DE3223779A1

DE3223779A1 - Fehlersichere adersparende lichtsignalsteuereinrichtung

Info

Publication number: DE3223779A1
Application number: DE19823223779
Authority: DE
Inventors: Harri Dipl.-Ing. Brauer; Alfred Ing.(Grad.) 1000 Berlin Lotz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1982-06-23
Filing date: 1982-06-23
Publication date: 1984-01-05
Also published as: DE3223779C2

Description

Fehlersichere adersparende Licktsignalsteuereinrichtung
Die Erfindung betrifft eine fehlersichere adersparende Lichtsignalsteuereinrichtung nach dem Oberbegriff des Pftentanspruchs.
Die Lichtsignale, beispielsweise auf den Strecken der Bundesbshn, bestehen aus den in einem Schirm untergebrachten Signallaternen oder Beuchtzeichen, passiven Frequenzfiltern, ggf. Stromwandlern, dem Mast mit Erdfuss und den Kabelarmaturen. Die z.Zt. verwandten Signalsteuerungen haben einen hohen Leistungsbedarf und sind sehr wartungsintensiv. Es werden mehrere Kabel adern gebraucht und die Signalsteuerung erlaubt nur einen räumlich begrenzten Einsatz bis maximal 6,5 km.
Die Aufgabe besteht darin, eine fehlersichere adersparende Lichtsignalsteuereinrichtung für mehrere Lichtsignale mit Haupt- und Nebenfaden zu schaffen unter Verwendung von mindestens einem 2v2-Mikroprozessorsystem, die über eine grosse Distanz einsetzbar ist und im Fehlerfalle Rotsignal auslöst. Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebenen Hassnahmen gelöst.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Fig. 1 zeigt in einer Ubersichtsschaltung die Ansteuerung und Oberwachung des Hauptsignals. In Fig. 2 ist ein über sichtsschaltbild mit Signalansteuerung dargestellt.
In der Beschreibung ist als Auführungsbeispiel die Lichtsignalcteuerung bei der Bundesbahn beschrieben.
Dort stehen Lichtsignale an der Strecke, die sogenannten Streckensignale, und an Bahnhöfen die Ein-und Ausfahrsignale. Zu unterscheiden sind Bahnhofssignale, Strecken-, Selbstblock- und Notsignale. Die Lichtsignale geben Auskunft über eingestellte Fahrstrassen, übermitteln Fahraufträge oder Haltebefehle oder lösen die Zwangsbremsung des Zuges beim Überfahren des Haltesignals durch eine Zugsicherungseinrichtung aus. Die Lichtsignalsteuereinrichtung 1 ist mit den Einrichtungen einer Bereichssteuerung über eine integrierte Fernwirkeinricntung verbunden und zwar über einen Kommandobus 3 und einen Meldebus 2.
Die Lichtsignalsteuerung besteht aus einem sicheren 2v2-Nikroprozessorsystem (Einheit sbaustein-Aussenelement SEB-AE), der Peripherie 4 und der Wberwachung 5 CFig. 1). Ferner besteht eine Verbindung zur Zugsicherung 6.
Das 2v2-Nikroprozessorsstem 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 Ausfalloffenbarung mittels Vergleich und der lynamisierung statischer Zustände. Wird ein Ausfall erkannt, so wird der definierte signaltechnisch sichere Zustand eingenommen.
Für die Rechnerkanäle dersSEB-AE werden weitestgehend die gleichen Mikrorecknerbaugruppen eingesetzt wie bei den nicht sicheren Anwendungen. Diese werden ergänzt durch elektronische echt faS-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.
Der SEB-AE der dezentralen Aussenelementsteuerung ist in seinem zentralen Teil einheitlich in Hard- und Soft-Ware aufgebaut. Er enthält die komplette Anwendersoftware der verschiedenen Aussenelemente. Er ist in der Lage, mehrere gleich- oder andersartige Aussenelemente zu steuern. Je nach den zu steuernden Aussenelementen unterscheiden sich die Prozeßschnittstellen. Diese sind entsprechend den Aussenelementen standardisiert1 und werden in separaten Baugruppenträgern eingebaut.
Mittels einmal festgelegter Adressierung erfolgt die Ansteuerung. Damit ist es möglich, je nach Anwendungsfall unterschiedliche Aussenelemente von einem weitgehend hard- und softwaremWssig gleichartigen SEB-AE zu steuern.
Durch einen SEB-AE können mehrere Lichtsignale gesteuert werden. Das Signalsteuerungssystem arbeitet aersparend auf der Basis einer Freguenzwahlachaltung.
Die Steuerung der Signallampen erfolgt vollelektronisch durch ein mindestens 2v2-Mikroprozessorsystem.
ts wird eine dem Signalbegriff zugeordnete Frequenz von einem Mikroprozessor eines Rechner'Kanals über eine einzige Signalleitung zum Lichtsignal geleitet, dort von Frequenzweichen 7 zu zugehörigen Signallampen 8 rHauptfaden) selektiert, über eine gemeinssme Rückfzhrungsleitung 9 der Lichtsignalsteuerung zugeführt urd signaltechnisch sicher die hhpfangsfrequenz mit der Sende frequenz sowie der Lampenstrom in den Verg eichern 12 überwacht. Bei nicht erfolgter Signalanschaltung des Hauptfadens der Signallamte bzw. nicht ausreichendem oder zu hohem Signallampenstrom wird über die gemeinsame Nebenfadenleitung 10 der Nebenfaden der Signallampe angesteuert und überwacht.
Lediglich für die Signallampen, die gemeinsam für einen Signalbegriff leuchten, sind Stromwandler 11 in die Rückführungsleitungen geschaltet, wodurch überwacht wird, ob beide (z.B. ge/gn) Signallampen Strom fuhren.
Eine Beheizung des Glases am Signal durch einen Heizwiderstand 13 ist vorgesehen, so dass eine Sichtbehinderung durch Schnee oder Eis vermieden wird. Damit die Signallaternen und Leuchtzeichen mit ihrer hohen Lichtleistung bei Dunkelheit nicht blenden, ist eine Zweistufenschaltung vorhanden.
Kurze Stichleitungen zwischen der Lichtsignalsteuerung im Schalthaus und dem Lichtsignal ermöglichen die Ansteuerung der Signale mit der gewünschten Spannung und Leistung.
Es werden maximal nur 3 Signalleitungen zum Anschalten und tberwachen des Signalbegriffs, einschliesslich der Geschwindigkeitsanzeige, benötigt. Zur Erhöhung der Sicherheit wird bei Ausfall des Hauptlampenfadens ein zweiter Faden (Nebenfaden) selbsttätig eingeschaltet.
Die Schaltanordnung für die Steuerung des Haupt- und des Nebenfadens erfolgt einkanalig, aber strikt durch die Rechnerkanäle I und II getrennt.
Durch die Aufteilung nach Baupt- und Nebenfaden (Fig. 2) wird die Verfügbarkeit des Systems erhöht. Ein jeweilig für den ordnungsgemässen Frequenzvergleich zuständiger sicherer Vergleicher 12 wird dagegen zweikanalig aktiviert.
In Fig. 2 ist die Lichtsignalsteuerung detaillierter ausgeführt. Die Kommando von einer übergeordneten Bereichssteuerung gelangen über den Kommandobus 3 rückwirkungsfrei in sichere Verteiler 14 zu den Eingaben der Rechnerkanäle I bzw. II. Frequenzgeneratoren 15 erzeugen die den Lichtsignalen zugeordneten Frequenzen, die über Ausgangsverstärker 21 Haupt-oder Nebenfäden ansteuern. Sichere Vergleicher für Hauptfäden bzw. für Nebenfädenüberwachung 12 vergleichen die Frequenz des gesendeten und des rückgesendeten Signals. Ein weiterer sicherer Vergleicher 17 überwacht die Ausgaben der Rechnerkanäle I bzw. II an den Meldebus 2. Die Rechnerkanäle I und II sind mit einer sicheren Abschalt- bzw. Umschalteinrichtung 18 verbunden, die im Fehlerfall anspricht und eine Meldung an die Rechnerkanäle I und II über einen Verteiler 22 auslöst. Dadurch werden Kontakte 19 ausgelöst, die die Netzfrequenz an das Lichtsignal schaltet. Dadurch ist die Abschaltung des SEB-AE vom Lichtsignal gewährleistet.
Durch den systemgesteuerten zweikanaligen Aufbau des SEB-AE können durch einen Fehler nicht beide Rechnerkanäle defekt werden, da diese Systeme gegenseitig rückwirkungsfrei entkoppelt sind und unabhängig voneinander die programmierten Punktionen bearbeiten.
Mittels fehlersicherer Vergleicher werden die steuernden Funktionen überwacht. Im Dauerbetrieb von Signalbegriffen, wo über längere Zeit keine änderung des Signalzustandes auftritt, wird eine Dynamisierung der Steuersignale durchgeführt.
Ein ON-LINE-TEST-Programm erzeugt in programmierbaren Zeitabständen künstliche Unterbrechungen der Steuersignale bzw. künstliche Steuersignale in den Aus- gabestufen der Leistungsausgabe. Diese werden über die rückgeführten Signalleltungen in die Vergleicher durch zyklisches Abfragen kontrolliert. Die Signalwechsel sind so kurz, dass die Signallampen aufgrund ihrer Trägheit nicht darauf reagieren. Mit Hilfe dieser Uberwachung werden Fehler in den Ausgabegliedern sowie Kurzschlüsse und Unterbrechungen in den Signalleitungen erkannt und gemeldet, und zwar unabhängig vom Betriebszustand des Lichtsignals.
Die Signalsteuerung nach der Erfindung ist natürlich nicht nur bei der Bundesbahn, sondern auch im Nahverkehr und Strassenverkehr einsetzbar.
Leerseite

Claims

Fehlersichere adersparende Lichtsignalsteuereinrichtung Patentanspruch Fehlersichere adersparende Lichtsignalsteuereinrichtung für mehrere Lichtsignale mit Haupt- und Nebenfaden von einem mindestens 2v2-ikroprozessor-System gekennzeichnet durch die Kombination folgender Massnahmen: a) jedem Signalbegriff ist eine Frequenz zugeordnet, b) für jeden Signalbegriff ist in jedem der Rechnerkanäle je ein Frequenzgenerator vorgesehen, c) die Lichtsignale werden über die Frequenzgeneratoren und über jeden der Rechnerkanäle zugeordnete Ausgangsverstärker einkanalig angesteuert, die gesendeten und die rückgesendeten Frequenzen werden in einem sicheren Frequenzvergleicher verglichen, d) das Vergleichsergebnis wird über Verteiler an das Mikroprozessor-System zurückgemeldet, e) die Ausgaben der Rechnerkanäle sind über einen sicheren Vergleicher mit einem dezentralen Melde bus verbunden, f) die Ausgaben der Rechnerkanäle sind mit einer Abschalt-bzw. Umschalteinrichtung verbunden, die im Fehlerfall Sperrsignal auslöst, g) die für den Vergleich des zugehörigen Signalbegriffes zuständigen sicheren Vergleicher werden über zugeordnete sichere Ausgangsverstärker gesteuert, h) die sicheren Vergleicher vergleichen die zur Signallampensteuerung geschickte Frequenz mit der durch die Signallampe zurückfliessenden Frequenz, i) die Vergleicher vergleichen Frequenzen und Spannungshübe, j) die Ausgaben für die Signallampensteuerung sind für Xaupt- und Nebenfadensteuerung je einem Rechnerkanal zugeordnet -, k) die Umsteuerung von gaupt- auf Nebenfaden erfolgt selbsttätig.