DE3404825A1 - Steuerung und sicherung einer durch eine fernstelleinrichtung (stellwerk) oder eine ortsstelleinrichtung bedienbaren weiche - Google Patents
Steuerung und sicherung einer durch eine fernstelleinrichtung (stellwerk) oder eine ortsstelleinrichtung bedienbaren weicheInfo
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Description
Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH PTL-B/Rü-zg
Theodor-Stern-Kai 1 B 83/24
D-6000 Frankfurt 70
Steuerung und Sicherung einer durch eine Fernstelleinrichtung (Stellwerk) oder eine Ortsstelleinrichtung bedienbaren
Weiche
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung und Sicherung einer Weiche, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 näher
definiert ist.
Zum Einstellen der Fahrwege von Schienenfahrzeugen des Nah-
und Fernverkehrs werden Weichen verwendet, die heute im allgemeinen mittels elektrischer oder auch hydraulischer
Weichenantriebe umgestellt werden. Eine Handverstellung ist im wesentlichen nur noch als Reserve für Notbetrieb vorgesehen.
Die Weichenantriebe werden normalerweise von Stell-
z.B. einer pulten aus von einer übergeordneten StelleTFernstelleinrichtung
(Stellwerk) bzw. einer Ortsstelleinrichtung in der Nähe mittels Steuerbefehle gesteuert. Die heute bekannten modernen
Stellwerke arbeiten allgemein mit Weichensteuerungs-
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einrichtungen, die mit Signal-Relais aufgebaut sind, fcobei
für jeden Weichenantrieb Vierdraht-Kabel abgehen, über die einerseits der Antrieb gesteuert und auch die Weichenstellungen
kontrolliert bzw. rückgemeldet werden. Nachteilig ist dabei u.a. die begrenzte Stellentfernung zwischen Stellwerk
und Weiche (maximal 6,5 km), der hohe Kontaktverschleiß, das Volumen und der Leistungsverbrauch der Relais. Hinzu
kommt, und das ist besonders wichtig, daß keine direkte überprüfbare Meldung der eingenommenen Weichenlage erfolgt.
Bei den bekannten vorhandenen Vierdraht-Weichenantrieben wird nur indirekt Rechts- bzw. Linkslage rückgemeldet, wobei
die Markierung durch sogenannte Stützrelais erfolgt. Damit kann versehentlich bei Stromausfall und anschließender Wiederinbetriebsetzung,
oder nach Umstellung des Weichenantriebes durch Handkurbel die tatsächliche Weichenlage mit der Stelltisch
aus leuchtung nicht mehr übereinstimmen. Deshalb muß bei
diesen herkömmlichen Steuerungen der Mensch die Sicherheitsverantwortung tragen.
Es ist bereits eine vollelektronische Weichensteuerung vorgeschlagen
worden (DE-P 32 19 366), bei der die vorgenannten Nachteile dadurch vermieden werden, daß den Weichenantrieben
die Wefchensteuerungen lokal zugeordnet werden und diese die Steuerbefehle vom Stellwerk aus über Datenübertragungskanäle
sicher empfangen. Von den Weichensteuerungen aus zu den Weichenantrieben erfolgt eine strikte Trennung einerseits der
Antriebssteuerung und andererseits der Überwachungsfunktion.
Dazu ist jeweils neben dem eigentlichen vieradrigen Stellkabel ein zusätzliches sechsadriges Endlagenprüfkabel erforderlich.
Vor- und Nachteile liegen auf der Hand. Die Vorteile liegen in der erhöhten möglichen Stellentfernung bis
zu 100 km durch sichere Datenübertragung und den damit verbundenen Rationalisierungseffekt, ferner dem geringeren
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Energieverbrauch (Vermeidung von Relais). Ferner sind von Vorteil die kontaktlose Steuerung der Leistungselektronik,
die gezielte Fehlerdiagnose durch Einsatz von Mikroelektronik sowie die jetzt direkte überprüfbare Weichenlageendmeldung.
Der Nachteil liegt im zusätzlichen Endlagenprüfkabel
und der nicht ohne weiteres vollziehbaren Um- oder Nachrüstung vorhandener Anlagen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die aufgezeigten Mangel auszuschalten
und die herkömmlichen Vierdraht-Weichenantriebsschaltungen durch Anpassung für das mikroprozessorgesteuerte
Steuerungs- und Sicherungskonzept der vorerwähnten vollelektronischen
Weichensteuerung brauchbar zu machen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelost. Die Unteransprüche
stellen zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung dar.
Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im nachstehenden
naher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 den funktioneilen Aufbau einer elektronischen
Weichensteuerung und -sicherung in Blockbilddarstellung
Fig. 2 die Prinzipschaltung des Drehstrom-Leistungsschalters LS
Fig. 3 die Schaltung eines Vier-Draht-Weichenantriebes
Fig. 4 ein Zustandsdiagramm der Motor- und Überwachungskontakte
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Fig. 5 die Prinzipschaltung des Sicherungsschalters SS Fig. 6 die Prinzipschaltung des Überwachers ÜW
Fig. 6a Schaltung eines Stromüberwachers
Fig. 7 eine tabellarische Darstellung der Bitmuster 5 beim Umlauf
Fig. 8 ein Zustandsdiagramm für das Stellen der Weiche
(Lauf von links nach rechts, Endstellung rechts)
Fig. 9 ein Zustandsdiagramm für das Stellen der Weiche (Lauf von rechts nach links, Endstellung links)
Fig. 10 ein Zustandsdiagramm der dynamischen Endlagen-
und Motorüberwachung des Weichenantriebes und der Weichensteuerung (Endstellung rechts)
Fig. 11 ein Zustandsdiagramm der dynamischen Endlagen-
und Motorüberwachung des Weichenantriebes und der Weichensteuerung (Endstellung links)
Die Fig. 1 zeigt in einer Übersicht zunächst den funktioneilen Aufbau der elektronischen Weichensteuerung. Danach
wird von einer Fernstelleinrichtung FE, dem eigentlichen Stellwerk oder auch einer Ortsstelleinrichtung OE die
Weichenumstellung veranlaßt. Die Fernstelleinrichtung FE kann dabei über eine 50 bis 100 km entfernte Datenfernübertragungsleitung
auf eine rechner- oder mikroprozessorgesteuerte Weichensteuerung WST wirken, die in einem Schalthaus
in der Nähe der Weiche oder Weichen untergebracht ist, in der sich z.B. auch die Ortsstelleinrichtung OE befindet.
Im Schalthaus befinden sich weiterhin eine elektronische
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Weichensicherung WSI, sowie zur Prozeßperipherie gehörende Elemente wie ein Drehstrom-Leistungsschalter LS, ein Überwacher
ÜW und ein Sicherungsschalter SS. Als koordinierender Rechne: für die Weichensteuerung WST bzw. Weichensicherung
WSI dient ein sogenannter SIRE = sicherer Rechner. Der eigentliche Weichenantrieb WA, den es zu steuern gilt, ist
ein herkömmlicher Vier-Draht-Weichenantrieb. Er kann bis zu 6,5 km vom Schalthaus entfernt liegen und ist mit diesem über
ein herkömmliches Vier-Draht-Kabel SK verbunden. Eine zum Weichenabschnitt gehörende Gleisfreimeldeeinrichtung GF ergänzt
die Übersicht. Die Gleisfreimeldeeinrichtung GF beeinflußt die Weichensicherung WSI. Wirkungspfeile zeigen die
gegenseitigen Beeinflussungen.
Die Erfindung bezieht sich auf die Prozeßperipherie im Schalthaus mit den zusammenwirkenden Elementen Drehstrom-Leistungsschalter
LS, Überwacher ÜW und Sicherungsschalter SS in Verbindung mit dem Weichenantrieb WA sowie der Weichensteuerung
WST und Weichensicherung WSI.
Der Weichenantrieb WA wird über den Drehstrom-Leistungsschalter LS unter Zwischenschaltung des Überwachers ÜW von
der Weichensteuerung WST gesteuert, die in Wirkverbindung mit der Weichensicherung WSI und dem Sicherungsschalter SS
steht, wobei letzterer den Drehstrom-Leistungsschalter LS beeinflußt.
Der Weichenantrieb WA steht mit dem Überwacher ÜW mittels der üblichen Vier-Draht—Leitung SK in Verbindung, wobei über
diese sowohl der Stellstrom läuft als auch die Stellungsund Rückmeldungen erfolgen. Auch hier deuten Wirkungspfeile
verschiedener Richtung dies an.
Das Arbeitsprinzip der Weichensteuerung ist dreistufig und wie folgt: 1. Stellen der Weiche, 2. Sichern der Weiche,
3. Überwachen der Weiche.
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1. Stellen der Weiche
Liegt bei der Weichensteuerung WST ein Steuerkommando entweder von der Ortsstelleinrichtung OE oder von der Fernstelleinrichtung
FE vor, so führt dies zum Umstellen der Weiche in die gewünschte Lage. Dies ist jedoch nur möglich, wenn
die Weiche weder verschlossen noch gesperrt ist, noch anderweitig nicht zur Umstellung zur Verfügung steht (z.B. durch
Defekt). Verläuft die Prüfung positiv, führt der Stellauftrag zur Stellstromausgabe an den Weichenantrieb WA. Hierbei wird
das Verlassen der Endlage, der Weichenumlauf und das Erreichen der gewünschten Endlage überwacht. Hat die Weiche die Endlage
erreicht, wird der Stellstrom signaltechnisch sicher abgeschaltet und die Sicherung der Weiche durch die Weichensicherung
WSI angefordert. Der Drehstrom-Leistungsschalter LS steuert (vgl. Fig. 2) entsprechend seinen Eingängen R. bis
Rc den Weichenantrieb WA in die gewünschte Laufrichtung. Die
jeweilige Stellung der Steuerkontakte im Weichenantrieb WA geben an den Ausgängen E1, E? und E- des Überwachers ÜW
(vgl. Fig. 6) ein Bitmuster entsprechend Fig. 7 aus.
2. Sichern der Weiche
Die Sicherung der Weiche gegen unbeabsichtigtes Umstellen wird signaltechnisch sicher ausgeführt, sobald die Weiche
die geforderte Endlage erreicht hat, bzw., wenn hierfür eine Anforderung vorliegt. Dies kann sein z.B. der Verschlußauftrag
nach Vorliegen der gewünschten Weichenendlage oder ein Verschlußauftrag nach Belegen des zugehörigen Weichenabschnittes.
Tritt ein Fehler in der Weichensteuerung und Weichensicherung auf und ist dieser eindeutig auf eine bestimmte Weiche lokalisierbar,
so wird diese abgeschaltet. Ist hierbei noch die
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Lage signaltechnisch sicher überwacht, so gilt sie in dieser Lage als gesperrt. Dieser Sperrzustand kann nur durch einen
gezielten manuellen Eingriff aufgehoben werden.
3. Überwachen der Weiche
Weichenlage, Weichenantrieb WA, Weichensteuerung WST und Weichensicherung WSI werden ständig überwacht. Die Art der
Überwachung ist unterschiedlich und unterteilt sich in statische und dynamische Überwachung. Dazu wird im nachstehenden
noch weiteres ausgesagt.
Die signaltechnisch sichere Rechner-Funktionseinheit zur Weichensteuerung - sie ist hier nicht Gegenstand der Erfindung
- soll jedoch kurz umrissen werden. Sie arbeitet nach dem "fail-safeM-Prinzip, d.h. ein funktionswirksamer Ausfall
oder eine Störung führen unmittelbar oder mittelbar zur sicheren Abschaltung des Rechners vom Prozeß. Die Rechner-Funktionseinheit
enthält dazu Sicherungsfunktionen zur Ausfall- und Störungserkennung sowie mittelbaren Abschaltung.
Nach Ausfall- oder Störungserkennung wird, in Abhängigkeit von der Ursache, der Fehler isoliert. D.h. in Abhängigkeit
des erkannten Ausfalls wird nur der Teil gezielt sicher abgeschaltet, der keine einwandfreie Funktion gewährleisten
kann. Ist z.B. die sichere Funktion des Weichenantriebes
nicht mehr gewährleistet, so wird dieser sicher abgeschaltet. Der so einmal eingenommene sichere Zustand kann erst nach Behebung
des Ausfalls gezielt verlassen werden.
Die Weichensteuerung WST selbst ist nicht sicher und könnte jederzeit durch einen Fehler versuchen, den Antrieb WA umzusteuern.
Die Weiche wird deshalb in bestimmten Fällen gesichert. Ein Verschluß- oder Sperrauftrag für eine oder
mehrere Weichen erfolgt über die Weichensicherung WSI. Er
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kann per Kommando von der Fernstelleinrichtung FE ausgelöst werden oder tritt selbsttätig ein, sobald die Weiche die gewünschte
Endlage erreicht hat oder der dazu gehörende Weichenabschnitt belegt ist. Eine Sperrung der Weiche tritt unabhängig
von einem Sperrkommando ein, wenn eine Störung in der Weichensteuerung oder der eiche vorliegt. In allen Fällen
wird dann von der Weichensicherung WSI der Stellstrom für den Weichenantrieb WA mittels des Sicherungsschalters SS
(zwangsgeführte Relaiskontakte) sicher abgeschaltet. Im Regelfall wird dieser Schalter SS im stromlosen Zustand betätigt.
Im Störungsfall ist auch ein Schalten unter Last möglich. Der Schaltzustand des Sicherungsschalters SS wird
kontinuierlich fail-safe überwacht.
Die Weiche wird verschlossen, wenn der Weichenabschnitt belegt ist und bleibt solange verschlossen, wie die Belegung
vorliegt. Mit dem Freiwerden des Weichenabschnittes kann nach vorliegendem Auftrag der Verschluß automatisch aufgelöst werden.
Die Weichen können auch ortsbedient gesteuert werden. Dadurch ergibt sich eine Arbeitserleichterung für das Rangierpersonal,
sowie eine signaltechnische Vereinfachung für den Wartungsdienst. Die Ortsbedienung entspricht in ihrer Funktion einer
Handweiche, die elektrisch über eine Bedientafel oder von einem Fahrzeug direkt gestellt wird. Das Umlaufen und die
Lage der Weichen wird entweder auf der Bedientafel oder durch ein Weichensignal angezeigt. Ein ortsbedientes Stellen
einer Weiche ist jedoch nur durchführbar, wenn hierfür eine Freigabe von der übergeordneten Fernstelleinrichtung FE vorliegt.
Die Stell- und Sicherungsaufträge werden von der Fernstelleinrichtung
FE zur Weichensteuerungs- und Weichensicherungseinrichtung WST/WSI und die Meldungen in umgekehrter Richtung
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übertragen. Da die Übertragung auch über größere Entfernungen erfolgen soll, ist eine serielle Datenübertragung
vorgesehen. Die Datenübertragungsrate hängt von der Datenübertragungseinrichtung
ab. Beide Telegrammtypen (Kommandos und Meldungen) sind byte-orientiert und enthalten neben den
eigentlichen Daten Informationen zur Adressierung, Sicherungsinformationen und allgemeine Steuerinformationen (z.B. Start-
und Stopzeichen, Anfang- und Endezeichen). Die Weichensteuerung WST empfängt die einlaufenden Kommandos, ermittelt die
Nutzinformation und nimmt die Prüfung auf Übertragungsfehler vor. Gleichzeitigt werden aus den Nutzinfermationen der
Weichensteuerung komplette Meldetelegramme gebildet und auf Anforderung der zentralen Einrichtung übertragen. Zur Gewährung
der Sicherheit werden die Meldetelegramme zyklisch übertragen. Kommandotelegramme sind von Natur aus spontan,
können aber im Bedarfs- und Anwendungsfall auch zyklisch übertragen werden. Dabei dienen sie gleichzeitig als Anreiz zur
kontrollierten Meldungsausgabe.
Von der Weichensteuerung WST wird über potentialgetrennte Digital-Ausgabestufen DA der Drehstrom-Leistungsschalter LS
über die Steuereingänge Rl, R2, R3, R4, R5, M angesteuert,
(vgl. auch Fig. 2). Der Drehstrom-Leistungsschalter LS steht
mit einem Drehstromnetz 3 χ 220/380 V/50 Hz über den Sicherungsschalter
SS in Verbindung und ist Stellglied für den Weichenantrieb WA unter Durchlauf eines Überwachers ÜW. Der
Drehstrom-Leistungsschalter LS schaltet kontaktlos (verschleißfrei) den Drehstrom zum Weichenantrieb WA. In Fig. 2
ist der prinzipielle Schaltungsaufbau des Drehstrom-Leistungsschalters LS und in Fig. 3 der damit angesteuerte Vier-Draht-Weichenantrieb
WA wiedergegeben.
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Nach Fig. 2 besteht der Drehstrom-Leistungsschalter LS aus fünf Wechseistromschaltern WSl bis WS5, die in die Zuleitungen
R, S, T zu den Wicklungen eines Weichenantriebsmotors geschaltet sind. Die Wechselstromschalter WS in den beiden
Phasen R und S sind doppelt angeordnet und arbeiten als Polwender. Durch Vertauschen der beiden Phasen R und S mittels
der Polwenderschaltung (WSl und WS2 bzw. WS4 und WS5) erfolgt der Rechts- bzw. Linkslauf des Weichenantriebsmotors.
Der Mp-Leiter ist schalterlos. Zur Stellstromversorgung des Weichenantriebes WA ist der Drehstrom-Leistungsschalter LS
über den Sicherungsschalter SS an das Drehstromnetz mit Mittelpunktleiter angeschlossen. Über den Prüfspannungsschalter
PS des Sicherungsschalters SS wird auf Prüfspannung 60 V, 50 Hz umgeschaltet. Als Wechselstromschalter WS dienen
bevorzugt antiparallel geschaltete Thyristoren und die Ansteuerung erfolgt von der Weichensteuerung WST über Digitalausgaben
DA. Zwischen Steuer- und Lastkreis herrscht strikte Potentialtrennung. Die Thyristoren werden derart gesteuert,
daß die Last sofort geschaltet wird. Der leitende Zustand kann nur für die Dauer einer oder mehrerer ganzer Wechselspannungshalbwellen
aufgehoben werden. Die Ansteuerung des Drehstrom-Leistungsschalters LS erfolgt über die Digitalausgabe
DA der Weichensteuerung mit Gleichspannung. Beim Anlegen einer Gleichspannung am Eingang des jeweiligen Wechsel-Stromschalters
zündet der Thyristor.
Soll die Weiche umgesteuert werden, wird somit der elektrische Weichenantrieb WA entsprechend angesteuert. Er weist
üblicherweise eine Schaltung auf, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Figur ist in signaltechnischer Darstellung
der DB ausgeführt, wobei absoluter Querstrich Arbeitskontakt und halber Querstrich Ruhekontakt bedeutet. Die erforderliche
Stellkraft liefert ein Drehstrommotor 380/220 V/50 Hz, mit Wicklungen WZ, VY, UX. Der Antrieb setzt die Motordrehung
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in Längsverstellbewegungen um, die über eine Stellstange auf die Zungen der Weichen übertragen wird. Über zwei Zungenprüferstangen
(nicht dargestellt), die jeweils an einer Weichenzunge angreifen, wird im Weichenantrieb geprüft, ob
die Zungen der Stellbewegung der Stellstange gefolgt sind
und die vorgeschriebene Endlage erreicht haben. Dabei werden Endlagen- bzw. Überwachungskontakte ÜKl/la und ÜK2/2a betätigt.
Mit MK3/3a und MK4/4a sind die eine Abschaltung des Motors in seinen Endlagen beweirkenden Motorkontakte bezeichnet,
STAl, STA2, STA3 und STA4 stellen Kontakte eines Handkurbelschalters dar, mit dem die Stromzuführung in allen Zuleitungen
der Drehstrom-Phasen RST und dem Mp-Leiter (Klemmen 1, 2, 3, 4) unterbrochen wird, wenn der Antrieb von
Hand mit der Handkurbel bedient werden soll oder mu3.
Zur Begrenzung des Anlaufstromes - und um einen weicheren Anlauf
zu gewährleisten - läuft der Motor zunächst stets mit der Phase S gegen Mp und Phase R gegen T an. Nach Anlaufen
des Motors wechseln der Motorkontakt MK 4/4a und der Überwachungskontakt ÜK 2/2a ihre Lage. Über Kontakt MK 4/4a wird
der Mittelpunktleiter Mp von der Phase S abgeschaltet und über Kontakt ÜK 2/2a werden die Wicklungen aller drei Phasen
verbunden. Der Motor läuft dann in voller Leistung in Sternschaltung bis zum Erreichen der neuen Endlage.
Das genauer Zusammenwirken der Motorkontakte MK und Weichen-Überwachungskontakte
ÜK in Abhängigkeit von der Zungenbewegung (Stellweg s) ist der Fig. 4 entnehmbar.
Ist die Umstellung der Weiche erfolgreich verlaufen, d.h. die Weichenzungen haben innerhalb einer Überwachungszeit die
gewünschte Endlage erreicht und gemeldet, werden von der Weichensteuerung WST die Drehstromphasen über die Wechselstromschalter
WSl bis WS5 abgeschaltet. Der Motor steht -
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- dies wird überwacht - und anschließend wird eine Überprüfung der Endlage der Weiche durchgeführt. Hierzu werden
die beiden Wechselstromschalter WSl und WS2 kurzzeitig eingeschaltet. Die Stromüberwacher Ül bis Ü3 des Überwachers ÜW
(vgl. Fig. 6) geben entsprechend der· vorliegenden Endlage ein bestimmtes Bitmuster aus (Fig. 8 und 9). Stimmen Solllage
und Istlage überein, beginnt der Zyklus der dynamischen Überwachung des Weichenantriebes und der Weichensteuerung
(Fig. 10 und 11).
Fig. 5 zeigt den Sicherungsschalter SS mit Stell- und Prüfstromversorgung
im einzelnen. Auch hier wieder in DB-Darstellung. Die Aufgabe des Sicherungsschalters SS ist die
sichere Abschaltung der Stell- oder Betriebsspannung vom Drehstrom-Leistungsschalter LS. Damit wird das unbeabsichtigte
Umlaufen der Weiche verhindert. Der Sicherungsschalter SS gehört zur Prozeßperipherie, wird von der Weichensicherung
WSI gesteuert und führt auch alle Sicherungsaufgaben für die Weiche aus. Sobald die Weiche nach einem Umstellvorgang die
Endlage erreicht hat, und die Leistungsschalter haben den Stellstrom abgeschaltet, wird durch den Sicherungsschalter SS
die Stellspannung signaltechnisch sicher vom Drehstrom-Leistungsschalter LS abgetrennt. Über eine sichere Ausgabe
der Weichensicherung WSI erfolgt die Ansteuerung des signaltechnisch sicher aufgebauten Sicherungsschalters SS. Er ist
in Relaistechnik (Relais SS) mit zwangsgeführten Kontakten SS02, 03, 04 bis SS 05 und 15 aufgebaut. Die Ansteuerung erfolgt
über Digitalausgaben DA; die Rückmeldung über DigitaleingabenDE. Der Sicherungsschalter SS ist auch für die Prüfstromversorgung
bei gesicherter Weiche zuständig, was über Relais PS und die Kontakte PS02, 03, 04, 15 erfolgt.
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Der Sicherungsschalter SS realisiert die von der Weichensicherung WSI ausgegebenen Funktionen Weichenverschluß, Auflösen
des Weichenverschlusses, Sperren der Weiche, Auflösen der Weichensperrung und Sichern der Weiche. Sobald
eine Verschluß- oder Sperrbehandlung ausgeführt werden soll, nimmt der Sicherungsschalter SS die signaltechnisch sichere
Trennung des Drehstrom-Leistungsschalters LS vom Drehstromnetz vor. Diese Trennung erfolgt in der Regel im stromlosen
Zustand, da der Drehstrom-Leistungsschalter LS zeitlich vorher den Auszustand eingenommen hat. Die Dimensionierung des
Sicherungsschalters SS ist so ausgelegt, daß im Fehlerfall des Leistungsschalters LS ein Schalten auch unter Last
durchführbar ist. Gleichzeitig wird zur Lageüberwachung die Prüfspannung (60 V, 50 Hz) an den Leistungsschalter LS durchgeschaltet.
Fig. 6 zeigt den schematischen Aufbau des Überwachers ÜW. Der Überwacher ÜW besteht aus sechs getrennt aufgebauten
Stromüberwachern Ül.l, Ü1.2, Ü2.1, Ü2.2, Ü3.1, Ü3.2. Jeweils
zwei hintereinandergeschaltete Stromüberwacher z.B. Ü 1.1 und Ü 1.2 - sie bilden einen Stromwächter, der mit Ül bezeichnet
ist - sind in den Phasenleiter R, zwei weitere Stromüberwacher Ü2.1 und Ü2.2 in den Phasenleiter S und
die Stromüberwacher Ü3.1 und Ü3.2 in den Mittelpunktleiter MP geschaltet.
Die Stromüberwacher sind identisch aufgebaut, wobei die jeweils zwei hintereinandergeschalteten Stromüberwacher redundant
und rückwirkungsfrei arbeiten. Vgl. Fig. 6a, die
igt einen solchen Stromüberwacher zeigt Jfaer Eingangswiderstand
wiederohmig, durch den im Eingang liegenden Stromwandler Tl. Der Stromüberwacher bietet die Möglichkeit, den Stromfluß
des Stellstromes zu kontrollieren und durch einen potentialfreien Transistorausgang beim Einschalten und Unterbrechen
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des StellStromkreises dies der Weichensicherung zu übermitteln.
Die Stromwandler sind eingangsseitig so dimensioniert, daß sie sowohl mit dem Stellstrom von ca. 2A als auch
mit dem Prüfstrom von ca. 0,3A einwandfrei arbeiten.
Sobald ein Stell- bzw. Prüfstrom eingangsseitig durch den Stromwandler Tl fließt, wird die induktiv übertragene
Spannung gleichgerichtet, geglättet und der Basis eines Darlington-Schalttransistors V2 zugeführt. Die Kollektor-Emitterstrecke
des Schalttransistors wird damit niederohmig und ein Steuerstrom bei 24V = Spannungsversorgung fließt über
einen extern an den Emitter geschalteten Arbeitswiderstandes R„. gegen Nullpotential. Das am Emitter E auftretende Spannungspotential wird der Weichensicherung als Steuerspannung über
die Klemmen El.l bis E3.2 zugeführt. El.l geht an Rechner
Kanal I und El.2 an Rechner Kanal II usw. (wie angedeutet).
UBl ist die Versorgungsspannung 24V vom Rechnerkanal I und UB2 ist die Versorgungsspannung vom Rechnerkanal II. Die
primären Meldungen der Stromwächter stehen als Bitmuster der Weichensteuerung und Weichensicherung zur Weiterverarbeitung
zur Verfügung.
Zum Umlauf der Weiche steuert der Drehstrom-Leistungsschalter LS dreiphasig die Drehspannung durch. Während des Anlaufes
fließen zunächst durch die Stromwächter Ül, Ü2 und Ü3 die
Stellströme und geben (vgl. auch Fig. 7) eine entsprechende Meldung an die Ausgänge El, E2, E3 Cd.h. El.l und El.2 usw.)
(Bitmuster 111) ab. Am Ende der Anlaufphase, nach Schalten des entsprechenden Motorkontaktes MK4/4a und Überwachungskontakte ÜK2/2a im Weichenantrieb fließt durch Ü3 (Mp) kein
Strom mehr. Diese Meldungsänderung (Bitmuster 110) führt in der Weichensteuerung WST zur Quittierung der Anlaufüberwachung
(Weiche hat ihre Endlage verlassen). Erreicht die Weiche erneut eine Endlage, so werden die entsprechenden
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Endlagekontakte MK3/3a und ÜKl/la am Weichenantrieb WA bebetätigt.
Über Ü3 fließt erneut Strom und es wird die Meldung 111 abgegeben. Diese Meldungsänderung führt in der
Weichensteuerung zur Quittierung der UmIaufüberwachung
(Weiche hat Endlage erreicht). Der Stellstrom wird abgeschaltet (Bitmuster 000) und der Überwachungsstrom eingeschaltet,
wenn beim Umstellen der Weiche die Weichenzungen ihre Endlage erreicht haben, was von den Prüferstangen
ständig überwacht wird. Wird die Weiche durch äußere Einflüsse aus der überwachten Endlage bewegt, wird der Überwachungsstrom
unterbrochen. Mit der Umschaltung auf Prüfstrom wird der Stell strom auch im Sicherungsschalter SS nochmals
unterbrochen (doppelte Sicherheit).
Zur Festlegung der Weichenendlage werden über die entsprechenden Wechselstromschalter WSl, WS2 die Phasen R und S durchgeschaltet
und die Phase T abgeschaltet. Dann wird Prüfstrom über die Phasen R und S geschickt.
Fig. 7 zeigt tabellarisch das Zusammenwirken des Leistungsschalters LS und Überwachers ÜW während der Stellvorgänge
Rechtslauf/Linkslauf und die Bitmuster an den Ausgängen El,
E2, E3 des Überwachers ÜW.
Das Erscheinen eines Bitmusters 111 nach einem Bitmuster ist noch kein Kriterium, daß auch wirklich die richtige Endlage
erreicht wurde, deshalb erfolgt nachfolgend stets erst einmal Abschaltung des Stellstromes und Prüfung der Endlage.
Befindet sich die Weiche in einer Endlage, wird sie elektrisch gesichert (Stellstrom abgeschaltet). Es wird dann nach
der Erfindung mit dem Sicherungsschalter SS der PrüfSpannungsschalter PS betätigt und die Prüfspannung 60 V, 50 Hz dauernd
auf den Drehstrom-Leistungsschalter LS geschaltet.
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Der Prüfstrom liegt ständig an und ist so dimensioniert,
daß der Weichenantrieb darauf nicht reagieren kann, d.h. nicht belastet wird und anläuft (z.B. Einphasenspannung
60V, 50 Hz, Ie = 300 mA durch die Motorwicklungen).
Mittels der Prüfspannung und dem Durchschalten von zwei
Wechselstromschaltern (entsprechend der vorangegangenen UmIaufrichtung der Weiche) in den Phasen R und S erfolgt
die kontinuierliche signaltechnisch sichere Endlagenüberwachung der Weiche.
Die Fig. 8 und 9 zeigen Zustandsdiagramme für das Stellen
der Weiche und die anschließende Endlagenüberwachung nach erreichter Endstellung. Für das Stellen einer Weiche von
links nach rechts (Endstellung "Rechts") in Fig. 8 und für das Stellen von rechts nach links (Endstellung "Links") in
Fig. 9.
Nach Fig. 8 sind ab Pos. 13 zur Überwachung der Lage die beiden Wechselstromschalter WSl und WS2 über die Eingänge
R^ und Rp angesteuert. Der Prüfstrom fließt - vgl. auch in
Reihenfolge Fig. 2, 6 und 3 - über die Phase R, Schalter WSl, Stromwächter Ül, Motorwicklung WZ, Motorkontakt MK3/3a,
über Kabelader 4 und Stromwächter Ü3 zum Mittelpunktleiter Mp zurück. Die Ausgänge El und E3 der Stromwächter Ul und Ü3
führen L-Signal und Ü2-0-Signal; mit dem Code 101 wird Rechtslage angezeigt. Die Endlagenprüfung für Linkslage erfolgt
nach Fig. 9 ähnlich. Dabei sind wiederum die Wechselstromschalter WSl und WS2 über Rl und R2 angesteuert (ab Pos. 13).
Der Prüfstrom fließt allerdings über Phase S, Wechselstromschalter
WS2, Stromwächter Ü2, Motorwicklung VY, Motorkontakt MK4/4a über Kabelader 4 und Stromwächter Ü3 zum Mittelpunkt
Mp zurück.
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Die Ausgänge El bis E3 des Überwachers ÜW ergeben somit
folgende Bitmuster:
Bei Rechtslage: El = 1, E2 = 0, E3 « 1
Bei Linkslage: El = 0, E2 = 1, E3 = 1
Zur Überprüfung des Überwachers ÜW und der Peripherie werden im Rahmen eines On-line-Tests die Prüfströme kurzzeitig durch
die Wechselstromschalter WSl bis WS5 in einem bestimmten Zyklus gesteuert, wobei alle drei Meldungen El bis E3 des
Überwachers ÜW kurzzeitig ein bestimmtes Bitmuster ausgeben. Hierzu wird auf die Fig. 10 und 11 verwiesen, aus
denen der Algorithmus einmal für Rechtslage Fig. 10 und einmal für Linkslage ableitbar ist. Ersichtlich ist, daß die
Steuereingänge Rl, R2, R3, R4, R5 der Wechselstromschalter WS den Prüfstrom zyklisch schalten. Die Bitmuster für die
Endlagenüberwachung gehen vgl. Fig. 1 an die Weichensicherung WSI, werden dort verglichen und beeinflussen die
Weichensteuerung WST.
- Leerseite -
Claims (10)
1. Steuerung und Sicherung einer durch eine Fernstellein—
richtung (Stellwerk) oder Ori?steileinrichtung bedienbarenWeiche
unter Verwendung einer zwischengeschalteten Weichensteuerung und Weichensicherung, die über ein
Leistung schaltendes Stellglied und ein vieradriges Stellkabel
den Weichenantrieb an die Betriebsspannung legt, wobei über Motor— und Endlagenkontakte des Weichenan—
triebes eine Abschaltung des Antriebes und eine Endlagenmeldung der Weiche erfolgt, gekennzeichnet durch folgende
Merkmale:
- die von der Fernstelleinrichtung (FE) bzw. Ortsstelleinrichtung (OE) ansprechbare Weichensteuerung (WST)
steuert in Zusammenarbeit mit der Weichensicherung (WSI) einen Drehstrom-Leistungsschalter (LS), der als kontaktloses
Stellglied über einen Sicherungsschalter (SS) an
3A04S25
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ein Drehstromnetz mit Mittelpunktleiter (R, S, T, MP) angeschlossen ist und diese Betriebsspannung über einen
Überwacher (ÜW) sowie das vieradrige Stellkabel (SK)
an den Weichenantrieb (WA) schaltet,
- der Überwacher (ÜW) erfaßt die Ströme in den Phasen und dem Mittelpunktleiter und überträgt diese als Bitmuster
an die Weichensteuerung (WST) und Weichensicherung (WSI),
- bei Übereinstimmung des von der Stellung der Weiche bzw. der entsprechenden Lage der Motor- und Überwachungskontakte im Weichenantrieb (WA) abhängigen Bitwusters
mit dem Sollmuster in der Weichensteuerung (WST) wird von dieser der Weichenantrieb (WA) durch Abschaltung
des Drehstrom-Leistungsschalters (LS) stillgesetzt,
- der Sicherungsschalter (SS) trennt anschließend zusätzlich
von der Betriebsspannung und schaltet um auf eine Prüfspannung,
- über die Prüfspannung und einen automatischen Prüfmodus wird mittels weiter vom Überwacher (ÜW) erfaßter Bitmuster
die exakte Lage der Weiche festgestellt und laufend überwacht.
2. Steuerung und Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mittels der Prüfspannung und dem Durchschalten von zwei Wechselstromschaltern (WSl und WS2)
des Drehstrom-Leistungsschalters (LS) in den Phasen R und S die signaltechnisch sichere Endlagenerfassung erfolgt.
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3. Steuerung und Sicherung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung des Überwachers
(ÜW) mittels On-line-Tests die Prüfströme regelmäßig
kurzzeitig unterbrochen werden, wobei alle drei Meldungen (Bitmuster El, E2, E3) der Stromüberwacher
(Ül, Ü2, Ü3) kurzzeitig Null sein müssen.
4. Steuerung und Sicherung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des Sicherungsschalters (SS) durch die Weichensicherung (WSI) über-
wacht wird.
5. Steuerung und Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstrom-Leistungsschalter
(LS) aus drei in den Phasen (R, S, T) liegenden Wechselstromschaltern (WSl, WS2, WS3) sowie
zwei die Phasenfolge (R und S) vertauschenden Wechselstromschaltern (WS5, WS4) bei schalterlos durchgeführtem
Mp-Leiter besteht (Fig. 2).
6. Steuerung und Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Überwacher (ÜW) drei redundant aufgebaute Stromüberwacher (Ul, Ü2, Ü3)
aufweist, die in die Phasen (R und S) und den Mittelpunktleiter (Mp) geschaltet sind, aus denen bei Stromfluß
ein High-Signal auskoppelbar ist.
7. Steuerung und Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Weicheasteuerung (WST) und Weichensicherung (WSI) in einer gemeinsamen sicheren
Rechnerfunktionseinheit (SIRE) integriert bzw. realisiert
sind.
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8. Steuerung und Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Weichensteuerung (WST) und Weichensicherung (WSI) in getrennten Einheiten
realisiert sind.
9. Steuerung und Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Weichensteuerungen (WST) und Weichensicherungen (WSI) in einer
zentralen Fernstelleinrichtung (Stellwerk) zusammengefaßt sind.
10. Steuerung und Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Weichensteuerungen (WST) und die Weichensicherungen (WSI) dezentral in separaten
Schalthäusern in der Nähe der jeweiligen Weichen angeordnet sind.
ll. Steuerung und Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einem erkannten Ausfall die Weichensicherung (WSI) den betroffenen
Weichenantrieb (WA) abschaltet, wobei der Fahrbetrieb über die Weiche bei intakter Lagemeldung weiter durchführbar
ist.
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3404825A DE3404825C2 (de) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | Schaltungsanordnung zur Steuerung und Sicherung einer durch eine Fernstelleinrichtung (Stellwerk) oder eine Ortsstelleinrichtung bedienbaren Weiche |
| DE8585730006T DE3575106D1 (de) | 1984-02-09 | 1985-01-18 | Steuerung und sicherung einer durch eine fernstelleinrichtung (stellwerk) oder eine ortsstelleinrichtung bedienbaren weiche. |
| AT85730006T ATE49167T1 (de) | 1984-02-09 | 1985-01-18 | Steuerung und sicherung einer durch eine fernstelleinrichtung (stellwerk) oder eine ortsstelleinrichtung bedienbaren weiche. |
| EP85730006A EP0153900B1 (de) | 1984-02-09 | 1985-01-18 | Steuerung und Sicherung einer durch eine Fernstelleinrichtung (Stellwerk) oder eine Ortsstelleinrichtung bedienbaren Weiche |
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| DD85273150A DD232237A5 (de) | 1984-02-09 | 1985-02-08 | Steuerung und sicherung einer durch eine fernstelleinrichtung (stellwerk) oder eine ortsstelleinrichtung bedienbaren weiche |
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| HU85495A HU191165B (en) | 1984-02-09 | 1985-02-08 | Control and safety device for switch operable by distant adjusting device or local locking frame |
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