DE3715478C2

DE3715478C2 -

Info

Publication number: DE3715478C2
Application number: DE19873715478
Authority: DE
Inventors: Lutz-Werner Dipl.-Ing. 1000 Berlin De Schiwek
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bombardier Transportation GmbH
Priority date: 1987-05-06
Filing date: 1987-05-06
Publication date: 1989-02-16
Also published as: DE3715478A1

Description

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

Eine derartige Schaltungsanordnung ist z. B. der DE-PS 34 04 825 entnehmbar. Dort ist der Antrieb über ein vieradriges Stellkabel an ein Drehstromnetz mit Mittelpunktleiter angeschlossen. In den Phasen RST sind Leistungsschalter und in zwei dieser Phasen und dem Mittelpunktleiter Stromüberwacher angeordnet. Letztere detektieren als Wechselstromüberwacher fließende Leiterströme trans formatorisch, wobei Transistorschalter angesteuert werden. Die Summe der ge schalteten Signale wird als Bitmuster von einem Rechner zur Zustands- und Lage bestimmung ausgewertet. Nach dem Umlauf der Weiche und Abschalten des Dreh stromnetzes wird auf eine Einphasen-Prüfwechselspannung umgeschaltet. Mittels der nach einem rechnergesteuerten Prüfmodus weiterhin zyklisch ein- und aus schaltbaren Leistungsschalter wird ein Prüfstrom über die Leitungen und lager abhängigen Endkontakte geschleift, der als Bitmuster weiterhin von den Wechsel stromüberwachern erfaßt wird. Anhand der auftretenden Bitmuster aus den Wechsel stromüberwachern ist die Lage der Weiche bestimmbar und es kann auf Fehler ge schlossen werden. Die Wechselüberwachung ist zwar besonders einfach, er gibt jedoch erhebliche Schwierigkeiten hinsichtlich Störsicherheit, insbe sondere im Prüfspannungsmodus. Durch die Ansteuerung der Leistungsschalter (Thyristoren), im kHz-Bereich werden über die Kabelkapazitäten, insbesondere bei größeren Leitungslängen, Impulse ausgekoppelt, die die Wechselstromüber wacher oft zu einem falschen Ansprechen und damit zu falschen Meldebildern bringen.

Eine andere Schaltungsanordnung ähnlichen Aufbaus ist durch die DE-OS 32 19 366 bekannt. Dort sind für eine elektronische Weichensteuerung mit signaltechnisch sicherer Datenübertragung - von einem entfernten Stellwerk aus - die steuernden und sichernden Funktionen zwischen der eigentlichen Steuereinrichtung und dem Weichenantrieb weitgehend getrennt. Für die Steuerung, Leistungsversorgung und Überwachung des Weichenantriebs dient eine Vierdraht-Antriebsschaltung mit Leistungsschaltern in den Phasenleitungen und einem normalen vieradrigen Stelkabel. Zur Endlagenüberwachung wird ein zusätzliches sechsadriges Steuer kabel verwendet. Zur Überwachung des Steuerkabels und des Antriebsmotors sind den Phasenleitungen des Stellkabels AC/DC-Wandler in Reihe geschaltet, die bei Verwendung kurzer zyklischer Prüfströme über die Kabeladern und Motor wicklungen Hinweise auf Kurzschlüsse oder Unterbrechungen geben. Damit ist zwar auch eine direkte - ausgelöst über die Leistungsschalter durch ein Über wachungsprogramm - überprüfbare Weichenendlagemeldung sowie eine gezielte Fehler diagnose erzielbar, als nachteilig werden jedoch der erhebliche technische Auf wand durch das zeitliche Endlagenprüfkabel sowie Umrüstschwierigkeiten ange sehen.

Bei einer andersartig wirkenden bekannten Schaltungsanordnung zum Speisen und Fernüberwachen von über vier Leitungen drehstrombetriebenen Weichenantrieben mit gesteuerten Endlagenkontakten ist ein bei Erreichen jeder Endlage über die vier Leitungen und die drei Wicklungen des Antriebs geführter Überwachungsstrom kreis mit einem gleichspannungsgespeisten Weichen-Endlagenüberwacher vorgesehen. Weitere Überwacher dienen der Weichenlagekennzeichnung (DE-OS 30 43 661). Die von den Überwachern abgegebenen Meldungen werden periodisch aus Plausibilität überprüft. Prüfung und Stellung verlaufen in separaten Stromkreisen. Die Über wachungsmöglichkeit ist nicht so weitgehend, wie bei den vorgenannten mit Bit mustern arbeitenden Einrichtungen.

Ausgehend von einer Anordnung, wie sie der vorbeschriebenen DE-PS 34 04 825 ent nehmbar ist, die der Erfindung am nächsten kommt, liegt der Erfindung die Auf gabe zugrunde, die gattungsgemäße Schaltungsanordnung derart zu verbessern, daß eine höhere Störsicherheit erreicht wird. Die Weiche soll sowohl in den Endlagen als auch während des Umlaufs mit gegenüber dem Stand der Technik höherer Fehler erkennung überwacht werden. Die Überwachungseinrichtung selbst soll gegen den Einfall fremder Phasen und der Stellspannung geschützt sein.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Es ist zwar schon für Drehstromantriebe zum Stellen von Gleiselementen bekannt, diese zu Überwachungszwecken mit Gleichstrom zu beaufschlagen (DE-PS 24 45 618). Es handelt sich hierbei jedoch um eine bloße - auch anderweitig bekannte - Über wachung der Endlagen und der in Reihe geschalteten Antriebswicklungen und Lei tungsverbindungen auf Unterbrechung und hat mit der dargelegten Erfindung nichts zu tun.

Anhand eines schematischen Ausführungsbeispieles für eine Weichenüberwachungs schaltung 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 herkömmlicher 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 b is 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 Prügleichspannungskreis 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 am Rechner R. Außerdem wird der Prüfgleichspannungskreis über die zugeordneten Kontakte ss 1 b und 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. Aderunterbrechung,
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 des 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-Steuerausgang 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 5 A 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.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Weiche,

- deren Antrieb über ein vieradriges Stellkabel an ein Drehstromnetz (R, S, T) mit Mittelpunktleiter (Mp) angeschlosen ist,
- mit in den Phasen (R, S, T) angeordneten Leistungsschaltern (1 bis 5) und in zwei Phasen (R, S) und dem Mittelpunktleiter (Mp) verwendeten Stromüber wachern (Ü 1, Ü 2, Ü 4), die bei Stromdurchgang jeweils ein Signal abgeben,
- wobei die Summe der Signale als Bitmuster Aufschluß über den Zustand der Weiche gibt und
- wobei nach Umlauf der Weiche und Abschalten des Drehstromnetzes auf eine Prüf spannung umgeschaltet wird,
- mit der über die in einem rechnergesteuerten Prüfmodus zyklisch ein- und aus schaltbaren Leistungsschalter (1bis 5) in Verbindung mit den Überwachern (Ü 1, Ü 2, Ü 4) weitere Bitmuster zur laufenden Lageüberwachung der Weiche er zeugt werden,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- als Prüfspannung findet eine Gleichspannung Verwendung, die mit einer Polari tät (+) zwei bei Überwachung überbrückte Phasen (R, S) des abgeschalteten Drehstromnetzes (R, S, T, Mp) und mit der anderen Polarität (-) die mit dem Mittelpunktleiter (Mp) bei Überwachung überbrückte dritte Phase (T) speist,
- die Prüfgleichspannung ist über einen Halbleiterschalter (9) ein- und aus schaltbar, abhängig vom Schalten der in einem Prüfmodus getakteten Leistungs schalter (1 bis 5),
- in der dritten Phase (T) ist ein weiterer Stromüberwacher (Ü 3) angeordnet,
- mindestens die Stromüberwacher (Ü 1 bis Ü 3) in den Phasen (R, S, T) sind als Allstromüberwacher mit breitem Strombereich ausgelegt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückung und Speisung der Phasen (R/S und T/Mp) durch Verbindung über Ruhestromkontakte (ss 1 b, ss 1 c, ss 2 b) von zwangsgeführten Sicherheitsre lais (SS 1 und SS 2) erfolgt, von denen zwangsgeführte Arbeitsstromkontakte (ss 1 d bis ss 1 f und ss 2 d bis ss 2 f) in den Phasenzuleitungen (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.