und das Material auswirken dürfen. Dabei darf jedoch eine hohe
Verfügbarkeit nicht außer acht gelassen werden, da Anlagen, die über einen längeren
Zeitraum ausgefallen sind, die Wirtschaftlichkeit, die Pünktlichkeit und damit die
Attraktivität für den Bahnbenutzer erheblich mindern.
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Um sich nun gegen einen Ausfall oder gegen falsche
Ergebnisse,
die zu gefährlichen Zuständen führen können, zu schützen, ist es notwendig, zur
Erfüllung der gestellten Aufgaben nicht nur eine einzige Datenverarbeitungsanlage
zu verwenden, sondern gleichzeitig mehrere Anlagen, die im Rahmen eines redundanten
Systems Parallelarbeit leisten. Eine derartige Anordnung hat im Hinblick auf einen
Zweirechner-Betrieb den Vorteil, daß beim Ausfallen einer Anlage noch eine zweite
Anlage zur Verfügung steht, die den Betrieb dann weiter aufrechterhilten kann. Hierdurch
ist jedoch nur die Forderung nach Zuverlässigkeit erfüllt. Das kleinste und wirtschaftlichste
Mehrrechner-System, das den Forderungen nach der Sicherheit und Zuverlässigkeit
gerecht wird, ist allerdings ein Dreirechner-System, welches im Normalbetrieb mit
drei parallel arbeitenden Datenverarbeitungsanlagen bestückt ist. Wenn von einem
derartigen Dreirechner-System eine Datenverarbeitungsanlage ausfällt, liegt immer
noch ein redundantes Systern vor. Der Vorteil eines derartigen Datenverarbeitungssystems
liegt darin, daß also der Betrieb auch nach dem Ausfallen einer der drei Datenverarbeitungsanlagen
oder Mikrocomputern ohne Unterbrechung fortgesetzt werden kann. Die Anwendung derartig
redundanter Mehrrechner-Systeme ist beispielsweise in derDE-AS 21 08 496 näher beschrieben.
Bei dieser Schaltungsanordnung zur ständigen Funktionskontrolle der Informationsverarbeitung
und der Ausgabe von Datentelegrammen geht es darum, die Ergebnisse von drei Rechnern
jeweils paarweise, also Jeweils die Ergebnisse zweier verschiedener Rechner, auf
Ubereinstimmung zu prüfen und schließlich Steuerkennzeichen auszulösen, die zum'Durchschalten
einer einzigen der drei ordnungsgerecht arbeitenden Datenverarbeitungsanlagen zu
ermöglichen. Mit einer derartigen Einrichtimg ist es jedoch nicht ohne weiteres
möglich, die Informationen zweier Datenverarbeiturgsanlagen gleichzeitig an diese
Informationen weiterver-
arbeitenden Einrichtungen durchzuschalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
der eingangs genannten Art dahingehend zu modifizieren, daß von den drei Datenverarbeitungsanlagen
stets jeweils zwei verschiedene mit zwei Übertragungskanälen verbunden werden zur
Übertragung von Daten und Adressen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Auswahl von
jeweils zwei der drei Rechner die Schalteinrichtung in der Art eines mehrschrittigen
Drehschalters aufgebaut ist, der mehrere Kontaktebenen zur Aufnahme von Adressen
und Datenkanälen der drei Rechner aufweist, sowie zwei Gruppen von in ihrer Lage
zueinander fixierten Schaltarmen, von denen jede Gruppe auf jedem Schritt des Drehschalters
die Adressen-und Datenkanäle von zwei verschiedenen der drei Rechner durchschaltet.
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Eine bevorzugte Ausbildung besteht darin, daß als mehrschrittiger
Drehschalter mehrere integrierte elektronische Multiplexschaltungen verwendet sind,
deren Eingänge die Kontaktebenen und deren Ausgänge die Schaltarme bilden, wobei
zur Erzielung der fixierten Lage der Schaltorgane zueinander gleichartige Steuereingänge
der Multiplexschaltungen parallelgeschaltet sind.
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Der besondere Vorteil beider Lösungen besteht in der überraschend
einfachen und sicheren Konzeption der Schalteinrichtung, so daß sichergestellt ist,
daß auf jeden Fall ein an den zweikanaligen Übertragungsweg angeschlossener Vergleicher
echte redundante Informationen erhält, die stets von zwei verschiedenen Rechnern
oder Mikrocomputern herrühren. Somit ist sichergestellt, daß beim Defekt einer der
beiden Informationsquellen ein
für den Vergleicher erkennbarer Fehler
eintritt, wodurch auf ein anderes, intaktes Datenverarbeitungspaar umgeschaltet
werden kann.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden nachstehend näher erläutert.
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Es zeigen: Figur 1 schematisch eine Schalteinrichtung in Form eines
mehrschrittigen Drehschalters und Figur 2 eine Schalteinrichtung unter Verwendung
von integrierten Multiplexschaltungen.
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Das Blockschaltbild nach Figur 1 zeigt schematisch ein Dreirechner-System
mit drei dieselben Informationenverarbeitenden Datenverarbeitungsanlagen DVA1, DVA2
und DVA3. Der Übersichtlichkeit halber sind, da es zur Erläuterung der Erfindung
unwesentlich ist, Einrichtungen, die für den Betrieb der drei Datenverarbeitungsanlagen
im Verbundsystem notwendig sind, und solche Einrichtungen, die zwischen dem zu steuernden
Prozeß und den Datenverarbeitungsanlagen DVA1 bis DVA3 liegen, nicht weiter dargestellt.
Als Koppelelement zwischen einer Verarbeitungseinheit VE und den drei Datenverarbeitungsanlagen
DVA1 bis DVA3 dient ein mehrschrittiger Drehschalter mit zwei fest zueinander fixierten
Schaltarmen S1 und S2, denen in jeweils einer Kontaktebene Schaltkontakte 811, S12
und S13 bzw. S21, S22 und S23 zugeordnet sind. Da zur vereinfachten Darstellung
angenommen ist, daß jede der Datenverarbeitungsanlagen DVA1 bis DVA3 nur einen einzigen
Ausgang hat, der zu gegebener Zeit mit der Verarbeitungseinrichtung VE verbunden
werden soll, konnte die Darstellung auf jeweils eine einzige Kontaktebene mit einem
einzigen zugeordneten Schaltarm reduziert werden. Für weitere Ausgänge
(nicht
dargestellt) jeder der drei Datenverarbeitungsanlagen DVA1 bis DVA3 können zusätzliche
Kontaktebenen mit jeweils zugeordneten Schaltarmen vorgesehen werden, wobei die
letzteren jeweils synchron mit den Schaltarmen S1 und S2 verstellbar sind. Zum wahlweisen
Durchschalten von jeweils zwei verschiedenen der drei Datenverarbeitungsanlagen
DVA1 bis DVA3 zur Verarbeitungseinrichtung VE ist die Datenverarbeitungsanlage DVA1
ausgangsseitig mit den Schaltkontakten 811 und S12 verbunden. Entsprechendes gilt
sinngemäß für die Datenverarbeitungsanlage DVA2 bezüglich der Schaltkontakte 813
und S22 und für die Datenverarbeitungsanlage DVA3 im Hinblick auf die beiden Schaltkontakte
821 und S23.
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Die Verarbeitungseinrichtung VE hat unter anderem eine Prüfschaltung
(nicht dargestellt), die in der Lage ist, zu prüfen, ob die über die Schaltarme
S1 und S2 angebotenen Informationen übereinstimmend sind. Ist dies nicht der Fall,
werden zwei andere der drei dieselben Informationen verarbeitenden Datenverarbeitungsanlagen
DVA1 bis DVA3 durchverbunden. Zu dem Zweck dient eine durch die strichpunktierte
Linie L1 angedeutete Steuerung für die Schaltarme S1 und S2.
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Bei einer anderen Ausführungsform könnte die Steuerung der Schaltarme
S1 und S2 auch durch Signale der Datenverarbeitungsanlagen DVA1 bis DVA3 erfolgen.
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Beim Blockschaltbild nach Figur 2 wird ebenfalls angenommen, daß innerhalb
eines Dreirechner-Systems von drei dieselben Informationen verarbeitenden Datenverarbeitungsanlagen
Dl, D2 und D3 zwei verschiedene mit der Verarbeitungseinrichtung VE verbunden werden
sollen.
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Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach-Figur 1 weist jede der drei
Datenverarbeitungsanlagen D1 bis D3 vier Ausgänge auf, und zwar die Datenverarbeitungsanlage
D1
die Ausgänge D10, DII, D12 und D13, die Datenverarbeitungsanlage
D2 die Ausgänge D20, D21, D22 und D23 und schließlich die dritte Datenverarbeitungsanlage
D3 die Ausgänge D3D, D31, D32 und D33. Jeweils gleichartige Ausgänge, also D10,
D20 und D30 der Datenverarbeitungsanlagen führen im ordnungsgerechten Betrieb dieselben
Informationen, also Adressen- oder Datenbits. Als Schalteinrichtung zum Verbinden
von jeweils zwei der drei Datenverarbeitungsanlagen D1 bis D3 mit der Verarbeitungseinrichtung
VE dienen mehrere integrierte elektronische Multiplexschaltungen, die in zwei verschiedene
Gruppen aufgeteilt einerseits mit MRA1, MRA2 und andererseits mit MRB1 und MRB2
bezeichnet sind.
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Entsprechend der Anzahl von vier Ausgängen je Datenverarbeitungsanlage
D1 bzw. D2 oder D3 stellt jede Gruppe der Multiplexschaltungen MRA1 und MRA2 bzw.
MRB1 und MRB2 mit ihren vier mal vier Eingängen praktisch die Kontaktebenen eines
mehrschrittigen Schalters dar.
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Da es sich bei den Multiplexschaltungen um handelsübliche Bausteine
handelt, bei denen pro Baustein zwei mal vier Eingänge zur Verfügung stehen, von
denen jedoch nur zwei mal drei Eingänge für den vorliegenden Anwendungsfall benötigt
werden, sind bei der Multiplexschaltung MRA1 die Eingänge EAl1 und EA12 nicht beschaltet.
Dies gilt sinngemäß auch für die Eingänge EA21, EA22, EB11, EB12, EB21 und EB22
der anderen Multiplexschaltungen MRA2, MRB1 und MRB2. Die nicht beschalteten Eingänge
EA11, EA12, EA21, EA22, EB11, EB12, EB21 und EB22 können zur Aufnahme von speziellen
Signalen dienen, die eine Prüfung bzw. Kontrolle der Bausteine gestatten. Im einfachsten
Fall können die bisher nicht beschalteten Eingänge EA11 bis EA22 auf tiefes Versorgungspotential
und die bisher nicht benutzten Eingänge EB11 bis EB22 auf konstant hohes Versorgungspotential
gelegt werden.
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Zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung sind die Verbindungslinien
zwischen den einzelnen Ausgängen der drei Datenverarbeitungsanlagen D1, D2 und D3
und den Eingängen der Multiplexschaltungen MRA1, MRA2, MRB1 und MRB2 nicht gezeichnet,
sondern an die Eingänge dieser Multiplexschaltungen sind die Bezugszeichen derjenigen
Ausgänge der drei Datenverarbeitungsanlagen D1 bis D3 geschrieben, mit denen eine
galvanische Verbindung bestehen soll.
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Die Ausgänge All, A12, A21 und A22 der in der einen Gruppe vorgesehenen
Multiplexschaltungen MRAl und MRA2 bilden einen gemeinsamen Übertragungskanal A,
der in die Verarbeitungseinrichtung VE führt. Entsprechendes gilt sinngemäß für
die andere Gruppe von Multiplexschaltungen MRB1 und MRB2 bezüglich der Ausgänge
B11, B12, B21 und B22 hinsichtlich des Ubertragungskanales B.
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Da die Steuereingänge EA1, EA2, EB1 und EB2 der vier Multiplexschaltungen
MRA1, MRA2, MRB1 und MRB2 parallelgeschaltet und über eine gemeinsame Steuerleitung
SLG mit der Verarbeitungseinrichtung VE verbunden sind, erfolgt bei entsprechenden
Steuerkennzeichen für alle vier Multiplexschaltungen MRA1 bis MRB2 eine synchrone
gleichartige Steuerung zur Verbindung der Ein- und Ausgänge. In der dargestellten
Schaltlage sind somit die Ausgänge All, A12, A21 bzw. A22 mit denjenigen Eingängen
der Multiplexschaltungen verbunden, an welche die Ausgänge D10, D11, D12 und D13
der Datenverarbeitungsanlage D1 angeschlossen sind. Entsprechendes gilt sinngemäß
für die Ausgänge B11, B12, B21 und B22 der Multiplexschaltungen MRB1 und MRB2, die
in der vorliegenden Schaltlage Informationen der Datenverarbeitungsanlage D3 übertragen.
Damit ist klar, daß in der dargestellten momentanen Schaltlage der Multiplexschaltungen
MRA1 bis MRB2 die Verarbeitungseinrichtung VE über die beiden
Übertragungskanäle
A und B Informationen von zwei verschiedenen der drei dieselben Informationen verarbeitenden
Datenverarbeitungsanlagen DI, D2 bzw. D3 erhält.
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Wenn beispielsweise aufgrund eines anderen Steuerkennzeichens über
die Steuerleitung SLG die Multiplexschaltungen gleichzeitig und gleichartig so gesteuert
werden, daß eine Verbindung des jeweiligen Ausganges, z.B.
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All, mit dem jeweils zweiten Eingang von oben erfolgt, werden Informationen
von den beiden Datenverarbeitungsanlagen D1 und D2 übertragen. In der noch nicht
erwähnten dritten Schaltstellung der Multiplexschaltungen sind dagegen die Datenverarbeitungsanlagen
D2 und D3 mit der Verarbeitungseinrichtung VE verbunden. Es ist also gewährleistet,
daß bei allen möglichen über die Steuerleitung SLG gegebenen Auswahlkriterien grundsätzlich
stets zwei verschiedene der drei Datenverarbeitungsanlagen D1 bis D3 auf die Übertragungskanäle
A und B geschaltet werden, so daß in der Verarbeitungseinrichtung VE u.a. eine sinnvolle
Prüfung auf Übereinstimmung der jeweils paarweise zugeführten Informationen erfolgen
kann.
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2 Figuren 2 Patentansprüche