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Sichere Gleisfreimeldeeinrichtung
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Die erfindung betrifft eine sichere Gleisfreimeldeeinrichtung nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs le Die Gleise bei Eisenbahnen sind in eine Folge
von Gleis-und Weichenabschnitten unterteilt. Dies dient zur Sicherung des Zugbetriebes
und zum Sberwachen des Betriebsablaufs. Sie werden daraufhin überwacht, ob sie durch
Fahrzeuge besetzt oder frei sind. Die Gleisabschnitte werden vielfach durch Gleisstromkreise
überwacht. Ein Gleisstromkreis besteht aus einer Stromquelle als Sender, der über
die Fahrschienen eines Eisenbahngleises einen Empfänger speist. Befindet sich ein
Fahrzeug in einem Gleisabschnitt, so wird durch seine Achsen eine niederobige Verbindung
zwischen den Fahrschienen hergestellt.
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Dadurch gelangt kein Strom mehr In den Empfänger und der Gleisabschnitt
wird als besetzt gemeldet.
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Es gibt mehrere Möglichkeiten, einen Gleisstromkreis in einem Gleisabschnitt
zu schaffen. So kann ein Geisabschnitt gegenüber seinem Nachbarabschnitt dadurch
isoliert werden, dass in beide Fahrschienen Isolierstösse eingebaut werden. An den
Isolierstössen befinden sich dann Dlfferentialgleisdrosseln mit mehreren Wicklungen.
Zwei dieser ';icklungen, die in Reihe liegen, werden beiderseits der Isolierstösse
zwischen die Fahrschienen gelegt und mit ihnen verbunden. Eine weitere Wicklung
steht mit einem Sender in Verbindung, während eine weitere wicklung mit einem Empfänger
im benachbarten GleiE-i ^hnitt verbunden ist. Die aus je zwei Wicklungen bestehenen
Uberbrückungen zwischen den Fahrschienen
werden durch Mittelanzapfungen
zwischen den WIcklungen miteinander verbunden. Eine andere Möglichkeit besteht darin,
einen Gleisstromkreis nur einschienig zu isolieren, d.h., dass eine Fahrschiene
durchgehend verschweisst ist, während in der anderen Fahrschiene Isolierstösse eingebaut
sind. Auch eine Folge aus zweischienig und einschienig isolierten Gleisstromkreisen
kann angewendet werden, wobei die Differentialgleisdrossel beim uebergang von einem
zweischienig isolierten Gleisabschnitt zu einem einschienig isolierten Gleisabschnitt
derart abgewandelt wird, dass die Überbrückung durch zwei Wicklungen beim einschienig
isolierten Gleisstromkreis entfällt und die Mittenanzapfung beim zweischienig isolierten
Gleisstromkreis direkt auf eine durchgehend verschweisste Fahrschiene des einschienig
isolierten Gleisstromkreises geführt wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin,
ein Gleis mit durchgehend verschweissten Fahrschienen zu verwenden, wobei die Gleisabschnitte
durch elektrische Trennstösse gebildet werden.
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Es sind bereits Frequenzgleichstromkreise zur Frei- und Besetztmeldung
von Gleisabschnitten an durchgehend geschweisster Gleisen bekannt. Dabei können
die Isolierstösse durch elektrische Trennstösse ersetzt werden. Die Trennung benachbarter
Gleisabschnitte erfolgt durch die Wahl verschiedener Tonfrequenzen (Hans Dewald:
onfrequenz-Gleisstromkre-se" aus Signal und Draht, 71 (19?9), S. 994 bis 100). Derartige
Tonfrequenz-Gleisstromkreise erfordern jedoch einen hohen Aufwand und zeigen kein
Fail-safe-Verhalten. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass häufig Störungen
durch elektromagnetische Einflüsse auftreten.
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Die Aufgabe besteht daher darin, eine Gleisfreimeldeeinrichtung zu
schaffen, die sicher ist und möglichst störungsfrei das Orten von Zügen auf der
Strecke, das Verarbeiten von spezifischen Zugdaten, eine Zugschlussüberwacung und
eine
zusätzliche Plausibilitätskontrolle ermöglicht.
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Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch die in den Patentansprüchen
angegebenen Massnahmen gelöst.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeickmmg an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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Mikroprozessoren können in Systemen, die mit elektronischen Schienenkontakten
auf freien Strecken ausgerüstet sind, zur Erfassung von Gleisbelegungen (Achszählungen)
verwendet werden.
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Sie bieten über das Melden von "frei" oder "besetzt" die Erfassung
von zugspezifischen Daten: o Achszahl o Zuglänge/Nur bei Eingabe konstanter Betriebsparameter
o Geschwindigkeit o Beschleunigung/Verzögerung o Blockabschnitt frei/besetzt o Zugschlussüberwachung
Selbständige Korrektur des Zählergebnisses durch überprüfen der Nachbarabschnitte
o Richtungskriterium (Fahrtrichtung) Mit dieser Konzeption werden neue technische
Realisierungsmöglichkeiten für einen rationellen und automatisierten Eisenbahnbetrieb
eröffnet.
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Der Einsatz eines Mikrocomputers für die Zugdatenerfassung am elektronischen
Schienenkontakt ist von Vorteil, weil bei minimale Hardwareaufwand ein Grossteil
der zu realisierenden Funktionen per Software gelöst werden kann. Die Funktionen
gliedern sich wie folgt: a) Datenerfassung Zus tandserfassung am Schienenkontakt
D ) Datenverarbeitung Berechnung der zugspezifischen Daten Zuglänge (nur bei Eingabe
konstanter Betriebsparameter) Geschwindigkeit
Blockabschnitt "frei"/'2besetzt"
Zugschlussüberwachung Plausibilitätskontrolle, selbständige Korrektur des Zählergebnisses
durch Überprüfen der Zählergebnisse der Nachbarabschnitte Richtungskriterium Wie
in der Zeichnung dargestellt, wird eine Strecke 1 in Abschnitte A', A2', A..., An
eingeteilt. Die Abschnitte sind elektrisch gegeneinander isoliert. An den Enden
jedes Abschnitts sind Sender-Empfänger 2" , 2"2, ... 2n1 2n2 angeordnet. Von den
Sender-Empfängern werden Impulse über eine Anpassungsschaltung 3 an Zähler 4 gegeben.
Von dort gelangen sie in die Dateneingabe eines mindestens 2v2-Mikroprozessorsystems
5 (SEB-AE) und werden berechnet.
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Aus der Datenausgabe des Mikroprozessosystems werden die Ergebnisse
zum Gleisbild, zur Zustandsfuhrung und zum Monitor weitergeleitet.
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Das 2v2-Mikroprozessorsystem 5 ist eine signaltechnisch sichere Rechnerfunktionseinheit
und wird als sogenannter sicherer Einheitsbaustein SEB-AE in den dezentralen Aussenelementsteuerungen
eingesetzt. Diese arbeiten nach dem quasi-fail-safe-Prinzip und bestehen aus mindestens
zwei nicht sicheren Rechnerkanälen. Die Sicherheit beruht hierbei auf der Ausfall
offenbarung mittels Vergleich und der Dgnamisierung statischer Zustände. Wird ein
Ausfall erkannt, so wird der definierte signaltechnisch sichere Zustand eingenommen.
Für die Rechnerkanäle der SEB-AE werden weitestgehend die gleichen Mikrorechnerbaugruppen
eingesetzt wie bei den nicht sicheren Anwendungen. Diese werden ergänzt durch elektronische
ecM;fail-safe Baugruppen für die Funktionen Vergleich und für sichere Prozesseingaben
und -ausgaben, soweit diese gefordert werden und sich nicht durch gezielte Verfahren
günstiger realisieren lassen.
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Der SEB-AE der dezentralen Aussenelementsteuerung ist in
seinem
zentralen Teil einheitlich in Hard- und Software aufgebaut. Er enthält die komplette
Anwendersoftware der verschiedenen Aussenelemente. Er ist in der Lage, mehrere gleich-
oder andersartige Aussenelemente zu steuern. e nach den zu steuernden Aussenelementen
unterscheiden sich die Prozeßschnittstellen. Diese sind entsprechend den Aussenelementen
standardisiert und werden in separaten Baugruppenträgern eingebaut. Mittels einmal
festgelegter Aressierung erfolgt die Ansteuerung. Damit ist es möglich, äe nach
Anwendungsfall unterschiedliche Aussenelemente von einem weitgehena hard- und softwaremässig
gleichartigen SEB-AE zu steuern.
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Signalerzeugung und Signalaufbereitung findet in speziellen rerpheriebaugruppen
statt, die Schnittstellen zu einer sicheren Einheitsbaustein-Aussenelemente (SEB-AE)
sind stets einheitlich ausgeführt. Die an der Strecke befindliegen Sende- und Empfangseinrichtungen
sind nicht menr aber z T. grössere atfernungen mit jeweils separaten Kupferleitungen
an die Zentraleinrichtung des Stellwerks angeschlossen, sondern über kurze Stichleitungen
mit den in den Schalthausern installierten Geräten der Aussenelementsteuerung (SEB-AE)
verbunden. Diese Geräte wiederum verkehren mit den Geräten der Bereichssteuerstelle
über Fernwirkverbindungen mittels lichtleiter.
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Durch einen SEB-AE werden mehrere Gleisabschnitte überwacht. Die Daten
der Gleisfreimeldeeinrichtungen werden signaltechnisch sicher über parallele Digitaleingaben
in den SEB-AE eingelesen, verarbeitet, auf Plausibilität überwacht und zur Übertragung
an die Bereichssteuerstelle aufbereitet. Bei Verwendung von Achszählkreisen zählen
die Zähler die von den jchszählkreisen (Empfänger) abgegebenen Zählimpulse und der
SEB-AE bildet daraus signaltechnisch sicher die "Frei"- oder Belegt "Belegt"-Meldung.
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Wird in der Bereichssteuerstelle eine falsche Belegtmeldung erkannt
(Prüfung auf Plausibilität), so wird die Achszählung im SEB-AE per Kommando normiert.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, eine Achszahlgrunastellung als zählpflichtige
Hilfsbedienung durch den Fahrdienstleiter vornehmen zu lassen.
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Die für die Weichen vorhandenen Gleisabschnitte (Belegtmeldungen)
werden der jeweils zuständigen Weichensteuerung im SEB-AE zur Verarbeitung zugeführt.
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Die Vorteile der Erfindung bestehen in der vollelektronischen Verarbeitung
der Signale, die auf Plausibilität geprüft werden können. Darüber hinaus ist die
Einrichtung seh: wenig störanfällig.