DE3223779C2

DE3223779C2 -

Info

Publication number: DE3223779C2
Application number: DE19823223779
Authority: DE
Inventors: Harri Dipl.-Ing. Brauer; Alfred Ing.(Grad.) 1000 Berlin De 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: 1987-11-12
Also published as: DE3223779A1

Description

Die Erfindung betrifft eine fehlersichere Lichtsignalsteuereinrichtung für Lichtsignale mit Haupt- und Nebenfaden unter Verwendung eines mehrkanaligen, mindestens 2v2-Mikroprozessor-Systems, das auf Kommando die Signalbegriffe einschaltet sowie Zustandsrückmeldungen verarbeitet.The invention relates to a fail-safe light signal control device for Light signals with main and secondary thread using a multi-channel, at least 2v2 microprocessor system that commands the signal terms switches on and status reports processed.

Eine derartige Lichtsig nalsteuereinrichtung ist z. B. aus der EP-OS 00 31 046 bekannt.Such a lightsig nal control device is z. B. from EP-OS 00 31 046 known.

Dabei werden die verschiedenen Signalbegriffe sowie die Rückmeldungen digital über Lichtwellenleiter übertragen. Bei einem Ausfall der Übertragung wird auf der Empfangsseite, dem eigentlichen Signal, eine Schaltroutine in Gang gesetzt, die einen Notbetrieb des Signals erhält. Signalseitig ist das mit einem erhöhten Aufwand verbunden, es können auch nicht die üblichen, meist schon verlegten Signalkabel verwendet werden.The various signal terms and the feedback become digital transmitted via optical fibers. If the transmission fails, is on the receiving side, the actual signal, a switching routine started, which receives an emergency operation of the signal. This is on the signal side an increased effort, it may not be the usual, mostly already installed signal cables can be used.

Will man die verlegte üblicher Verkabelung beibehalten und den Aderaufwand ge ring halten, so kann dies bekannterweise durch eine Mehrausnutzung der Kabel adern mit verschieden-frequenten Wechselströmen erreicht werden. Dabei finden in der Anordnung am Signal Siebmittel und Schaltelemente Verwendung, die auf die Frequenz des jeweiligen Signalbegriffs abgestimmt sind (z. B. DE-AS 10 54 109). Alle aktiven Elemente benötigen zusätzliche Energie, die mit übertragen werden muß.If you want to keep the routed usual wiring and the core expenditure ge hold ring, this can be done by using the cables wires with different-frequency alternating currents can be achieved. Find it in the arrangement on the signal screen means and switching elements use that on the frequency of the respective signal term are coordinated (e.g. DE-AS 10 54 109). All active elements require additional energy, which is also transmitted got to.

Bekannt ist es dazu auch, die verschiedenen Signalbegriffe von Signalen durch verschiedene Stromarten zu bilden (z. B. DE-AS 11 57 255).It is also known to do this through the different signal terms of signals to form different types of current (e.g. DE-AS 11 57 255).

Auch hier ergibt sich wieder der Nachteil höheren Aufwandes und Platzbedarfes mit einer zusätzlichen bzw. eigener Stromversorgung aktiv arbeitender Bauele mente am Signal, die ggf. auch noch überwacht werden müssen.Here too there is the disadvantage of higher expenditure and space requirements with an additional or own power supply for active components elements on the signal that may also need to be monitored.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine fehlersichere Lichtsignalsteuerung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art eine generelle Vereinfachung zu erzielen, wobei der relativ hohe Leistungsbedarf der zur Zeit verwendeten Signalsteuerungen und auch deren Wartungsintensität verringert werden soll. Gleichzeitig soll mit den vorhandenen Signalkabeln in adersparender Weise, d. h. ohne zusätzlichen Querschnitt oder Zusatzleitungen, alle notwendigen Über tragungs-, Steuer- und Überwachungsnotwendigkeiten durchgeführt werden können.The object of the invention is to provide a fail-safe light signal control in the preamble of claim 1 mentioned a general simplification achieve, the relatively high power requirements of the currently used Signal controls and their maintenance intensity should be reduced. At the same time, with the existing signal cables, d. H. without additional cross-section or additional lines, all necessary over carrying, control and monitoring needs can be carried out.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst. Dabei finden signalseitig nur noch rein passive Frequenz weichen Verwendung, die ohne großen Aufwand und Platzbedarf direkt im Signal mit untergebracht werden können. Zusätzlicher Strombedarf ist nicht vorhanden. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehm bar.This object is achieved by the characterizing specified in claim 1 Features solved. Only purely passive frequencies are found on the signal side soft use that directly in the signal without much effort and space can be accommodated with. There is no additional electricity requirement. Advantageous developments of the invention can be found in the subclaims bar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is described below explained in more detail by drawings. It shows

Fig. 1 die Ansteuerung und Überwachung eines Hauptsignals in einer Übersichtsschaltung, Fig. 1, the control and monitoring of a main signal in an overview circuit,

Fig. 2 ein Übersichtsschaltbild mit Signalansteuerung. Fig. 2 is an overview circuit diagram with signal control.

Im Ausführungsbeispiel wird eine Lichtsignalsteuerung, wie sie bei der Bundesbahn gebräuchlich ist, beschrieben. Dort gibt es Lichtsignale an der Strecke, sogenannte Streckensignale, und an Bahnhöfen Ein- und Ausfahrsignale. Zu unterscheiden sind ferner Bahnhofssignale, Strecken-, Selbstblock- und Notsignale. Die Lichtsignale geben Auskunft über eingestellte Fahrstraßen, über mitteln Fahraufträge oder Haltebefehle oder lösen die Zwangs bremsung eines Zuges beim Überfahren des Haltesignales durch eine Zugsicherungseinrichtung aus.In the exemplary embodiment, a light signal control as it is is in use at the Bundesbahn. Over there Light signals on the route, so-called route signals, and on Railway stations entry and exit signals. A distinction must also be made Station signals, route, auto block and emergency signals. The Light signals provide information about the set routes, mediate travel orders or stop commands or solve the constraints braking of a train when crossing the stop signal a train protection device.

Nach Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Lichtsignalsteuereinrichtung 1 mit Einrichtungen einer nicht näher dargestellten Bereichssteue rung über eine integrierte Fernwirkeinrichtung verbunden und zwar über einen Kommandobus 3 und einen Meldebus 2. Die Signalsteuerung selbst besteht aus einem sicheren 2v2-Mikroprozessorsystem SEB-AE (sicherer Einheitsbaustein-Außenelement), einer Peripherie 4 und einer Überwachung 5. Ferner besteht eine Verbindung zu einer Zug sicherung 6. According to Fig. 1, a light signal control device 1 of the invention is provided with means not shown a Bereichssteue control via an integrated remote control device and connected via a command bus 3 and a signal bus. 2 The signal control itself consists of a safe 2v2 microprocessor system SEB-AE (safe unit block outer element), a peripheral 4 and a monitoring 5 . There is also a connection to a train fuse 6th

Das 2v2-Mikroprozessorsystem SEB-AE ist eine signaltechnisch sichere Rechnerfunktionseinheit und wird in den dezentralen Außenelementsteuerungen eingesetzt. Das System arbeitet nach dem quasi-fail-safe-Prinzip und besteht aus mindestens zwei nicht sicheren Rechnerkanälen. Die Sicherheit beruht auf der Ausfall offenbarung mittels Vergleich und der Dynamisierung statischer Zustände. Wird ein Ausfall erkannt, so wird der definierte sig naltechnisch sichere Zustand eingenommen. Für die Rechnerkanäle des 2v2-Mikroprozessorsystems SEB-AE werden weitestgehend die gleichen Mikrorechnerbaugruppen eingesetzt, wie bei den nicht sicheren Anwendungen. Diese werden jedoch ergänzt durch elek tronische echte fail-safe-Baugruppen für die Funktionen Vergleich und sichere Prozesseingaben und -ausgaben, soweit diese gefordert werden und sich nicht durch gezielte Verfahren günstiger reali sieren lassen.The 2v2 microprocessor system SEB-AE is a signal-safe computer function unit and is used in the decentralized external element controls. The system works on the quasi-fail-safe principle and consists of at least two non-secure computer channels. The security is based on the failure disclosure by means of comparison and the dynamization of static states. If a failure is detected, the defined signal-safe state is assumed. For the computer channels of the 2v2 microprocessor system SEB-AE , the same microcomputer modules are used to a large extent as for the non-safe applications. However, these are supplemented by electronic real fail-safe modules for the functions comparison and safe process input and output, insofar as these are required and cannot be realized more cheaply by targeted processes.

Durch ein mindestens 2v2-Mikrorechnersystem SEB-AE können mehrere Lichtsignale gesteuert werden. Das Signalsteuerungssystem arbeitet adersparend auf der Basis einer Frequenzwählschaltung. Die Steue rung der Signallampen erfolgt vollelektronisch.Several light signals can be controlled by an at least 2v2 microcomputer system SEB-AE . The signal control system works on the basis of a frequency selection circuit. The signal lamps are controlled fully electronically.

Es wird jeweils eine einem Signalbegriff zugeordnete Frequenz von einem Mikroprozessor eines Rechnerkanals über eine einzige Sig nalleitung 10 a zum Lichtsignal geleitet, dort von speziellen, frei quenzverschiedenen Frequenzweichen 7 zu der/den zugehörigen Sig nallampe(n) 8 (Hauptfaden) selektiert. Entsprechend den üblichen Signalbegriffen Rot für Halt, Grün für Fahren und Gelb/Grün für Langsamfahren sind in der Fig. 1 drei Signallampen 8 für Rot (rt), Gelb (ge) und Grün (gn) mit Haupt- (H) und Nebenfaden (N) vorge sehen. Desweiteren ist Fig. 1 eine zusätzliche Einfaden-Signallampe 8′ (rt) entnehmbar, die z. B. für Neben- oder Notrot einsetzbar ist. Die Filter oder Frequenz weichen 7 sind - wie später noch beschrieben - für Frequenzen 5 kHz, 10 kHz, 15 kHz, 20 kHz ausgelegt. Der Signallampenstrom bestimmter Frequenz wird über eine gemeinsame Rückführungsleitung 9 zu der Lichtsignal steuereinrichtung 1 zurückgeführt und dort signaltechnisch sicher in Vergleichern 12 (vergleichlich Fig. 2) die Empfangsfrequenz mit der Sendefrequenz verglichen sowie der Lampenstrom überwacht. Bei einer nicht er folgten Signalanschaltung des Hauptfadens H der Signallampe 8 bzw. bei nicht ausreichendem oder zu hohem Signallampenstrom wird über eine gemeinsame Nebenfadenleitung 10 der Nebenfaden N der betreffenden Signallampe 8 angesteuert und überwacht.In each case, a frequency assigned to a signal term is routed from a microprocessor of a computer channel via a single signal line 10 a to the light signal, where it is selected by special, freely frequency-different crossovers 7 to the associated signal lamp (s) 8 (main thread). According to the usual signal aspects red for stop, green for driving and yellow / green for low speeds are shown in Fig. 1, three signal lamps 8 for red (rt), yellow (Ge) and green (GN) with main (H) and secondary thread ( N) featured. Furthermore, Fig. 1, an additional single-thread signal lamp 8 ' (rt) can be removed, the z. B. can be used for secondary or emergency red. The filters or frequency 7 are - as described later - designed for frequencies 5 kHz, 10 kHz, 15 kHz, 20 kHz. The signal lamp current of a certain frequency is fed back to the light signal control device 1 via a common feedback line 9 and there the signal frequency is safely compared in comparators 12 (compare FIG. 2) with the transmission frequency and the lamp current is monitored. If the main thread H of the signal lamp 8 is not followed, or if the signal lamp current is insufficient or too high, the secondary thread N of the signal lamp 8 in question is controlled and monitored via a common secondary thread line 10 .

Lediglich für Signallampen 8, die gemeinsam für einen Signalbe griff leuchten (hier z. B. gelb/grün) sind besondere Stromwandler 11 und Rückführungsleitungen (gn/ge) vorgesehen, mit denen über wacht wird, ob beide Signallampen 8 (z. B. hier für ge/gn) Strom führen.Special current transformers 11 and return lines (gn / ge) are provided only for signal lamps 8 which light up together for a signal (here, for example, yellow / green), with which it is monitored whether both signal lamps 8 (for example lead here for ge / gn) current.

In Fig. 1 ist mit 13 noch ein Heizwiderstand bezeichnet, mit dem eine Beheizung des Signalglases erfolgen kann, um eine Sichtbe hinderung durch Schnee oder Eis zu vermeiden. Damit die Signal laternen und Leuchtzeichen mit ihrer hohen Lichtleistung bei Dunkelheit nicht blenden, kann ferner eine abblendende Zweistufen schaltung vorgesehen werden.In Fig. 1, 13 is also a heating resistor, with which the signal glass can be heated in order to avoid a visual obstruction by snow or ice. So that the signal lanterns and illuminated signs with their high light output do not dazzle in the dark, a dimming two-stage circuit can also be provided.

Kurze Stichleitungen zwischen der Lichtsignalsteuerung im Schalt haus und dem Lichtsignal ermöglichen die Ansteuerung der Signale mit ausgewählter Frequenz bei gewünschter Spannung und Leistung.Short stub lines between the light signal control in the switch house and the light signal enable the control of the signals with selected frequency at desired voltage and power.

Für alle Signalbilder mit Einzellampenausleuchtung (z. B. rt, gn) werden nur drei Signalleitungen zum Anschalten und Überwachen des Signalbegriffs benötigt. Bei Signalbildern mit Doppelansteuerung verschiedener Lampen (z. B. gn/ge) können zur Überwachung zwei Adern mehr (gn, gs) erforderlich werden (vgl. Fig. 1). Zur Erhöhung der Sicherheit wird bei Ausfall des Hauptlampenfadens H ein zweiter Faden (Nebenfaden N) selbsttätig eingeschaltet. Die Schaltanordnung für die Steuerung des Haupt- und des Nebenfadens erfolgt einkana lig.For all signal images with individual lamp illumination (e.g. rt, gn) , only three signal lines are required to switch on and monitor the signal term. With signal patterns with double control of different lamps (e.g. gn / ge) two more wires (gn, gs) may be required for monitoring (see Fig. 1). To increase safety, a second thread (secondary thread N) is automatically switched on if the main lamp thread H fails. The switching arrangement for the control of the main and the secondary thread is single channel lig.

Durch die Aufteilung nach Haupt- und Nebenfaden wird die Verfüg barkeit des Systems erhöht. Ein jeweilig für den ordnungsgemäßen Frequenzvergleich zuständiger sicherer Vergleicher 12 wird dagegen zweikanalig aktiviert (vgl. Fig. 2). The system's availability is increased by dividing it by main and minor threads. By contrast, a safe comparator 12 , which is responsible for the proper frequency comparison, is activated in two channels (cf. FIG. 2).

In Fig. 2 ist die Lichtsignalsteuerung detailierter ausgeführt. Die Kommandos von der übergeordneten, nicht näher dargestellten Bereichssteuerung gelangen über den Kommandobus 3 rückwirkungs frei und über einen sicheren Verteiler 14 zu den Eingaben der Rechnerkanäle I bzw. II. Frequenzgeneratoren 15 erzeugen die den Signalbildern zugeordneten Frequenzen 5 kHz, 10 kHz, 15 kHz, 20 kHz, die über zugeordnete Ausgangsverstärker 21 - gesteuert von den Ausgaben der Rechnerkanäle - die Haupt- oder Nebenfäden speisen. Sichere Vergleicher für eine Hauptfadenüberwachung 12 und eine Nebenfadenüberwachung 12′ vergleichen u. a. die Frequenz des ge sendeten und des über Leitung 9 (oder gs) bzw. ge und gn rück laufenden Signals. Frequenzzugeordnete sichere Ausgangsverstärker 16 koordinieren den richtigen Vergleich. Bei Ungleichheit wird eine Meldung zur Umsteuerung an die Rechnerkanälen I und II über einen Verteiler 22 ausgelöst. Ein weiterer sicherer Vergleicher 17 überwacht die Ausgaben der Rechnerkanäle I bzw. II auf Gleich heit und gibt entsprechend Meldung an den Meldebus 2. Die Rechner kanäle I und II sind ferner mit einer sicheren Schalteinrichtung 18 verbunden, die im Fehlerfall (Ungleichheit) anspricht und Kon takte 19 umschaltet, wodurch einerseits die Abschaltung des Mikro prozessorsystems SEB-AE vom Lichtsignal erfolgt und andererseits Netzfrequenz 50 Hz (20) an das Lichtsignal geschaltet wird.In FIG. 2, the signal control is performed more detail. The commands from the higher-level area control (not shown in more detail) arrive retroactively via the command bus 3 and via a safe distributor 14 to the inputs of the computer channels I and II. Frequency generators 15 generate the frequencies 5 kHz, 10 kHz, 15 kHz assigned to the signal images. 20 kHz, which feed the main or secondary threads via assigned output amplifiers 21 - controlled by the outputs of the computer channels. Safe comparators for a main thread monitor 12 and a secondary thread monitor 12 ' compare, among other things, the frequency of the ge transmitted and the line 9 (or gs) or ge and gn returning signal. Frequency associated safe output amplifiers 16 coordinate the correct comparison. In the event of inequality, a message for reversal to computer channels I and II is triggered via a distributor 22 . Another safe comparator 17 monitors the outputs of the computer channels I and II for equality and gives the corresponding message to the message bus. 2 The computer channels I and II are also connected to a safe switching device 18 , which responds in the event of an error (inequality) and switches contacts 19 , whereby on the one hand the microprocessor system SEB-AE is switched off from the light signal and on the other hand mains frequency 50 Hz ( 20 ) the light signal is switched.

Durch den systemgesteuerten zweikanaligen Aufbau des Mikrorechner systems können durch einen Fehler nicht beide Rechnerkanäle defekt werden, da diese Systeme gegenseitig rückwirkungsfrei gekoppelt sind und unabhängig voneinander die programmierten Funktionen be arbeiten. Mittels fehlersicherer Vergleicher werden die steuern den Funktionen überwacht. Im Dauerbetrieb von Signalbegriffen, wo über längere Zeit keine Änderung des Signalzustandes auftritt, wird eine Dynamisierung der Steuersignale durchgeführt.Thanks to the system-controlled two-channel structure of the microcomputer systems cannot defect both computer channels due to an error because these systems are mutually coupled without retroactive effects are and independently of each other the programmed functions work. The taxes will be controlled by means of fail-safe comparators the functions monitored. In the continuous operation of signal terms, where there is no change in the signal state over a long period of time, the control signals are dynamized.

Dazu erzeugt ein ON-LINE-TEST-Programm in programmierbaren Zeit abständen künstliche Unterbrechungen der Steuersignale bzw. künst liche Steuersignale in den Ausgabestufen der Leistungsausgabe. Diese werden über die rückgeführten Signalleitungen in die Ver gleicher durch zyklisches Abfragen kontrolliert. Die Signalwechsel sind so kurz, daß die Signallampen aufgrund ihrer Trägheit nicht darauf reagieren. Mit Hilfe dieser Überwachung werden Fehler in den Ausgabegliedern, sowie Kurzschlüsse und Unterbrechungen in den Signalleitungen erkannt und gemeldet, und zwar unabhängig vom Be triebszustand des Lichtsignals.To do this, an ON-LINE-TEST program generates in programmable time intervals artificial interruptions of the control signals or artificial control signals in the output stages of the power output. These are fed back into the ver the same is controlled by cyclical polling. The signal changes are so short that the signal lamps are not due to their inertia to react to that. With the help of this monitoring, errors in the output links, as well as short circuits and interruptions in the Signal lines recognized and reported, regardless of the loading driving state of the light signal.

Die Signalsteuerung nach der Erfindung ist nicht nur bei der Bahn, sondern auch im Nah- und Straßenverkehr einsetzbar.The signal control according to the invention is not only in the train, but can also be used in local and road traffic.

Claims

1. Failsafe light signal control device for light signals with main and secondary thread using a multi-channel, at least 2v2 microprocessor system that switches on the signal terms on command and processes status feedback, characterized by the combination of the following features:

a) The commands are fed to each of the two computer channels (I, II) of the microprocessor system (SEB-AE) and result in signal-specific outputs,
b) each signal term (rt, rt, gn, ge / gn) is assigned a defined frequency (20 kHz, 15 kHz, 10 kHz, 5 kHz), which is generated in each case in a special frequency generator ( 15 ),
c) with the signal term-specific outputs, the frequency generators ( 15 ) assigned output amplifiers ( 21 ) are controlled, whereby the light signal (s) are fed with the selected frequency,
d) the transmitted, selected frequency is selected on the light signal by passive crossovers ( 7 ) for the signal term and compared in the light signal control device in a safe comparator ( 12 ) with the returning frequency from the thread (line 9 ),
e) the lamp current is also monitored in the comparator ( 12 ),
f) the comparison result is reported back to the computer channels (I, II) via a non-reactive distributor ( 22 ),
g) the outputs of the computer channels (I, II) are connected to a signal-safe switching device ( 18 ) which triggers a stop signal (red) in the event of an imbalance in the event of an error.

2. Fail-safe light signal control device according to claim 1, characterized in that the output for the signal lamp control for main and secondary thread control each the computer channels (I, II) are assigned.

3. Fail-safe light signal control device according to claim 1 or 2, characterized in that the changeover from main to secondary thread takes place automatically, depending on the reported result via distributor ( 22 ) and the resulting behavior of the switching device ( 18 ).

4. Fail-safe light signal control device according to claim 3, characterized in that the switching device ( 18 ) Kon contacts ( 19 ) are assigned, via the separation of the frequency-specific power supply (5, 10, 15, 20 kHz) of the light signal, this at 50 Hz mains frequency ( 20 ) is placed.

5. Fail-safe light signal control device according to one of the preceding claims, characterized in that the safe comparator ( 12 ) responsible for the comparison of the associated signal term are controlled via assigned safe output amplifiers ( 16 ).