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Rechnergesteuertes Stellwerk
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Die Erfindung betrifft ein rechnergesteuertes Stellwerk nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Der Einsatz von elektronischen Rechnern in Stellwerken bietet gegenüber
einer konventionellen festverdrahteten Relais-Ansteuerung durch die freie Programmierbarkeit
und die Verarbeitung großer Datenmengen eine wesentlich flexiblere Anpassung an
die betrieblichen Erfordernisse, Sonderfälle und unterschiedlichen Kundenanforderungen.
Darüber hinaus ermöglicht das Rechnersystem zusätzliche sicherungstechnische Aufgaben
zu übernehmen, so daß der Mensch im Vergleich mit der herkömmlichen Stellwerktechnik
von Sicherheitsverantwortung weiter entlastet werden kann. Er braucht dann nur noch
Ersatzhandlungen oder Hilfshandlungen vorzunehmen, auf die er sich besser konzentrieren
kann.
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Das rechnergesteuerte Stellwerk übernimmt das Eintellen, überwachen
und Sichern von Fahrwegen (Fahrwegelemente) so wie die Ortung der Züge. Das rechnergesteuerte
Stellwerk muß nach dem Prinzip der signal technischen Sicherheit arbeiten,
d.h.
bei eventuell auftretenden Fehlern muß der Prozeß in einen für Menschen und Material
ungefährlichen Zustand übergeführt werden. Das Stellwerk muß dabei so aufgebaut
sein, daß eine hohe Verfügbarkeit erreicht wird.
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Dies läßt sich dadurch erreichen, daß es modular strukturiert wird.
Dadurch ist es möglich, das gesamte rechnergesteuerte Stellwerk je nach betrieblichen
Bedingungen dezentral aufzubauen.
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so daß der Stellwerksbereich flexibel und nicht räumlich begrenzt
ist. Um eine hohe Zuverlässigkeit zu erreichen, werden im Peripherieteil elektromechanische
Schaltmittel weitgehend durch elektronische Bauelemente ersetzt.
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Es ist bereits ein rechnergesteuertes Stellwerk mit einer Bedieneinrichtung
und einem Steuerteil, von dem aus die Ansteuerung der Elemente der zugehörigen Außenanlage
über elektromechanische Schaltmittel vorgenommen wird, wobei Stellkommandos nur
ausgeführt werden, wenn diese in zwei voneinander unabhängigen Prozessen erarbeitet
wurden, bekannt, bei dem der Steuerteil in Funktionsbaugruppen aufgeteilt ist, welche
einzelne Stellwerksfunktionen oder Gruppen von Stellwerksfunktionen wahrnehmen,
bei dem jede Funktionsbaugruppe ein unabhängiges, in sich sicheres, zwei Einzelrechner,
vorzugsweise Mikrorechner aufweisendes Rechnersystem enthält, und bei dem ein signaltechnisch
sicherer, aus elektromechanischen Schaltmitteln aufgebauter Speicher vorhanden ist,
zu dem die Rechner der Funktionsbaugruppen Zugriff haben (DE-OS 29 25 169). Dieses
rechnergesteuerte Stellwerk hat jedoch neben anderem den Nachteil, daß sichernde
und steuernde Funktionen nicht getrennt werden können. Außerdem ist bei Ausfall
eines Teilsystems ein sicherer Weiterbetrieb kaum möglich.
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Die Aufgabe besteht daher darin, ein rechnergesteuertes Stellwerk
mit einer Bedieneinrichtung, einer Anzeige und
einem Meldebild sowie
einem Zentralteil, von dem aus die AnC:teuerung des Peripherieteils erfolgt zu schaffen,
das modular und stufenweise aufgebaut werden kann und mehrere Rückfall ebenen besitzt,
in denen es eingeschränkt betriebsfähig bleibt. Die Aufgabe wird nach der Erfindung
durch die in den Patentansprüchen angegebenen Maßnahmen gelöst.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert.
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In Figur 1 ist die Gerätekonfiguration der Innenanlage des rechnergesteuerten
Stellwerks dargestellt. Figur 2 zeigt den Aufbau eines sicheren Rechners.
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Das rechnergesteuerte Stellwerk nach der Erfindung ist in die drei
Funktionsteile Bedienungs- und Anzeigeteil, Zentralteil und Peripherieteil aufgeteilt.
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Der Bedienungs- und Anzeigeteil dient dem Fahrdienstleiter zur sicheren
Eingabe von Kommandos und zur sicheren Anzeige des Prozesses auf einem Monitor oder
einer Stelltischtafel. Außerdem werden mit den vorhandenen Druckern DR I und DR
II registrierpflichtige Eingaben festgehalten, das Zugmeldebuch geführt und andere
Stör- bzw. Fehlermeldungen (z.B. Bedienfehler) aufgezeichnet. Dabei erleichtert
eine sogenannte Bedienerführung die Reihenfolge der richtigen Eingaben. Der Bedien-
und Anzeigeteil ist räumlich absetzbar.
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Die Eingaben können über Nummern, Stellpult, Stell tisch oder alphanumerische
Tastatur eingegeben werden, wobei die Übertragung zum Zentral teil durch Datenübertragung
erfolgt.
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Für die Hilfshandlungen stehen eine Kommandofreigabetaste KF und eine
Löschtaste LT zur Verfügung. Nach der Eingabe des
Hilfskommandos
und Kontrolle des Befehls durch Augenschein auf dem Monitor, durch Anzeige oder
Drucker wird das Kommando freigegeben oder gegebenenfalls gelöscht.
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Dor Zentral teil umfaßt die logische Bearbeitung der Eingaben, die
vom Bedienteil, von der Zuglenkung oder anderen Funktionsteilen kommen. In ihm erfolgt
die logische Bildung der sich daraus ergebenen Fahrstraßen, die Funktion des Zentralblockes
und die Zustandsführung des Prozesses.
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Im Zentral teil wird dabei zwischen sicheren und nicht sicheren Aufgaben
getrennt, d.h. die einzelnen Aufgaben sind bestimmten sicheren bzw. nicht sicheren
Rechnern zugeordnet.
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Dies gewährleistet eine schnelle parallele Bearbeitung der Daten.
Die einzelnen Rechnersysteme können je nach betrieblicher Erfordernis und je nach
Komfort der Rückfallebenen mehr oder weniger redundant aufgebaut sein.
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Ein sicherer Rechner für Kommandobehandlung SIRE-KO empfängt und entschlüsselt
die Kommandos des Fahrdienstleitersund/oder der Fernsteuerzentrale.-Die Einzelbedienung
von Prozeßelementen gibt der sichere Rechner für Kommandobehandlung direkt an den
Peripherieteil weiter. Dem sicheren Rechner für Kommandobehandlung SIRE-KO obliegt
die Tastendekodierung, die Tastenüberwachung, die Zeitüberwachung, die Kommandoentschlüsselung,
die Plausibilitätsprüfung, die Zulässigkeitsprüfung, die Kommandoweiterleitung und
die Ausgaben an den sicheren Rechner für Anzeige und Dokumentation SIRE-AD.
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Fahrstr aßen anforderungen gelangen zu einem Mikrorechner für Fahrstraßenanforderung
MIRE-ANF. Diesem obliegt ferner das Speichern von Fahrstraßenkommandos und die sequentielle
Abarbeitung, ferner die Auswahl der Fahrstraße, das Führen von Fahrstraßenlisten,
die Meldungen der Zustände der Außenelemente, die Durchführbarkeitsprüfung, die
WeStergabe-oder
das Verhindern der Fahrstraßenbildung sowie eine
eventuelle Mißerfolgsmeldung. Außerdem erhält der Mikrorechner für Fahrstraßenanforderung
MIRE-ANF Kommandos von einem Mikrorechner für Zugverfolgung und Zuglenkung MIRE-Z.
Dieser führt die Zuglaufverfolgung durch und ermittelt daraus mit Hilfe von Fahrplandaten
die entsprechenden Kommandos.
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Nach positivem Ausgang der Durchführbarkeitsprüfung ermittelt ein
sicherer Rechner für Fahrstraßenbildung SIRE-BIF nach der Zulässigkeitsprüfung die
entsprechenden sicheren Kommandos für den Peripherieteil. Ihm obliegt daher die
Zulässigkeitsprüfung bezüglich der Fahrstraße und des Flankenschutzes, ferner die
Signalbegriffswahl, die Zuordnung des Vorsignals, die Ausgabe von Sollzuständen
an Peripherierechner bezüglich Weichen und Signale, das Prüfen von Zugstraßenbedingungen,
der Verschluß, die Festlegung und über gabe der logischen Zustände an einen sicheren
Rechner für Zustandsführung SIRE-ZU, ferner die Systemfehlerbehandlung und die Einbeziehung
der Bahnübergangssicherung.
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Der sichere Rechner für Zustandsführung SIRE-ZU hat die Aufgabe Stammdaten
zu führen, wie z.B. das Bahnhofsmodell, den Lageplan, Fahrstraßen-, Rangier- und
Straßenlisten, ferner die Zuordnung der Elemente zu Fahrstraßen und Sollagen. In
ihm werden die Zustandsdaten für Weichen, Signale, Gleisbelegungen und logische
Zustände aktualisiert, ferner führt er noch die Systemfehlerbehandlung durch.
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Der sichere Rechner für Zustandsführung SIRE-ZU ist mit dem sicheren
Rechner für Anzeige und Dokumentation SIRE-AD verbunden, in dem die Zustandsumsetzung
der Signale an Anzeigen auf dem Stell tisch oder dem Monitor, ferner die Drukkerausgaen,
die Drucktexterzeugung und die Systemfehlerbehandlung erfolgen.
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Über den sicheren Rechner für Fahrstraßenbildung SIRE-BIF st der sichere
Rechner für Zustandsführung SIRE-ZU mit einem sicheren Rechner für Fahrstraßenauflösung
SIRE-AUF verbunden. Dieser übernimmt ferner Kommandos vom sicheren Rechner für Kommandobehandlung
SIRE-KO. Ihm obliegt die Zulässigkeitsprüfung, Fahrstraßen-, D-Weg-, Flankenschutzauflösung,
die Behandlung der Zentralblocklogik (Ermittlung des Signalhaltfalls u.a.), Ausgabe
von Sollzuständen an Peripherierechner (Signalhaltfall), die Übergabe der logischen
Zustände an den sicheren Rechner für Zustandsführung SIRE-ZU (Auflösung) sowie die
Systemfehlerbehandlung.
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Der Mikrorechner für Fahrstraßenanforderung MIRE-ANF kann aufgeteilt
werden in einen Mikrorechner für Zugstraßen und einen Mikrorechner für Rangierstraßen.
Jeder gibt seine Daten an sichere Rechner für Zugstraßen bzw. für Rangierstrassen.
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Für rechnergestützte Zugüberwachung RZÜ und Zugnummernmeldeanlagen
ZN ist am Mikrorechner für Zugverfolgung und Zuglenkung MIRE-Z eine Schnittstelle
vorhanden, damit Daten mit Nachbaranlagen ausgetauscht werden können. Linienzugbeeinflussung
LZB und Nachbaranlagen korrespondieren über Schnittstellen am sicheren Rechner für
Zustandsführung SIRE-ZU.
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Eine weitere Schnittstelle übermittelt Meldungen an eine Fernsteuerzentrale
FSZ.
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Der sichere Rechner für Kommandobehandlung SIRE-KO enthält je eine
Schnittstelle für Linienzugbeeinflussung LZB und Fernsteuerzentrale FSZ, damit von
beiden Systemen Fahrstrassenanforderungen an das elektronische Stellwerk übermittelt
werden können.
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Der Zentral teil steht mit dem Peripherieteil über eine oder mehrere
Ringleitungen in Verbindung. Diese leiten Daten
oder Energie weiter.
Sie können entweder konventionelle Kabel oder Lichtleitfasern sein.
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Der Peripherieteil enthält mehrere signaltechnisch sichere Rechnersysteme.
Ein sicherer Rechner für Signal steuerung SIRE-SIG dient zum Empfang der Signalnummer,
dem Soll-Ist-Vergleich, der Ansteuerllnq der Signale, der Signalüberwachung, der
Störungsmeldung, der Rückmeldung der Istlage, der Start-Normierung und der Systemfehlerbehandlung.
An ihn ist eine Anpaßschaltung für Signale AN-SIG angeschlossen.
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Ein sicherer Rechner für Weichensteuerung SIRE-WE dient dem Empfang
der Weichennummer, dem Soll-Ist-Vergleich, der Ansteuerung der Weichen, der Weichenlaufüberwachung,
der Endlagenüberwachung, der Auffahrüberwachung, der Aderüberwachung, dem automatischen
Reversieren, der Weichenlaufkette, der Rückmeldung der Istlage und der Störmeldung.
Der sichere Rechner für Weichensteuerung SIRE-WE ist mit einer Anpaßschaltung für
Weichen AN-WE verbunden.
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Ein sicherer Rechner für Gleisabschnittsmeldung SIRE-GL dient für
die Freimeldung und Beigkmeldung für Überwachung, Grundstellung, Achszahlfeststellung,
Zugschlußüberwachung und Zuglängenfeststellung. Er ist mit einer Anpaßschaltung
für Gleiabschnittsmeldung AN-GL verbunden.
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An die Rings itung sind ferner sichere Rechner für Bahnüberwegsicherung
SIRE-BÜ mit Anpaßschaltung Båhnüberwegsicherung AN-BÜ sowie ein sicherer Rechner
für Selbstblock SIRE-SB mit einer Anpaßschaltung für Selbstblock AN-SB angeschlossen.
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Jedes Rechnersystem des Peripherieteils enthält je nach Projektierung
die Ansteuerung eines oder mehrerer Außenelemente.
Durch diese
dezentrale Anordnung und durch Redundanz ist eine hohe Verfügbarkeit des Gesamtsystems
gegeben.
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Das rechnergesteuerte Stellwerk kann mehrere Rückfall ebenen besitzen,
d.h., daß beim Ausfall eines oder mehrerer Rechner das Stellwerk noch eingeschränkt
betriebsfähig bleibt.
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In Figur 2 ist der Aufbau eines sicheren 2 aus 3-Rechners zu ersehen.
Er besteht aus mehreren Mikrorechnern MIRE I, MIRE II und MIRE III, die je an eine
2 aus 3-Majoritätsschaltung angeschlossen sind. Diese steht mit einer Fehlerauswertung
in Verbindung, die wiederum an die Mikrorechner angeschlossen ist und eine Fehlermeldung
abgeben kann. Die Signale gelangen über eine Eingabe auf einen Verteiler und von
diesem zu den Mikrorechnern MIRE I, MIRE II und MIRE III. Von der Majoritätsschaltung
werden die Signale über eine Ausgabe an den Prozeß abgegeben.
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L e g e n d e zu Fig. 1 Sicherer Rechner (Mikrocomputer mit Fail-Safe-Verhalten
Mikrocomputer ohne Sicherheitsaufgaben Elektronik mit Sicherheitsaufgaben Relaistechnik
mit Sicherheitsaufgaben (Fail-Safe-Verhalten) Elektromechanik mit Sicherheitsaufgaben
(Verfahrenssicherheit) Elektrornechanik ohne Sicherheitsaufgaben Option Randtechniken
MT/LU
Melde tafel oder Lupe ET Eingabetastatur EKA Eingabekontrollanzeige KF Kommandofreigabetaste
LT Löschtaste DR I Kontrolldrucker (ev. Ersetzen des Zugmeldebuches) DR II Störungs-
und Dokumentationsdrucker SIRE-AD Rechner: Anzeige und Dokumentation MIRE-Z Rechner:
ZLV und ZL SIRE-KO Rechner: Kommandobehandlung HIRE-ANF Rechner: Anforderung Fahrstraße
SIRE-ZU Rechner: Zustandsführung SIRE-BIF Rechner: Bildung Fahrstraße SIRE-AUF Rechner:
Auflösung Fahrstraße SIREtSIG Rechner: Signal steuerung sIRE-wE Rechner: Weichensteuerung
SIRE-GL Rechner: Gleisabschnittsmeldung SIRE-SB Rechner: Selbstblock SIRE-BÜ Rechner:
Bahnüberwegsicherung AN-SIG Anpaßschaltung: Signale AN-WE Anpaßschaltung: Weichen
AN-GL Anpaßschaltung: Gleisabschnittsmeldung AN-SB Anpaßschaltung: Selbstblock AN-BÜ
Anpaßschaltung: Bahnüberwegsicherung
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