DE3515962C2

DE3515962C2 - Anordnung zur signaltechnisch sicheren Steuerung und Ausfallüberwachung wechselstromgespeister Doppelfadenlampen eines Lichtsignals, insbesondere Vorsignals in Eisenbahnsignalanlagen

Info

Publication number: DE3515962C2
Application number: DE19853515962
Authority: DE
Inventors: Harri Dipl.-Ing. 1000 Berlin Brauer; Alfred Dipl.-Ing. Lotz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1987-02-19
Also published as: DE3515962A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur sicheren Steuerung und Ausfallüberwachung wechselstromgespeister Doppelfadenlampen eines Lichtsignals, insbesondere Vorsignals in Eisenbahnsignalanlagen, unter Verwendung eines steuernden Stellwerksrechners, einer Signalleitung zum Signal und einer Lampenfadenüberwachung am Signalstandort. Es soll eine verschleißfreie Steuerung mit geringerem Energieverbrauch und zusätzlich eine gezielte Fehlerdiagnose erreicht werden. Dabei soll adersparend und aderkompatibel ein weitgehender Ersatz der Mikroprozessortechnik erfolgen. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Steuerung und Ausfallüberwachung aderkompatibel für die übliche Signalleitung (4) ausgelegt ist, wobei für jeden Signalbegriff (Vr0, Vr1, Vr2) eine definierte Ader (a, b, c) Verwendung findet und ferner nur eine weitere Ader (e) für alle Rückmeldevorgänge und eine weitere Ader (d) als zu allen übrigen Adern gemeinsame Rückleitung vorgesehen ist, daß die Adern (a, b, c) an getrennte Trennübertrager (8.1, 8.2, 8.3) führen, über die die Haupt- (HF) und Nebenfäden (NF) der Signallampen (z. B. ge2 und ge1) des jeweiligen Signalbegriffes (z. B. Vr0) und jeweils den Doppelfadenlampen zugeordnete Steuereinrichtungen (z. B. Z1, S1, Ü1 bzw. Z2, S2, Ü2) gespeist werden, daß die Nebenfäden (NF) der verschiedenen Signallampen (z. B. ge2 und ge1) eines Signalbegriffes (hier z. B. Vr0) zu Prüfzwecken definiert zeitversetzt den Hauptfäden ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur signaltechnisch sicheren Steuerung und Ausfallüberwachung der wechselstromgespeisten Doppelfadenlampen eines Lichtsignals, wie es im Oberbegriff des Anspruches 1 näher definiert ist.
Eine derartige Anordnung ist z. B. bereits aus der DE-OS 32 23 779 bekannt. Bei der dort beschriebenen fehlersicheren adersparenden vollelektronischen Lichtsignalsteuereinrichtung mit Mikroprozessorsteuerung kann bereits mit vorhandenen 6-adrigen Signalkabeln ausgekommen werden, es wird jedoch eine empfindliche Frequenzwählschaltung mit definierter Frequenz benutzt, wobei der zu treibende Aufwand beträchtlich ist. Auch die Wartung muß sehr sorgfältig erfolgen.
Die üblichen sonstigen bekannten Einrichtungen, die mit den schon erwähnten 6-adrigen Signalleitungen zwischen Stellwerk und Signal arbeiten, beruhen auf bewährten Signalrelaisschaltungen.
Fig. 1 zeigt für einen solchen Stand der Technik in einem Übersichtsschaltbild ein Vorsignal 1 in einer Außenanlage II. Beim Vorsignal kann es sich dabei um ein Einfahr-Vorsignal, ein Ausfahr-Vorsignal, ein Zentralblock- Vorsignal oder einen Vorsignalwiederholer handeln. Die vier Signallampen des Vorsignals 1 tragen die Bezugszeichen ge 1, ge 2, gn 1, gn 2. Sind wie hier vorgesehen, die Signallampen als Doppelfadenlampen ausgeführt, werden die dargestellten 12 Adern benötigt. Sie führen zum Schaltkasten 2, der am Mast 3 des Vorsignals 1 befestigt ist und normalerweise die erwähnte Relaissteuerung für Umsetzung, Steuerung, Überwachung enthält. Vom Schaltkasten 2 geht die bewußte Signalleitung 4 mit 6 Adern ab. Die Signalleitung 4 (maximal 6,5 km Länge) führt zur Innenanlage I (Stellwerk) mit einem Stellwerksrechner 5, der die Signalbegriffe bildet. Die Schnittstellen sind gestrichelt angedeutet. Es gibt hier drei Signalbegriffe Vr 0, Vr 1, Vr 2.
Darin bedeutet Vr 0 = Zughalt erwarten = Signalbild ge 1/ge 2
Vr 1 = Fahrt erwarten = Signalbild gn 1/gn 2
Vr 2 = Langsamfahrt erwarten = Signalbild ge 1/gn 2.
Die Steuerung und Versorgung solch eines alleinstehenden Vorsignales 1 erfolgt bekanntermaßen vom Stellwerk her I über die Signalleitung 4. Wenn keine Fahrinformation übertragen wird - so auch bei einer Störung - wird Vr 0 = ge/ge angezeigt. Bei auftretendem Defekt darf kein höherwertiger Signalbegriff ausgegeben werden, d. h. die Signallampen müssen überwacht werden. Bei Fadenbrüchen wird automatisch von Haupt- auf Nebenfaden umgeschaltet und es ist auch erkennbar, daß ein Fehler vorliegt, jedoch nicht welcher. Für genauere Bestimmung ist bei Relaisschaltungen ein Mehraufwand, auch an Leitungen, erforderlich.
Das bedeutet die Nichtverwendbarkeit bereits vorhandener verlegter Signalleitungen bzw. Schwierigkeiten bei Umrüstungen. Darüber hinaus ergibt sich bei Relaisschaltungen, die als Relikt an sich nicht mehr in elektronische Stellwerkskonzepte passen, ein höherer Leistungsverbrauch und auch ein größeres Gerätevolumen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Relaistechnik durch eine verschleißfreie vollelektronische Steuerungskonzeption weiter vereinfachten Aufbaus zu ersetzen, wobei neben einer gezielten Fehlerdiagnose ein weiter abgesenkter Energieverbrauch im Vordergrund steht. Auch hier soll adersparend mit dem vorhandenen 6-adrigen Signalkabel ausgekommen werden.
Diese Aufgabe wird für eine Anordnung der eingangs genannten Art gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Anhand der Figuren der Zeichnung und eines schematischen Ausführungsbeispieles wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert. Es zeigt
Fig. 2 das Prinzip der Signalansteuerung und Überwachung,
Fig. 3 eine detaillierte Schaltung nach der Erfindung,
Fig. 4 ein Rückmeldungs-Impulsdiagramm,
Fig. 5 und 6 Impulsdiagramme für defekte Hauptfäden,
Fig. 7 und 8 Impulsdiagramme für defekte Nebenfäden.
In Fig. 2, die das Prinzip der Signalansteuerung und Überwachung aufzeigt, sind mit I und II wieder Innen- (Stellwerk) und Außenanlage (Vorsignal) bezeichnet. In der Innenanlage I werden die erforderlichen Signalbegriffe durch den zweikanalig arbeitenden Rechner 5 sicher gebildet (Fahrwegelement-, Steuerungs- und Sicherungsrechner) und mittels eines elektronischen Signalschalters 6 wird je nach Signalbegriff über die Adern a, b und c die Betriebsspannung R-Mp (220 V) zur Außenanlage II durchgeschaltet. Werden die Signalbegriffe Vr 1 oder Vr 2 nicht ausgegeben, wird immer der Signalbegriff Vr 0 = Zughalt erwarten durchgesteuert. Für diesen Signalbegriff fließt der Signalstrom dabei über einen Überwacher Ü 1 einer Überwacherstufe 7 und außerhalb der Innenanlage I über die Ader a zur Primärwicklung eines Übertragers 8.1 am Vorsignal 1 und über die gemeinsame Ader d wieder zurück. Weitere Überwacher Ü 2, Ü 3, Ü 5 sind für die übrigen Adern b, c, e vorgesehen. Die Ader d (Mp) wird nicht überwacht. Die Überwacher geben ausgangsseitig Kontrollsignale E 1 bis E 3 und E 5 aus, solange ein Signalstrom fließt. Diese werden auf getrennte Überwachungseingänge des zweikanaligen Stellwerksrechners 5 geführt und damit das Vorhandensein der Signalströme erfaßt. Sekundärseitig kann den Übertragern 8.1 bis 8.3 eine auf die entsprechende Lampenspannung (12 V) heruntertransformierte Signalspannung entnommen werden. Gleichzeitig erfolgt eine Potentialtrennung. Die Signallampe ge (nur eine Signallampe ist hier dargetellt) ist mit einem Haupt- (HF) und einem Nebenfaden (NF) ausgeführt. Hat der Hauptfaden HF eine Unterbrechung, so erfolgt in der Außenanlage II selbsttätig die Umschaltung auf den Nebenfaden NF. Dazu wird der Fadenstrom von einem Hauptfadenüberwacher HÜ überwacht und bei festgestelltem Ausfall über den Nebenfadenschalter NS der Nebenfaden NF zugeschaltet. Alle störungsfreien und störungsbehafteten Vorgänge werden über den Übertrager 8.4 ausgekoppelt und dem Stellwerksrechner 5 in der Innenanlage I unter Stromfluß über Überwacher Ü 5 übermittelt.
Anhand der detaillierten Schaltung nach Fig. 3, ab Schnittstelle am Schaltkasten des Vorsignals 1, wird die Erfindung in Funktion beschrieben.

Störungsfreier Schaltvorgang:

Wird z. B. der Signalbegriff Vr 0 durchgesteuert und der Übertrager 8.1 erhält Signalspannung, dann fließt ein Lampenstrom für den Signalbegriff Vr 0 von der Sekundärwicklung über den Hauptfaden HF der Lampe ge 2, den Überwacher Ü 1, den Relaiskontakt um 1, den Hauptfaden HF von Lampe ge 1, den Überwacher Ü 2 und zurück zur Sekundärwicklung. Mittels der in Reihe liegenden Abgleichwiderstände R 1 bis R 3 können die Lampenströme auf die erforderlichen Werte eingestellt werden. Mit HZ ist noch eine Scheibenheizung für das Gelbsignal angedeutet. Mit dem Auftreten eines Stromes am Übertrager 8.1 wird für Steuerzwecke ein Teil sekundärseitig gleichgerichtet (V 1) und es werden zwei Zeitglieder Z ₁ und Z ₂ angesteuert, von denen Z ₂ eine Einschaltverzögerung von ca. einer Sekunde aufweist. Zunächst ist Stromschalter S 1 stromführend und der Nebenfaden NF von Signallampe ge 2 brennt kurz (ca. 50 ms). Anschließend schaltet der Überwacher Ü 1 den Stromschalter S 1 wieder aus, falls auch der Hauptfaden HF von ge 2 stromführend ist. Nach einer Verzögerungszeit von ca. 1 Sekunde (Einschaltverzögerung) wird der Zeitschalter Z ₂ aktiv und schaltet über den Wechselstromschalter S 2 auch den Nebenfaden NF der Signallampe ge 1 zu. Danach wird auch der Nebenfaden NF von Signallampe ge 1 wieder über Ü 2 abgeschaltet, falls der Hauptfaden in Ordnung ist. Am Ausgangsübertrager 8.4 wird über die Anschlüsse AB, EF und sekundärseitig über Ader e eine Impulsfolge gemäß Fig. 4 ausgegeben.
Gleiches geschieht bei Signalbegriff Vr 1 im zeitlichen Versatz für die Signallampen gn 2 und gn 1. Die Zeitglieder sind mit Z ₃, Z ₄ bezeichnet. Auch hier wird für jeden Nebenfadenzweig eine Wicklung am Übertrager 8.4 eingesetzt, hier die Anschlüsse CD, EF. Möglich ist es der Ergänzung halber auch, sämtliche Impulse über nur eine einzige Primärwicklung laufen zu lassen. Bei Signalbegriff Vr 2 mit Signalbild ge 1/gn 2 wird Übertrager 8.3 angesteuert und mittels Relais UM erfolgt ein Umschalten der Kontakte U _M ₁ bis U _M ₅. Über Gleichrichter V 3 werden jetzt die Zeitglieder Z 3 und Z 2 beaufschlagt. S 3 und S 2 schalten die Prüfströme wieder zeitlich versetzt auf die entsprechenden Teilwicklungen CD, EF des Rückmeldeübertragers 8.4.
Die bereits angesprochene Fig. 4 zeigt das Impulsdiagramm für störungsfreien Betrieb. Bei einem ordnungsgemäßen Betrieb fließt erkennbar ein Dauerstrom über die Überwacher Ü 1 und Ü 2 und die Hauptfäden ge 2 und ge 1. Die Nebenfäden NF sind nur zeitweilig und zeitversetzt zugeschaltet. Über den Übertrager 8.4 wird nur dieses Zu- und Abschalten der Nebenfäden übertragen. Zwei kurze Folgeimpulse zeigen, daß alles in Ordnung ist. Nach einer Prüftaktpause muß dasselbe Bild erscheinen. Die Prüfimpulse werden sekundärseitig vom Übertrager 8.4 als Kontrollspannungen zum Stellwerksrechner über die Adern e und d übertragen und entsprechend ausgewertet.
Tritt beim Einschalten des Signalbegriffes Vr 0 nicht die in Fig. 4 wiedergegebene Impulsfolge am Übertrager 8.4 auf, so liegt ein Defekt an den Signallampen ge 2 und ge 1 vor. Aus dem Störbild kann der Stellwerksrechner 5 direkt den Fehler erkennen.
Die verschiedenen Störbilder für Vr 0 sind den Fig. 5 bis 8 entnehmbar. Entsprechendes ergibt sich für Vr 1 und Vr 2.
Bei vorliegendem Hauptfadendefekt (vgl. Fig. 5 und 6) schaltet der entsprechende elektronische Wechselstromschalter S 1 oder S 2 den zugehörigen Nebenfaden ein, aber nicht mehr aus. Am Übertrager 8.4 wird dies dann als Dauersignal ausgegeben, solange der Signalbegriff ansteht. Um eine kurze Fehleroffenbarungszeit zu erlangen, wird in einem programmierbaren Abstand der Signalbegriff kurzzeitig unterbrochen. Diese Unterbrechung ist so kurz, daß sie optisch nicht wahrnehmbar ist. Durch diesen kurzen Prüftakt ist es möglich, am Übertrager 8.4 wieder eine definierte Impulsfolge zu erzeugen, die jeden Defekt an jeder Signallampe erkennbar macht.
Fig. 5 zeigt ein Impulsdiagramm, bei dem der Hauptfaden HF von Signallampe ge 2 defekt wird. Im oberen Teil ist noch alles in Ordnung. Beim Fehler stellt sich das mittlere Bild ein und nach einer Prüftaktpause mit erneutem Zuschalten bleibt (vgl. mit dem unteren Bild) ein Dauerimpuls von Anfang an stehen.
Fig. 6 zeigt das Impulsdiagramm, wenn der Hauptfaden HF von Signallampe ge 1 durchbrennt. Dabei ergibt sich nach der Pulstaktpause letztlich ein kurzer Impuls, gefolgt von einem Dauerimpuls.
Ist beim Einschalten der Nebenfaden NF defekt, so wir dies ebenfalls erfaßt. Vergleiche der Fig. 7 und 8 ist bei nur einem übertragenden Einzelimpuls ein Nebenfaden defekt. Wird nur der erste Impuls übertragen, so ist hier der Nebenfaden ge 1 defekt, wird nur der zweite Impuls übertragen, ist der Nebenfaden ge 2 defekt.
Durch die Erfindung kann rationell eine gezielte Fehlerdiagnose durch den Einsatz der Mikroelektronik miterstellt werden, wobei durch Aderkompatibilität nicht einmal an dem vorhandenen Signalleitungsmaterial etwas verändert zu werden braucht. Die übrigen Vorteile wurden schon benannt.

Claims

1. Anordnung zur signaltechnisch sicheren Steuerung und Ausfallüberwachung wechselstromgespeister Doppelfadenlampen (ge 1, ge 2, gn 1, gn 2) eines Lichtsignals, insbesondere Vorsignals (1) in Eisenbahnsignalanlagen, unter Verwendung eines steuernden Stellwerkrechners (5), einer mehradrigen Signalleitung (4) zum Signal und einer Lampenfadenüberwachung am Signalstandort, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung und Ausfallüberwachung für einen Betrieb über die übliche Signalleitung (4) ausgelegt ist, wobei für jeden Signalbegriff (Vr 0, Vr 1, Vr 2) nur jeweils eine definierte Ader (a, b, c) Verwendung findet, eine weitere Ader (e) für alle Rückmeldevorgänge und eine zusätzliche Ader (d) als allen Adern gemeinsame Rückleitung vorgesehen ist,
daß die den Signalbegriff übertragenden Adern (a, b, c) an separate Übertrager (8.1, 8.2, 8.3) führen, über die Hauptfäden (HF) und Nebenfäden (NF) der Signallampen des jeweiligen Signalbegriffes (z. B. ge 1 und ge 2 für Vr 0) und jeweils den Doppelfadenlampen zugeordnete vollelektronische Schalt- und Steuereinrichtungen (z. B. in Fig. 3 Z 1, S 1, Ü 1 bzw. Z 2, S 2, Ü 2) gespeist werden,
daß die Steuereinrichtungen die Nebenfäden (NF) der verschiedenen Signallampen eines Signalbegriffes (z. B. ge 1 und ge 2 für Vr 0) zu Prüfzwecken zeitversetzt zu den Hauptfäden (HF) einschalten und nach definiertem Zeitablauf wieder ausschalten,
daß die Ströme durch die Nebenfäden über Teilwicklungen (AB, EF, CD) eines Rückmeldeübertragers (8.4) geführt werden und als Impulse über eine Rückmeldeader (e) an den Stellwerksrechner (5) rückübertragen werden,
und daß über das Impulsbild Fehlerort und Fehlerart für den Rechner erkennbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen der Signallampen erste und zweite Zeitglieder enthalten (z. B. Z ₁, Z ₂ für Vr 0), mit denen bei gleichzeitigem Einschalten der Hauptfäden (HF) der beiden Signallampen (hier ge 2 und ge 1) deren Nebenfäden (NF) kurzzeitig aber zeitversetzt über Wechselstromschalter (S 1, S 2) mit eingeschaltet werden und bei intakten Hauptfäden (HF) nach Zeitablauf wieder abgeschaltet werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschalten der Nebenfäden (NF) bei Hauptfadenstrom über einen zugeordneten Überwacher (Ü 1 bzw. Ü 2) durch den Wechselstromschalter (S 1 bzw. S 2) erfolgt.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils das zweite Zeitglied (z. B. Z 2) eine Einschaltverzögerung aufweist.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signallampen jedes Signalbildes in einem Zyklus einzeln durchgeprüft werden, wobei jeweils nach einem kurzen nicht wahrnehmbaren Ausschalten (Taktpause) eine Wiedereinschaltung erfolgt.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Wiedereinschalten ein Doppelimpuls am Übertrager (8.4) Hinweis auf intakte Glühfäden gibt.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Wiedereinschalten ein Dauersignal am Übertrager (8.4) Hinweise auf Hauptfadenfehler bestimmter Signallampen gibt.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Wiedereinschalten aus der Lage eines bloßen Einzelimpulses Nebenfadenfehler bestimmter Signallampen erkennbar sind.