DE3010803C2 - Schalteinrichtung für ein Dreirechner-System in Eisenbahnanlagen - Google Patents

Description

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.

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 Berücksichtigung der jeweils besonderen Gegebenheiten wirtschaftlich zu bewältigen. Nun ist es jedoch auf der anderen Seite nicht ohne weiteres möglich, umfangreiche Datenverarbeitungsanlagen oder auch Mikrocomputer auf dem Gebiete des Eisenbahnsicherungswesens anzuwenden, da die genannten Geräte einzeln nicht den hohen Anforderungen bezüglich der Sicherheit und Zuverlässigkeit im Bahnbetrieb gerecht werden. Sicher und zuverlässig arbeiten bedeutet im Hinblick auf die Eisenbahnsicherungstechnik, daß die für die Prozeßsteuerung 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.

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 Verfugung steht, die den Betrieb dann weiter aufrechterhalten 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 Dreirec'iner-System, welches im Normalbetrieb mit drei paralle' arbeitenden Datenverarbeitungsanlagen bestückt ist. Wenn von einem derartigen Dreirechner-System eine Datenverarbeitungsanlage ausfällt, liegt immer noch ein redundantes System 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 der DE-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 Übereinstimmung zu prüfen und schließlich Steuerkennzeichen auszulösen, die zum Durchschalten einer einzigen der drei ordnungsgerecht arbeitenden Datenverarbeitungsanlagen zu ermöglichen. Mit einer derartigen Einrichtung ist es jedoch nicht ohne weiteres möglich, die Informationen zweier Datenverarbeitungsanlagen gleichzeitig an diese Informationen weiterverarbeitenden Einrichtungen durchzuschalten.

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.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Auswahl von jeweils zwei der drei Rechner die Schalteinrichtung in der Art eines dreischrittigen Drehschalters aufgebaut ist, der pro Ausgangssignal jedes Rechners zwei Kontaktebenen zur Aufnahme von Adressen- und Datenkanälen der drei Rechner aufweist, sowie pro Ausgang eine Gruppe von jeweils zwei in ihrer Lage zueinander fixierten Schaltarmen, die auf jedem Schritt des Drehschalters die Adressen- und Datenkanäle von zwei verschiedenen der drei Rechner durchschaltet.

Eine bevorzugte Ausbildung besteht darin, daß als dreischrittiger Drehschalter mehrere integrierte elektronische Multiplexschaltungen verwendet sind, deren Eingänge den Kontaktebenen und deren Ausgänge den Schaltarmen des Drehschalters entsprechen, wobei zur Erzielung der fixierten Lage der Schaltarme zueinander gleichartige Steuereingänge der Multiplexschaltungen parallelgeschaltet sind.

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 erkennba-

rer Fehler eintritt, wodurch auf ein anderes, intaktes Datenverarbeitungspaar umgeschaltet werden kann.

Zwei Ausführungsbeispieie der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Schalteinrichtung in Form eines dreischrittigen Drehschalters und

F i g. 2 eine Schalteinrichtung unter Verwendung von integrierten Multiplexschaltungen.

Das Blockschaltbild nach F i g. 1 zeigt schematisch ein Dreirechner-System mit drei dieselben Informationen verarbeitenden Datenverarbeitungsanlagen DVA 1, DVA 2 und DVAZ. 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 DVA 1 bis DVA 3 liegen, nicht weiter dargestellt. Als Koppelelement zwischen einer Verarbeitungseinheit V£und den drei Datenverarbeitungsanlagen DVA 1 bis DVA 3 dient ein dreischrittiger Drehschalter mit zwei fest zueinander fixierten Schaltarmen 51 und 52, denen in jeweils einer Kontaktebene Schaltkontakte 511, 512 und 513 bzw. 521, 522 und 523 zugeordnet sind. Da zur vereinfachten Darstellung angenommen ist, daß jede der Datenverarbeitungsanlagen DVA 1 bis DVA 3 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 DVA 1 bis DVA 3 können zusätzliche Kontaktebenen mit jeweils zugeordneten Schaltarmen vorgesehen werden, wobei die letzteren jeweils synchron mit den Schaltarmen 51 und 52 verstellbar sind. Zum wahlweisen Durchschalten von jeweils zwei verschiedenen der drei Datenverarbeitungsanlagen DVA 1 bis DVA 3 zur Verarbeitungseinrichtung VE ist die Datenverarbeitungsanlage DVA 1 ausgangsseitig mit den Schaltkontakten 511 und 512 verbunden. Entsprechendes gilt sinngemäß für die Datenverarbeitungsanlage DVA 2 bezüglich der Schaltkontakte 513 und 522 und für die Datenverarbeitungsanlage DVA3 im Hinblick auf die beiden Schaltkontakte 5 21 und 523.

Die Verarbeitungseinrichtung V£hat unter anderem eine Prüfschaltung (nicht dargestellt), die in der Lage ist, zu prüfen, ob die über die Schaltarme 51 und 52 angebotenen Informationen übereinstimmend sind. 1st dies nicht der Fall, werden zwei andere der drei dieselben Informationen verarbeitenden Datenverarbeitungsanlagen DVA 1 bis DVA 3 durchverbunden. Zu dem Zweck dient eine durch die strichpunktierte Linie LX angedeutete Steuerung für die Schaltarme 51 und 52.

Bei einer anderen Ausführungsform könnte die Steuerung der Schaltarme 51 und 52 auch durch Signale der Datenverarbeitungsanlagen DVA1 bis DVA 3 erfolgen.

Beim Blockschaltbild nach Fig. 2 wird ebenfalls angenommen, daß innerhalb eines Dreirechner-Systems von drei dieselben Informationen verarbeitenden Datenverarbeitungsanlagen Dl, D 2 und D3 zwei verschiedene mit der Verarbeitungseinrichtung VE verbunden werden sollen. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 weist jede der drei Datenverarbeitungsanlagen Di bis D3 vier Ausgänge auf, und zwar die Datenverarbeitungsanlage Di, die Ausgänge D 10, D 11, D 12 und D 13, die Datenverarbeitungsanlage D 2 die Ausgänge Z>20, D 21, D 22 und D 23 und schließlich die dritte Datenverarbeitungsanlage D3 die Ausgänge D30, D31, D 32 und D33. Jeweils gleichartige Ausgänge, also D 10, D 20 und D 30 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 V£dienen mehrere integrierte elektronische Multiplexschaltungen, die in zwei verschiedene Gruppen aufgeteilt einerseits mit MRA 1, MRA 2 und andererseits mit MRBi und MRB 2 bezeichnet sind. Entsprechend der Anzahl von vier Ausgängen je Datenverarbeitungsanlage Dl bzw. D 2 oder D 3 stellt jede Gruppe der Multiplexschaltungen MRA 1 und MRA 2 bzw. MRB 1 und MRB 2 mit ihren vier mal vier Eingängen praktisch die Kontaktebenen eines dreischrittigen Schalters dar. 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 MRA 1 die Eingänge EA 11 und EA 12 nicht beschaltet. Dies gilt sinngemäß auch für die Eingänge EA 21, EA 22, £511, £512, EB2i und EB22 der anderen Multiplexschaltungen MRA 2, MRBi und MRB 2. Die nicht beschalteten Eingänge £-4 11, £/4 12, £-4 21, EA 22, £511, £512, £521 und £522 können zur Aufnahme von speziellen Signalen dienen, die eine Prüfung bzw. Kontrolle der Bausteine gestatten. Im einfachsten Fall können die bisher nicht beschalteten Eingänge £4 11 bis EA 22 auf tiefes Versorgungspotential und die bisher nicht benutzten Eingänge £5 11 und £522 auf konstant hohes Versorgungspotential gelegt werden.

Zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung sind die Verbindungslinien zwischen den einzelnen Ausgängen der drei Datenverarbeitungsanlagen Dl, D2 und D3 und den Eingängen der Multiplexschaltungen MRAi, MRA 2, MRBi und MRB 2 nicht gezeichnet, sondern an die Eingänge dieser Multiplexschaltungen sind die Bezugszeichen derjenigen Ausgänge der drei Datenverarbeitungsanlagen Dl bis D3 geschrieben, mit denen eine galvanische Verbindung bestehensoll.

Die Ausgänge A 11, A 12, A 21 und A 22 der in der einen Gruppe vorgesehenen Multiplexschaltungen MRA 1 und MRA 2 bilden einen gemeinsamen Übertragungskanal A, der in die Verarbeitungseinrichtung VE führt. Entsprechendes gilt sinngemäß für die andere Gruppe von Multiplexschaltungen MRBi und MRB 2 bezüglich der Ausgänge 511, ßl2, 521 und 522 hinsichtlich des Übertragungskanales B. Da die Steuereingänge EAi, EA2, EBi und £52 der vier Multiplexschaltungen MRA1, MRA 2, MRB1 und MRB 2 parallelgeschaltet und über eine gemeinsame Steuerleitung 5LG mit der Verarbeitungseinrichtung VE verbunden sind, erfolgt bei entsprechenden Steuerkennzeichen für alle vier Multiplexschaltungen MRA 1 bis MRB 2 eine synchrone gleichartige Steuerung zur Verbindung der Ein- und Ausgänge. In der dargestellten Schaltlage sind somit die Ausgänge A 11, A 12, A 21 bzw. A 22 mit denjenigen Eingängen der Multiplexschaltungen verbunden, an welche die Ausgänge D 10, DIl, D 12 und D 13 der Datenverarbeitungsanlage D 1 angeschlossen sind. Entsprechendes gilt sinngemäß für

die Ausgänge S 11, β 12, B2i und B22 der Multiplexschaltungen MRB 1 und MRB 2, die in der vorliegenden Schaltlage Informationen der Datenverarbeitungsanlage D 3 übertragen. Damit ist klar, daß in der dargestellten momentanen Schaltlage der Multiplexschaltungen MRA 1 bis MRB 2 die Verarbeitungseinrichtung Vfüber die beiden Übertragungskanäle A und B Informationen von zwei verschiedenen der drei dieselben Informationen verarbeitenden Datenverarbeitungsanlagen D1, D 2 bzw. D 3 erhält.

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. A 11, mit dem jeweils zweiten Eingang von oben erfolgt, werden Informationen von den beiden Datenverarbeitungsanlagen D\ und D 2 übertragen. In der noch nicht erwähnten dritten Schaltstellung der Multiplexschaltungen sind dagegen die Datenverarbeitungsanlagen D2 und D 3 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 Di bis D 3 auf die Übertragungskanäle A und B geschaltet werden, so daß in der Verärbeitungseinrichtung VZT u. a. eine sinnvolle Prüfung auf Übereinstimmung der jeweils paarweise zugeführten Informationen erfolgen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schalteinrichtung für ein Dreirechner-System in Eisenbahnanlagen zum Verbinden einer vorgegebenen Anzahl der Rechner mit deren Informationen weiterverarbeitenden Einrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswahl von jeweils zwei der drei Rechner (DVA 1, DVA 2, DVA 3 in Fig. 1; D 1 bis D3in Fi g. 2)die Schalteinrichtung in der Art eines dreischrittigen Drehschalters aufgebaut ist, der pro Ausgangssignal jedes Rechners zwei Kontaktebenen (SIl bis 513 bzw. 521 bis 523 in Fig. 1) zur Aufnahme von Adressen- und Datenkanälen der drei Rechner aufweist, sowie pro Ausgang eine Gruppe von jeweils zwei in ihrer Lage zueinander fixierten Schaltarmen (Si, 52 in Fig. 1), die auf jedem Schritt des Drehschalters die Adressen- und Datenkanäle von zwei verschiedenen der drei Rechner durchschaltet.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als dreischrittiger Drehschalter mehrere integrierte elektronische Multiplexschaltungen (MRA 1, MRA 2, MRB 1, MRB 2) verwendet sind, deren Eingänge den Kontaktebenen und deren Ausgänge (A 11, A 12, A 21, A 22, B 11, B12. B 21, B 22) den Schaltarmen des Drehschalters entsprechen, wobei zur Erzielung der fixierten Lage der Schaltarme zueinander gleichartige Steuereingänge (EAX, EA 2, EBl, EB 2) der Multiplexschaltungen parallelgeschaltet sind (F i g. 2).