DE3616851A1 - Verfahren und anordnung zum signaltechnisch sicheren betrieb eines lichtsignals fuer mehrfache signalbegriffsdarstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum signaltechnisch sicheren Betrieb eines Lichtsignals für mehrfache Signalbegriffsdarstellung, wie es im Oberbegriff des Anspruches 1 näher definiert ist.

Die bekannten derartigen Einrichtungen arbeiten mit sechsadrigen Signal­ leitungen zwischen Stellwerk und Signal und Signalrelaisschaltungen. Die Signallampen, z. T. mit Doppelfäden ausgerüstet, werden bei Fadenbrüchen automatisch von Haupt- auf Nebenfaden umgeschaltet und es ist auch er­ kennbar, daß ein Fehler vorliegt, jedoch nicht welcher. Für genauere Be­ stimmung ist ein erheblicher Mehraufwand, auch an Leitungen, erforder­ lich. Durch die Verwendung von Signalrelaisschaltungen, die an sich nicht mehr in die ansonsten vollelektronischen Stellwerkskonzepte passen, er­ gibt sich darüberhinaus ein Kontaktverschleiß, ein höherer Leistungsver­ brauch und auch ein größeres Gerätevolumen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vollelektronische Lösung mit rechner­ gesteuertem Stellwerk weiter voranzutreiben, wobei es gilt, auch die herkömmlich verwendete Relaistechnik durch moderne verschleißfreie Elek­ tronik mit geringem Energieverbrauch zu ersetzen. Die bisherige Sicher­ heit soll erhalten bleiben und unter dem Aspekt gleicher Sicherheit der bisher erforderliche Mehraufwand an Steuerleitungen, Rückmelde- und Überwachungsleitungen jedoch vermieden werden. Es soll aderkompatibel mit dem herkömmlichen, im allgemeinen sechsadrigen Steuerkabel zwischen Stellwerk und Signalmast ausgekommen werden. Das Verfahren soll für alle gängigen Signaltypen einsetzbar und für Nachrüstungen oder Umrüstungen bekannter Anlagen anwendbar sein.

Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Den Unteran­ sprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie eine zweckmäßige Anordnung zur Durchführung des Verfahrens entnehmbar.

Anhand der Zeichnung mit einem schematischen Ausführungsbeispiel wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert.

Die Figur zeigt anhand eines Funktionsschemas die Steuerung eines Haupt­ signals über einen nicht näher dargestellten sicheren Rechner (SIRE), der die Steuerkommandos für den gewünschten Signalbegriff ausgibt, Rückmel­ dungen empfängt und durch Vergleich mit den Sollwerten Fehlfunktionen feststellt. Bei Abweichungen wird ein niederwertigerer Signalbegriff an­ gesteuert bzw. das Signal ganz abgeschaltet. Der sichere Rechner befindet sich im Stellwerk, ebenso auch die der Figur entnehmbare innere Signalan­ paßschaltung I, im folgenden SANI genannt. Diese setzt die Rechneraus­ gangssignale in Signale um, die den gewünschten Signalbegriff über das er­ wähnte Steuerkabel II zum Lichtsignal L führen und andererseits auch die über das Kabel II zurückkommenden Rückmeldesignale von Rückmeldefühlern RM 1 bis RM 9 in rechnerverständliche Eingangssignale umsetzt.

Es liegt entsprechend seiner Sechsadrig­ keit zwischen den Anschlüssen 1 bis 6 bzw. 1′ bis 6′. An die Anschlüsse 1′ bis 6′ schließt sich eine Signalanpaßschaltung-Außen III an, die im folgenden SANA genannt wird. Diese reicht praktisch bis zum Signalmast des Hauptsignals L und steuert gemäß dem empfangenen Signalbegriff die entsprechenden Signallampen 10 an. In den einzelnen Lampenstromkreisen befinden sich Stromüberwacher R _a bis R _e , die die eingeschalteten Signal­ begriffe - wie schon angedeutet - wieder zurückmelden. Die SANA III ent­ hält außerdem einen Haupttransformator Tr 1, der den Lampenstromkreis und die weitere Eigenelektronik mit der über das Steuerkabel II herangeführ­ ten Energie versorgt.

Die Energieversorgung für das Hauptsignal L und die Elektronik der SANA III erfolgt von der SANI I aus über die Adern 1 und 2 des Steuerkabels II, wobei an der Ader 1 die Phasenspannung (229 V∼) anliegt und Ader 2 an MP angeschlossen ist. Da die Ader 2 auch für weitere Stromkreise als Rück­ führung dient, ist sie innerhalb der SANA III nicht direkt, sondern über einen Trennkondensator 7 mit der Primärwicklung des im übrigen an der Ader 1 liegenden Haupttransformators Tr 1 verbunden. Der Haupttransforma­ tor Tr 1 weist drei Sekundärwicklungen X, Y und Z auf, von denen die Wicklung X einer allgemeinen Gleichstromversorgung dient, die Wicklung Yeinen wei­ teren Transformator Tr 3 speist und Wicklung Z zur eigentlichen Stromver­ sorgung des Lichtsignals L vorgesehen ist. Alles liegt innerhalb der SANA III.

Die Übertragung des einzustellenden Signalbegriffs erfolgt über die Adern 3 und 4 mit Ader 2 (MP) als gemeinsamer Rückleitung. Dazu kommen innerhalb der SANI I zwei Gleichstromquellen A, B verschiedener Polari­ tät (z. B. +60 V gegen MP, -60 V gegen MP) und vier elektronische Schalter S ₁, S ₂, S ₊, S _- zur Anwendung, die vom sicheren Rechner des Stell­ werkes angesteuert werden. Über die drei Leitungen 3, 4 und 2 mit den sechs Schaltern können sieben verschiedene Signalbegriffe codiert über­ tragen werden (z. B. positiver Strom von A nach Leitung 3 oder 3 oder 3 und 4; bzw. negativer Strom von B nach Leitung 3 oder 4 oder 3 und 4 sowie Nullstrom). Dies wird im vorliegenden Fall für ein Hauptsignal allerdings nur zum Teil ausgenutzt, da das Hauptsignal nur fünf Signal­ begriffe kennt (Hp 0, Hp 1, Hp 2, Kennlicht, Ersatzsignal). Der sichere Rechner wählt die zum gewünschten Signalbegriff gehörenden elektronischen Schalter an, wodurch der Signalbegriff codiert über die Adern 3, 4 und 2 geführt wird. Über die Signale der diesen Leitungen zugeordneten Gleich­ stromfühler RM 2 bis RM 5 erfolgt eine Rückmeldung an den Rechner zur Kon­ trolle der korrekten Schalterfunktionen. Auf der Seite der SANA III be­ finden sich vier Gleichstromfühler Q ₁ bis Q ₄, die ihrerseits beim Fließen des Gleichstromes Signale an einen angepaßten Signalbegriffsdecoder und Anwahlschalter 8 liefern. Dieser decodiert den Signalbegriff und steuert entsprechende Wechselstromschalter S _a bis S _e an. Zum Beispiel wird für den Signalbegriff Hp 1 entsprechend "grün" für freie Fahrt, dann Wechsel­ stromschalter S _c angesteuert, wodurch über Wicklung Z des Haupttransfor­ mators Tr 1 die Grünlampe gn des Hauptsignales L mit Strom versorgt wird. In Reihe geschaltete Wechselstromüberwacher Ra bis Re überwachen ein ordnungsgemäßes Fließen des Wechselstromes und geben ein Signal an einen Überwachungscodierer 9. Im vorliegenden Beispielsfall für Hp 1 wird ein solches Überwachungssignal nur von dem Schalter R _c geliefert. Der Über­ wachungscodierer 9 erkennt daraus das vorhandene Signalbild und meldet den vorhandenen Signalbegriff zurück an den sicheren Rechner über die Adern 5 und 6 mit Ader 2 als gemeinsamer Rückleitung.

Für die Rückmeldung findet ein kombiniertes Gleichstrom-/Wechselstromüber­ tragungsverfahren Anwendung. Dazu steuert der Überwachungscodierer 9 drei elektronische Schalter S _K , S _L , S _M , von denen S _K einen an der Ader 5 innerhalb der SANI I anliegenden Gleichstrom auf Ader 2, S _L einen an Ader 6 innerhalb der SANI I anliegenden Plusgleichstrom auf Ader 2 und S _M einen Fremdwechselstrom aus der Sekundärwicklung des Haupttransforma­ tors Tr 1 innerhalb der SANA III auf die Adern 6 und 2 aufschaltet. Damit können acht Signalzustände übertragen werden. Die dabei auftretenden Gleichströme werden durch Gleichstromüberwacher RM 7 und RM 9 und der Wechselstrom durch einen Überwacher RM 8 detektiert. Die Signale werden dem Rechner zur Auswertung rückgemeldet. Über Ader 5 mit Ader 2/MP als Rückleitung wird noch mit einem Wechselstromsignal die Information "Hauptfaden defekt" übertragen. Unterbricht ein Hauptfaden innerhalb einer Signallampe 10, dann wird in bekannter Weise auf Nebenfaden umge­ schaltet. Dann fließt der Lampenwechselstrom über die Wicklung W von Transformator Tr und induziert in der zugehörigen Sekundärwicklung zwischen Ader 5 und 2 eine Wechselspannung, was einen Strom zur Folge hat, der durch einen Wechselstromüberwacher RM 6 detektiert und an den Rechner gemeldet wird. Zwischen Ader 6 und 2 wird durch einen Transformator Tr 3 noch eine Spannung eingekoppelt, die von der Primärwicklung U der erwähnten Hilfs­ wicklung Y des Haupttransformators Tr 1 stammt. Dabei ist der Schalter SM zwischengeschaltet, der vom Überwachungscodierer 9 gesteuert wird. Mit 11 und 12 sind noch Trennkondensatoren bezeichnet, die den elektro­ nischen Schaltern S _K und S _L parallel geschaltet sind und der Stromarten­ trennung dienen. Mit RM 1 ist noch ein Wechselstromüberwacher bezeichnet, der auf den Betriebsstrom in der Leitung 1 anspricht.

Die Lampenstromkreise können auch mit Gleichspannung (von Wicklung X) be­ trieben werden. Die Rückmeldung des durchströmenden Nebenfadens geschieht dann analog der Rückmeldung über RM 8, wobei eine weitere Wicklung des Haupttransformators Tr 1 als Energiequelle benutzt wird (analog Wicklung Y von Tr 1).

Die Stromüberwachung kann in Ausbildung der Erfindung auch auf einen Stromgrenzwert eingestellt werden, wobei z. B. Unterstrom auf schlechtes Leuchten schließen läßt.

Zur Hauptfadenüberwachung ist noch zu bemerken: Ist ein Hauptfaden dauernd unterbrochen, so steht am Wechselstromüberwacher RM 6 ein Signal dauernd an. Zum Testen der Umschaltelektronik von Haupt- auf Nebenfaden kann bei in­ taktem Hauptfaden dieser zyklisch oder bei jedem Einschalten kurzzeitig unterbrochen werden, so daß der Nebenfaden durchströmt wird. Dadurch ent­ steht ein Prüfmuster an dem Wechselstromüberwacher RM 6, das der Rechner ab­ fragen und zur Fehlerbestimmung auswerten kann.

Eine zyklische Abfrage kann durch Rechnerbefehl oder aber auch autonom innerhalb der SANA III angereizt werden. Dieser Vorgang kann z. B. an die 50 Hz gekoppelt werden, damit der sichere Rechner ein Zeitfenster führen kann, wann die Überwachungsimpulse eintreffen müßten. Andererseits ist es möglich, das Prüfen des Nebenfadens durch den Rechner anreizen zu lassen, falls genügend freie Signalbegriffsdecoder-Zustände verfügbar sind.

Zweckmäßig ist es noch, bei einer Umschaltung der Signalbegriffe möglichst Zwischenzustände zu durchlaufen, wobei die ordnungsgemäße Arbeitsweise der Überwacher, Schalter und Decoder geprüft wird. Zum Beispiel schaltet man um von HP 0 nach HP 1 über HP 2, von HP 1 nach HP 2 über HP 0 u. ä.

Durch die Erfindung wird die gestellte Aufgabe einfach und sicher gelöst.

Claims (13)

1. Verfahren zum signaltechnisch sicheren Betrieb eines Lichtsignals für mehrfache Signalbegriffsdarstellung, bei dem die Betriebsenergie für die Lampen und die Steuersignale für die Signalbegriffe, einschließ­ lich der Signale für Rückmeldung und Überwachung über ein gemeinsames Steuerkabel mit begrenzter Anzahl übertragen werden muß, insbeson­ dere für rechnergesteuerte Eisenbahnsignalanlagen, dadurch ge­ kennzeichnet,
daß von den verfügbaren Adern (1 bis 6) des Steuerkabels (II) ledig­ lich zwei Adern für die Leistungsübertragung Verwendung finden, wobei eine Ader (2) als gemeinsame Rückleitung - auch für alle weiteren Adern - dient,
daß die Signalbegriffe gleichstromcodiert über zwei weitere Adern (3, 4) des Steuerkabels (II) übertragen werden, wobei das einzelne oder paar­ weise Fließen von Gleichströmen in diesen Adern, sowie die jeweilige Stromrichtung das zu schaltende Signalbild bestimmt, und
daß für die diversen Rückmeldungen und Überwachungen der Betriebszu­ stände die restlichen Kabeladern (5, 6) zur Verfügung stehen, über die in Anwendung einer kombinierten Gleichstrom-/Wechselstromübertragung Gleichstrom aus den Adern (5, 6) einzeln oder paarweise signalseitig durchgeschaltet und/oder Wechselstrom signalseitig transformatorisch eingekoppelt und ein entsprechender Stromfluß rechnerseitig ausge­ wertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Sig­ nalbegriffsübertragung Gleichstrom aus zwei verschieden gepolten Gleichstromquellen (A, B) innerhalb einer Signalanpassungsschaltung- Innen (SANI/I) zur Verfügung steht, wobei je nach gewünschtem Sig­ nalbegriff die Gleichstromquelle (A oder B) und die Stromverteilung vom sicheren Stellwerksrechner über elektronische Schalter (S ₁, S ₂, S ₊, S _-) angewählt wird und ein Gleichstrom über die angewählten Adern (3 bzw. 4) fließt und daß über eine Signalbegriffsdecodierung mit Schalteranwahl (8) in einer Signalanpassungsschaltung-Außen (SANA/ III) die Lampen (10) des Lichtsignals (L) angesteuert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Rückmeldung und Überwachung der Betriebszustände in den Signal­ lampenstromkreisen an den restlichen Adern (5, 6) von Seiten der Signalanpassungsschaltung-Innen (SANI/I) fest anstehende Gleich­ spannungen (+) sowie von Seiten der Signalanpassungsschaltung- Außen (SANA/III) transformatorisch (Tr 1, Tr 2, Tr 3) in diese Lei­ tungen einkoppelbare Wechselspannungen zur Verfügung stehen, die innerhalb der SANA (III) durch elektronische Schalter (S _k ; S _l ; S _m ) über einen steuernden Überwachungscodierer (9) durchgeschaltet werden.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Gleichstromcodierung vorgesehenen zwei Gleichstromquellen (A, B) einmal mit ihrem positiven (+) und einmal mit ihrem negativen Pol (-) an Masse liegen und daß jeweils der andere Anschluß (- bzw. +) über je einen der rechnerge­ steuerten elektronischen Schalter (S _- bzw. S ₊) auf eine gemeinsame Leitung (13) schaltbar ist, von der aus über die zwei weitere rechnerge­ steuerte elektronische Schalter (S ₁ und S ₂) Verbindungen für einen Stromfluß zu den Kabeladern (3 und 4) herstellbar sind, wobei sich der Stromkreis letztlich über die gemeinsame Rückleitung (2/MP) und die Masseanschlüsse der Gleichstromquellen (A, B) schließt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den zu den Kabeladern (3, 4) führenden Leitungen der SANI (I) je zwei Gleichstromüberwacher (RM 2, RM 3 bzw. RM 4, RM 5) angeordnet sind, die jeweils auf die eine oder andere Stromrichtung ansprechen und ein entsprechendes Signal an den Rechner liefern. 6. Anordnung nach den Ansprüchen 4 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß in den von den Kabeladern (3 und 4) kommenden Leitungen (3′, 4′) der SANA (III) je zwei Gleichstromüberwacher (Q ₁, Q ₂ bzw. Q ₃, Q ₄) angeordnet sind, die jeweils auf die eine oder andere Stromrichtung ansprechen und ein entsprechendes Signal auf einen Signalbegriffsde­ coder und Anwahlschalter (8) liefern, der den Signalbegriffen ent­ sprechende Wechselstromschalter (S _a bis S _e ) in den Stromwegen der Signallampen (10) des Lichtsignals (L) steuert.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Kabeladern (3 und 4) kommenden Leitungen hinter den Gleich­ stromüberwachern (Q ₁, Q ₂, Q ₃, Q ₄) zusammengeschlossen und über eine Bürde (14) an die gemeinsame Rückleitung (2/MP) angeschlossen sind.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an die von den Kabeladern (1, 2) kommenden Leitungen (1′, 2′) innerhalb der SANA (III) die Primärwicklung (p) eines Haupttransformators (Tr 1) über einen Trennkondensator (7) an­ geschlossen ist.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stromversorgung der Signallampen (10) über eine Sekundärwicklung (z) des Haupttransformators (Tr 1) erfolgt, wobei in die einzelnen Strompfade der Signallampen (10) Wechselstrom­ überwacher (R _a bis R _e ) eingeschaltet sind, deren Signale auf einen Überwachungscodierer (9) wirken, der elektronische Schalter (S _K , S _L , S _M ) innerhalb einer kombinierten Gleichstrom-/Wechselstromüberwachung der Betriebszustände steuert.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß an den von den Kabeladern (5 und 6) kommenden Leitungen (5′, 6′) innerhalb der SANA (III) jeweils positives Potential liegt, das über die elektronischen Schalter (S _K , S _L ) an die gemeinsame Rück­ leitung (2) gelegt wird und einen Strom zur Folge hat, der jeweils durch Gleichstromüberwacher (RM 7 und RM 9) innerhalb der Leitungen (5, 6) der SANI (I) erfaßt und an den Rechner gemeldet wird.

11. Anordnung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die elektronischen Schalter (S _K , S _L ) durch Trennkondensa­ toren (11 bzw. 12) überbrückt sind, die auch bei geöffneten Schaltern einen Wechselstrom gestatten, der durch in Reihe mit den Schaltern (S _K , S _L ) liegende Transformatorwicklungen (Tr 2, Tr ₃) induktiv ein­ koppelbar ist.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in Leitung (5) der SANA (III) eine direkte Einkopplung über einen Trans­ formator (Tr 2) erfolgt, dessen Primärwicklung (W) im gemeinsamen Strompfad für Nebenfadenbetrieb aller Signallampen (10) liegt.

13. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in Leitung (6) der SANA (III) eine indirekte Einkopplung über einen Transformator (Tr 3) erfolgt, dessen Primärwicklung (U) von einer separaten Hilfswicklung (Y) des Haupttransformators (Tr 1) gespeist wird, wobei der vom Überwachungscodierer (9) gesteuerte elektronische Schalter (S _M ) zwischengeschaltet ist.

14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der in den Leitungen (5 und 6) fließende Wechselstrom innerhalb der SANI (I) durch Wechselstromüberwacher (RM 6, RM 8) erfaßt und an den Rechner gemeldet wird.