DE3715478A1 - Schaltungsanordnung zur ueberwachung einer weiche - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Weiche, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher definiert ist.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist z. B. der DE-PS 34 04 825 entnehm­ bar. Dort werden die Leiterströme durch Wechselstromüberwacher in zwei Phasen und dem Mittelpunktleiter detektiert und als Bitmuster von einem Rechner ausgewertet. Nach durchgeführter Weichenumstellung erfolgt eine ständige Lageüberwachung mit einem Prüfwechselstrom, der in einem Prüf­ modus über die Leiter geschickt wird. Anhand der sich weiter ergebenden Bitmuster aus den Überwachern kann auf Fehler geschlossen werden. Die Schal­ tung ist jedoch relativ aufwendig und insbesondere die Prüfschaltung kann zu Störungen Anlaß geben. Wesentlich ist ja, daß die Überwacher unter­ schiedlichste Spannungen und Ströme gleichermaßen sicher detektieren sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufwand zu vermeiden und eine höhere Störsicherheit zu erreichen und das bei einfachstem Aufbau. Gleichzeitig soll die Überwachungseinrichtung gegen den Einfall fremder Phasen und der Stellspannung geschützt werden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteran­ sprüchen entnehmbar.

Anhand eines schematischen Ausführungsbeispieles für eine Weichenüber­ wachungsschaltung wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert.

Der prinzipiellen Figur ist ein Drehstromnetz R, S T mit Mittelpunkt­ leiter Mp entnehmbar, aus dem über Halbleiter-Leistungsschalter 1 bis 5 (Thyristoren, Triacs) und Allstromüberwacher Ü 1 bis Ü 4 sowie über ein vieradriges Stellkabel ST ein Drehstromweichenantrieb WA mit Motor M gespeist wird. Zugehörig ist noch eine Überwachungsanordnung 6 mit Weichen­ überwachungskontakten ÜK und Motorkontakten MK. Die Halbleiter-Leistungs­ schalter 1 bis 5 werden von der Weichensteuerung (Rechner) mit Signalen S 1 bis S 5 angesteuert. Die gleichen Signale vom Rechner R beaufschlagen weiterhin ein Oder-Gatter 7, das ein Monoflop 8 mit fallender Flanke triggert. Die Elemente 7 und 8 gehören zum Ansteuerungskreis eines Tran­ sistors 9, der als Halbleiterschalter eine Prüfgleichspannung aus einer Batterie 10 schaltet. Im Prüfgleichspannungskreis sind ferner noch ein Vorwiderstand 11, eine Sicherung 12 sowie Schutzdioden 13 und 14 für den Transistorschalter 9 erwähnenswert. Anstelle der Batterie 10 mit Vor­ widerstand 11 kann auch eine Konstantstromquelle Verwendung finden. Im Prüfgleichspannungskreis sind außerdem Ruhestromkontakte ss 1 b, ss 1 c und ss 2 b zweier Sicherheitsschalter SS 1 und SS 2 (zwangsgeführte Relais) ange­ ordnet. Arbeitskontakte dieser Sicherheitsschalter liegen in den drei Phasen R, S, T und sind mit ss 1 d bis ss 1 f und ss 2 d bis ss 2 f bezeichnet. Die beiden Sicherheitsschalter SS 1 und SS 2 werden ebenfalls vom Rechner R angesteuert. Die vorgenannten Kontakte sind in DB-Darstellungsweise ge­ zeichnet, d. h.:

durchgezogener Querstrich = Arbeitskontakt (Strompfad im Ruhezustand gesperrt)
halber Querstrich = Ruhekontakt (Strompfad in Ruhestellung durchlässig).

Funktionsweise:

Zum Umschalten der selbst nicht dargestellten Weiche werden zunächst die beiden Sicherheitsschalter SS 1 und SS 2 erregt. Über die zugeordneten Eigenkontakte ss 1 a und ss 2 a erfolgen dabei jeweils Rückmeldungen über den Relaisanzug zum Rechner R. Außerdem wird der Prüfgleichspannungskreis über die zugeordneten Kontakte ss 1 b und ss 1 c sowie ss 2 b abgetrennt und die Phasen R, S, T über die Kontakte ss 1 d bis ss 1 f und ss 2 d bis ss 2 f an die Leistungsschalter 1 bis 5 herangeführt. Die Leistungsschalter 4 und 5 in den Phasen R und S dienen als Polwender für Rechts- oder Linkslauf der Weiche.

Mit entsprechenden Signalen S 1 bis S 5 vom Fahrelementenrechner R werden die zuständigen Halbleiter-Leistungsschalter, hier z. B. 1, 2, 3 gezündet. Zur Begrenzung des Anlaufstromes - und um einen weicheren Anlauf zu ge­ währleisten - läuft der Motor M zunächst stets mit einer Phase (hier S) gegen Mp und zwei Phasen gegeneinander (MP/T) an. Nach dem Anlauf wechseln Motorkontakt MK 1 und Weichenendlagen-Überwachungskontakt ÜK 1 ihre Lage. Über MK 1 wird Mp von S abgeschaltet und über ÜK 1 die Motorwicklungen in Sternschaltung mit allen drei Phasen verbunden. Der Motor läuft dann mit voller Leistung bis zur anderen Endlage. Dort schaltet dann erst ÜK 2 und dann schließlich MK 2 um.

Durch den Stromfluß über die verschiedenen Motorwicklungen werden in den Überwachern Ü 1 bis Ü 4 High- oder Low-Signale erzeugt, die ein Bitmuster ergeben, aus dem der Zustand - vom Umlauf der Weiche bis zur Endlage - erkennbar ist. Der Überwacher Ü 4 braucht nur beim Umlauf der Weiche, d. h. auf Wechselspannung zu reagieren. Er kann daher als reiner Wechselstrom­ überwacher aus einem Transformator entsprechender Isolationsfestigkeit aufgebaut werden.

Nach dem Umstellen der Weiche erfolgt eine ständige Überwachung der Weiche auf 1. Verlassen der Endlage (kann durch Auffahren geschehen), 2. Ader­ unterbrechung, 3. Aderberührung, 4. Einfall von Fremdspannung.

Für die Überwachung werden die Sicherheitsschalter SS 1 und SS 2 vom Rechner zurückgesteuert, d. h. die zugehörigen Kontakte schalten um. Über die Kon­ takte ss 1 d bis ss 1 f und ss 2 d bis ss 2 f wird die Drehspannung noch vor dem Gleichspannungsprüfkreis in den drei Phasen abgeschaltet und über den Ruhe­ stromkontakt ss 1 c eine Verbindung zwischen den Phasen R und S hergestellt und über den Ruhestromkontakt ss 2 b eine Verbindung zwischen der Phase T und Mp vollzogen. Über den Ruhestromkontakt ss 1 b wird die Prüfspannung eingespeist.

Durch Ansteuern über die Signale S 1 bis S 5 können jetzt rechnergesteuert nach einem Prüfschema einzelne Gleichstromkreise gebildet werden, die aus der Batterie 10 über den Halbleiterschalter 9 gespeist werden. Das ordnungsgemäße Fließen des Gleichstroms wird über die Allstromüberwacher Ü 1 bis Ü 4 dedektiert und an den Rechner (vgl. Pfeilrichtung) zurückge­ meldet. Nach jedem Prüfschritt des Schemas müssen die gerade beauf­ schlagten Halbleiter-Leistungsschalter ausgeschaltet werden. Da sie Gleich­ strom nicht von sich aus unterbrechen können, erfolgt das Auftrennen der Stromkreise jeweils durch Ansteuern des Transistors 9. Wenn das letzte der auch an das Oder-Gatter herangeführten Signale S 1 bis S 5 ausbleibt, geht automatisch der Ausgang von Oder-Gatter 7 auf 0, wobei die fallende Flanke das Monoflop 8 initiiert. Der resultierende kurze Impuls löscht den Transistor 9. Das "Aus"-Steuern von Transistor 9 ist hier nur beispiel­ haft ausgeführt. Es kann z. B. auch direkt über den Fahrwegelementrechner R geschehen. Anstelle der Elemente 7 und 8 brauchte man dann nur einen Rechner-Port mehr, der direkt an die Basis von Transistor 9 zu führen wäre. Auch sind Ausführungen denkbar, in denen anstelle eines bipolaren Transistors ein selbstleitender Transistor Verwendung findet.

Nach jedem Öffnen eines Gleichstromkreises kann dann durch Ansteuern mit einer anderen Signalkombination S 1 bis S 5 ein anderer Prüfgleichstromkreis gebildet werden.

Die Allstromüberwacher Ü 1 bis Ü 4 sind für einen sehr weiten Ansprechbe­ reich auszulegen. Sie müssen einerseits z. B. bei Prüfgleichströmen um 30 mA (aus 60 V Batterie) ansprechen und auch noch bei 5A Wechselstrom (aus 380 V Drehstromnetz) beim Stellen der Weiche ordnungsgemäß funktionie­ ren, ohne defektzugehen. Auch andere Überlastungen, z. B. aus einem Einfall von Fremdspannungen müssen unproblematisch bleiben. Es werden daher Magnet­ kreise mit Hallsonden und Auswerteverstärkern verwendet. Der zu über­ wachende Strom wird dabei mit einigen Drahtwindungen durch einen Magnetkern geführt und eine Hallsonde reagiert auf das entstehende Magnetfeld (Gleich­ feld). Ein Verstärker formt dann die Hallspannung in ein 0/1-Signal um. 1 = fließender Strom; 0 = fehlender Strom.

Dadurch, daß Stromleiter und magnetischer Kreis völlig voneinander iso­ liert sind, ist eine Potentialtrennung auf einfache Weise gegeben. Auch Überspannungen von fremden Phasen oder die Drehspannung vom Drehstromnetz führen nicht zur Zerstörung der Allstromüberwacher.

Durch die Erfindung wird die gestellte Aufgabe auf besonders zweckmäßige Weise gelöst.

Claims (7)

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Weiche, deren Antrieb über ein vieradriges Stellkabel an ein Drehstromnetz mit Mittelpunktleiter angeschlossen ist, mit in den Phasen angeordneten Leistungsschaltern und in wenigstens zwei Phasen und dem Mittelpunktleiter verwendeten Stromüberwachern, die bei Stromdurchgang jeweils ein Signal abgeben, wobei die Summe der Signale als Bitmuster Aufschluß über den Zustand der Weiche gibt und daß nach Umlauf der Weiche und Abschalten des Dreh­ stromnetzes auf eine Prüfspannung umgeschaltet wird, mit der über die in einem rechnergesteuerten Prüfmodus zyklisch ein- und ausschaltbaren Leistungsschalter in Verbindung mit den Überwachern weitere Bitmuster zur laufenden Lageüberwachtung der Weiche erzeugt werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - als Prüfspannung findet eine Gleichspannung Verwendung, die mit einer Polarität (+) zwei zusammengefaßte Phasen (R, S) des abgeschalteten Drehstromnetzes (R, S, T Mp) und mit der anderen Polarität (-) die mit dem Mittelpunktleiter (Mp) zusammengefaßte 3. Phase (T) speist,
• - die Prüfgleichspannung ist über einen Halbleiterschalter (9) ein- und ausschaltbar, abhängig vom Schalten der in einem Prüfmodus getakteten Leistungsschalter (1 bis 5),
• - in allen drei Phasen (R, S, T) und dem Mittelpunktleiter (Mp) sind Stromüberwacher (Ü 1 bis Ü 4) angeordnet, von denen mindestens die Strom­ überwacher (Ü 1 bis Ü 3) in den Phasen (R, S, T) als Allstromüberwacher mit breitem Strombereich auszulegen sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zusammenfassung und Speisung der Phasen (R/S und T/Mp) durch Verbindung über Ruhestromkontakte (ss 1 b, ss 1 c, ss 2 b) von zwangs­ geführten Sicherheitsrelais (SS 1, und SS 2) erfolgt, von denen zwangsge­ führte Arbeitsstromkontakte (ss 1 d bis ss 1 f und ss 2 d bis ss 2 f) in den Phasenleitungen (R, S, T) des Drehstromnetzes angeordnet sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Prüfgleichspannungskreis in einem Längszweig einen Transistor aufweist, dessen Steuerelektrode bei Wegfall der Steuersignale (S 1 bis S 5) den Prüfgleichspannungskreis unterbricht.

4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuersignale (S 1 bis S 5) für die Leistungsschalter (1 bis 5) zusätzlich über ein Oder-Gatter (7) mit nachgeschaltetem Monoflop (8) geführt sind, dessen Ausgang mit der Basis des Transistors (9) verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei Wegfall der Steuersignale (S 1 bis S 5) für die Leistungsschalter (1 bis 5) der Rechner (R) direkt ein Ab­ schaltkommando für die Basis des Transistors (9) ausgibt.

6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Transistor (9) in Durchlaßrichtung über eine in gleiche Richtung gepolte Diode (13) und eine Sicherung (12) mit den paarweise zusammengefaßten Phasen (R/S) verbunden ist und zwischen Diode (13) und Sicherung (12) noch eine in Sperrichtung ge­ polte Querdiode (14) mit Anschluß an die Rückleitung (-) des Prüf­ gleichspannungskreises geschaltet ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Allstromüberwacher (Ü 1 bis Ü 4) aus einem Magnetkreis mit einer Hallsonde und einem Verstärker bestehen, wobei letzterer die Hallspannung in ein 0/1-Signal umformt.