DE3411015A1 - Verfahren und einrichtung zur signaltechnisch sicheren bildschirmdarstellung eines meldebildes - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zur signaltechnisch sicheren
• Bildschirmdarstellung eines Meldebildes Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Einrichtung.
• In Anlagen der Eisenbahnsicherungstechnik wie Stellwerken oder Fernsteuerzentralen ist es erforderlich, den Bedienern eine graphische Nachbildung der jeweils zu steuernden Anlage und den aktuellen Zustand der einzelnen Steuerungs- und überwachungselemente als sogenanntes Meldebild signaltechnisch sicher anzuzeigen. Dies geschieht mit Hilfe eines Stelltisches oder einer Stelltafel,auf der das Meldebild als Mosaik aus ausleuchtbaren und teilweise mit Bedienelementen ausgestatteten standardisierten Tischfeldern wiedergegeben ist.
• In letzter Zeit werden in zunehmendem Maße Datensichtgeräte, meist Farbmonitore zur Anzeige des Meldebildes verwendet.
• Insbesondere in Stellwerken mit großen, unubersichtlichen Stellbereichen oder in Fernsteuerzentralen las-sen sich Datensichtgeräte als sogenannte Bahnhofslupen vorteilhaft zur Darstellung von Teilbereichen des Meldebildes einsetzen.
• Das auf einem Datensichtgerät dargestellte Meldebild gilt als signaltechnisch sicher, wenn, wie z.B. in der DE-AS 24 14 247 beschrieben, jede Bildinformation aus zwei getrennt erarbeiteten komplementären Teilinformationen besteht und es sofort erkennbar ist, wenn zwei komplementäre Teilinformationen nicht zueinander passen, oder wenn eine mit vom menschlichen Auge gut wahrnembarer Frequenz wechselnde Ansteuerung des Datensichtgerätes über zwei getrennte Bildschirmansteuereinheiten erfolgt und deshalb eine Nichtübereinstimmung der von den Bildschirmansteuereinheiten gelieferten Bilddaten zu einem auffälligen Blinken des entsprechenden Bildelementes führt.
• Die signaltechnische Sicherheit einer Darstellung auf einem solcherart angesteuerten Datensichtgerät ist aber nur dann gewährleistet, wenn das Datensichtgerät ständig von einem Bediener überwacht wird. Bleibt das Datensichtgerät längere Zeit unbeobachtet, so ist die Wahrscheinlichkeit dafür, daß während dieser Zeit in beiden Ansteuereinheiten der gleiche Fehler auftritt, nicht mehr beliebig gering. Ein solcher Doppelfehler würde aber, wenn er nicht gerade eine unsinnige Anzeige ergibt, nicht bemerkt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine signaltechnisch sichere Darstellung eines Meldebildes auf einem Datensichtgerät ohne die Mitwirkung eines Menschen mit geringem Aufwand zu ermöglichen.
• Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst.
• Hierbei ist die Bildung eines Prüfcode durch Datenreduktion bereits in der älteren deutschen Patentanmeldung Aktenzeichen P 33 24 313.1 erwähnt. Es wird in dieser älteren Anmeldung jedoch der gewonnene Prüfcode nicht mit einem vorab festgelegten Vergleichscode, sondern mit einem zweiten Prüfcode verglichen, der aus den Bilddaten eines zweiten, parallelarbeitenden Bildschirmansteuerkanals auf gleiche Art und Weise wie der erste Prüfcode gewonnen wird. Die Bildung eines zweiten Prüfcode erfordert eine zweite Bildschirmansteuereinheit sowie ein zweites rückgekoppeltes Schieberegister und ist demnach recht aufwendig. Die erfindungsgemäße Lösung sieht demgegenüber die Bereithaltung eines besonderen Vergleichscode für jedes mögliche Meldebild vor. Der zu einem bestimmten Meldebild gehörende Vergleichscode wird durch den Steuerrechner aus einer im Vergleichscodespeicher abgespeicherten Liste ausgewählt und mit dem Prüfcode verglichen.
• Eine Speicherung von Vergleichscodes für alle möglichen Meldebildvariationen erfordert viel Speicherplatz. Der Bedarf an Speicherplatz wächst mit der Größe der Anlage überproportional. Um den benötigten Speicherplatz zu reduzieren sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, anstelle eines individuellen Vergleichscodes für jedes Meldebild einen Grundcode für ein die statischen Bildelemente enthaltendes Meldebild und einen Anderungscode für jede mögliche Anderung des Meldebildes vorab zu speichern und den individuellen Vergleichscode durch Modulo-2-Addition aller Anderungscodes zum Grundcode herzustellen. Letzeres ist Z.B. mit zyklischen Binärcodes möglich, die mit Hilfe desselben Generatorpolynoms gebildet werden.
• Verschiedene Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 3 bis 6 angegeben. Hierbei setzt die in Anspruch 3 beschriebene Einrichtung die Speicherung von Vergleichscodes für alle Meldebildvariationen voraus,während die Ansprüche 4, 5 und 6 Einrichtungen beschreiben, bei denen der Vergleichscode aus einem Grundcode und einem oder mehreren Anderungscodes gebildet wird. Während Anspruch 4 hierzu eine diskret aufgebaute Schaltung angibt, beschreibt Anspruch 5 eine Lösung, bei der die Bildung des Vergleichscodes und der Vergleich mit Hilfe des Steuerrechners durchgeführt wird. Anspruch 6 betrifft eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusammen mit Farbmonitoren.
• Anhand dreier Figuren soll nun das Verfahren nach der Erfindung und zwei verschiedene Ausführungsbeispiele für eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung ausführlich beschrieben werden.
• In Figur 1 ist ein Datensichtgerät M dargestellt, das von einer Bildschirmansteuereinheit BA gesteuert wird. Hierzu weist es einen Bilddateneingang DB auf und einen Steuereingang ST für die zur Strahlablenkung erforderlichen Horizontal- und Vertikal-Synchronisationsimpulse. Ist das Datensichtgerät ein Farbmonitor, so besitzt es drei getrennte Bilddateneingänge für die Primärfarben Rot, Grün und Blau. Die Bildschirmansteuereinheit wandelt die von einem signaltechnisch sicheren Steuerrechner R zur Darstellung einzelner Bildelemente ausgegebenen Codeworte in zugeordnete Bilddatensätze um und speichert diese in einem Bildwiederholspeicher. Von dort werden sie byteweise in ein Schieberegister eingegeben und seriell in einem für eine flimmerfreie Bilddarstellung erforderlichen schnellen Takt auf das Datensichtgerät ausgegeben. Der signaltechnisch sichere Steuerrechner R kann z.B. aus einem Doppel-Mikrorechnersystem bestehen, dessen Rechner R1, R2 sich durch gegenseitigen Austausch und anschließenden Vergleich ihrer Verarbeitungsergebnisse gegenseitig auf einwandfreie Funktion überwachen.
• Die Bilddaten,die das Datensichtgerät über seinen Bilddateneingang erhält, werden außerdem seriell einem rückgekoppelten Schieberegister RS zugeführt. In diesem Schieberegister erfolgt eine Datenreduktion durch Verknüpfung dieser Daten mit einem zyklischen Polynom. Nach Durchgang einer bestimmten Datenmenge, z.B. der Daten für ein komplettes Bild, wird das am Parallelausgang des rückgekoppelten Schieberegisters anstehende Datenwort als Prüfcode einem Eingang eines signaltechnisch sicheren Vergleichers V zugeführt und mit einem Vergleichscode verglichen, der in einem mit dem Steuerrechner R verbundenen Vergleichscodespeicher VS1 bereitgehalten wird. Der Vergleichscode wird vor Inbetriebnahme des Datensichtgerätes für alle möglichen darzustellenden eldebildvariationen erstellt und entspricht bei fehlerfreier Funktion der Bildschirmansteuereinrichtung dem durch Datenreduktion gewonnenen Prüfcode. Stellt der Vergleicher eine Abweichung zwischen Prüfcode und Vergleichscode fest, so gibt er über eine Leitung L eine Fehlermeldung aus, die den Bediener auf die fehlerhafte Darstellung aufmerksam macht und ggf. Bedienhandlungen mit Sicherheitsverantwortung bis zur Behebung des Fehlers sperrt.
• In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt, das sich zur Verwendung in größeren Anlagen der Eisenbahnsignaltechnik eignet. Da bei solchen Anlgen die Anzahl der möglichen Meldebildvariationen sehr groß ist, wird anstelle eines sämtliche möglichen Meldebildvariationen enthaltenden Vergleichscodespeichers VS1 in Fig. 1 nur ein Vergleichscodespeicher VS2 geringer Kapazität verwendet, in dem nur der jeweils aktuelle Vergleichscode eingespeichert ist. Dieser wird ständig aus einem Grundcode und einer Anzahl den laufenden Anderungen des Meldebildes entsprechenden Xnderungscodes durch Modulo-2-Addition in einem Modulo-2-Addierer A gebildet. Dabei sind sowohl der Grundecode als auch alle Anderungscodes durch einunddasselbe Generatorpolynom gebildete, zyklische Binarcodes, wie sie z.B. in dem Buch "Error Correcting Codes" von W.Peterson, erschienen bei John Wi ley & Sons, Inc.
• New York, London beschrieben sind. Der Grundcode, der dem Vergleichscode für ein Grundbild, bei dem alle dargestellten Bildelemente in einem festgelegten Grundzustand dargestellt sind, entspricht, ist in einem Grundcodespeicher GS gespeichert. Sämtliche möglichen Anderungscodes, die die Vergleichscodes für alle möglichen Anderungen des Meldebildes gegenüber dem Grundbild darstellen, sind in einem Anderungscodespeicher AS abgelegt. Ihre Anzahl ist zwar hoch, jedoch bei einer größeren Anlage wesentlich geringer als die Anzahl von Vergleichscodes, die gespeichert werden müßten, wenn für jede mögliche Meldevildvariation ein getrennter Vergleichscode ständig bereitgehalten werden müßte.
• In einer Einrichtung nach Figur 2 entwickelt sich der Vergleichscode zusammen mit dem Meldebild: Bei Inbetriebnahme des Datensichtgerätes erscheint zunächst das Grundbild, z.B. das Gleisbild einer Stellwerksanlage, in welchem alle Weichen in Rechtslage sind und alle Signale rot zeigen. In den Vergleichscodespeicher wird der Grundcode eingegeben. Werden Bedienhandlungen vorgenommen, so wählt der Steuerrechner für jede Bedienhandlung, die die Anderung eines Bi Idelementes bewirkt (z.B. Umstellen einer Weiche von Rechtslage in Linkslage) den entsprechenden Anderungscode für die betreffende Weiche im Anderungscodespeicher aus. Dieser wird im Modulo-2-Addierer mit dem vom Grundcodespeicher gelieferten Grundcode verknüpft und ergibt den Vergleichscode, der im Vergleichscodespeicher zwischengespeichert und dem Vergleicher zugeführt wird.
• Bei der nächsten änderung eines Bildelementes wird der zugehörige Anderungscode nicht mehr dem Grundcode,sondern dem zwischengespeicherten Vergleichscode, der anstelle des Grundcodes über eine vom Steuerrechner angesteuerte Torschaltung T in den Modulo-2-Addierer gelangt, modulo-2 zuaddiert. Es ergibt sich ein geänderter Vergleichscode.
• Soll eine Anderung eines Bildelementes rückgängig gemacht werden, so genügt hierzu eine nochmalige Modulo-2Addition des Anderungscodes. Ein besonderer Anderungscode für das Rückgängigmachen von Bildelementänderungen entfällt damit.
• Figur 3 zeigt eip Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Modulo-2-Addition, die Zwischenspeicherung des Vergleichscodes und der Vergleich im Steuerrechner durchgeführt wird. Damit der Vergleich signaltechnisch sicher ist muß er von beiden Teilrechnern R1 und R2 parallel durchgeführt werden. Durch eine Verdreifachung der Bildschirmansteuereinheit BA1...3 und des rückgekoppelten Schieberegisters RS1...3 ist hier angedeutet, daß diese Teile dreifach ausgelegt werden, wenn ein Farbmonitor als Datensichtgerät verwendet wird. Steuerrechner und Speicher brauchen dagegen nicht verdreifacht sondern nur in ihren Kapazitäten der erhöhten Datenmenge angepaßt zu werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche Verfahren zur signaltechnisch sicheren Darstellung eines aus mehreren, aus einer großen Zahl vorab festgelegter Bildelemente bestehenden Meldebildes auf einem Datensichtgerät, bei dem von einem signaltechnisch sicheren Steuerrechner gelieferte, einzelnen Bildelementen entsprechende Codeworte in einer Bildschirmansteuereinheit in vom Datensichgerät verarbeitbare Bilddaten umgesetzt, zwischengespeichert und dem Datensichtgerät zur Wiedergabe auf dem Bildschirm zugeführt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Prüfung der Richtigkeit des Meldebildes aus den dem Datensichtgerät'() zugeführten Bilddaten durch Datenreduktion ein Prüfcode gebildet und mit einem dem jeweils darzustellenden Meldebild zugeordneten, in einem Vergleichscodespeicher (VS1, VS2) bereitgehaltenen Vergleichscode verglichen wird und daß eine Fehleranzeige erfolgt, wenn Prüfcode und Vergleichscode voneinander abweichen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichscode aus einem fest abgespeicherten, einem Grund-Meldebild zugeordneten Grundcode und mehreren Anderungscodes, die den einzelnen, gegenüber dem Grund- Meldebild bestehenden Änderungen des darzustellenden Meldebildes zugeordnet sind, durch Modulo-2-Addition erzeugt wird.
3. 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Bildschirmansteuereinheit (BA) mit dem seriellen Eingang eines rückgekoppelten Schieberegisters (RS) verbunden ist, daß ein signaltechnisch sicherer Vergleicher (V) vorgesehen ist, vom dem ein erster Eingang mit dem Parallelausgang des rückgekoppelten Schieberegisters und ein zweiter Eingang mit dem Ausgang des Vergleichscodespeichers(VSl, VS2) verbunden ist und daß der Vergleichscodespeicher zur Steuerung seiner Ausgabe mit dem Steuerrechner (R) verbunden ist.
4. 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Bildschirmansteuereinheit (BA) mit dem seriellen Eingang eines rückgekoppelten Schieberegisters (RS) verbunden ist, daß neben dem Vergleichscodespeicher (VS2) und einem mit dessen Ausgang und dem Parallelausgang des rückgekoppelten Schieberegisters (RS) verbundenen signaltechnisch sicheren Vergleicher (V) ein Grundcodespeicher (GS), ein Anderungscodespeicher (AS) und ein dem Vergleichscodespeicher (VS2) vorgeschalteter Modulo-2-Addierer CA) vorhanden sind, und daß die Eingänge des Modulo-2-Addierers (A) zur Eingabe von gespeicherten Codeworten in den Modulo-2-Addierer mit den Ausgängen des Grundcodespeichers (GS), des Anderungscodespeichers (AS) und des Vergleichscodespeichers (VS2) verbindbar sind.
5. 5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Bildschirmansteuereinheit (BA) mit dem seriellen Eingang eines rückgekoppelten Schieberegisters (RS) verbunden ist, dessen Parallelausgang mit einem Eingang des Steuerrechners (R) verbunden ist und daß dem Steuerrechner neben dem Vergleichscodespeicher ein Grundcodespeicher (GS) und ein finderungscodespeicher (AS) zugeordnet sind.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Einsatz in Verbindung mit einem Farbmonitor dreikanalig ausgeführt ist.