DE4035995A1 - Einrichtung zum betrieb eines farbsichtgeraetes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1. Eine derartige Einrichtung ist aus der Firmendruckschrift der Siemens AG, Bestell-Nr. A25090-A516-A108-1 bekannt. Dort wird über das erste Mikro­ computer-Stellwerk für die Stadtbahn Frankfurt berichtet. Bei diesem Stellwerk handelt es sich um ein nach dem Bereichs­ rechnerprinzip organisiertes elektronisches Stellwerk. Sämt­ liche Rechner dieses Stellwerkes, mit Ausnahme der Stell­ rechner, sind zentral in einer Betriebsleitstelle unterge­ bracht; die Stellrechner sind wegen der Verkabelung zur Außen­ anlage auf zwei sogenannte Mittelpunktstationen aufgeteilt. Als Verbindung zwischen den Stellrechnern in den Mittelpunkt­ stationen und den zentralen Rechnern des Mikrocomputerstell­ werkes in der Betriebsleitstelle sind Lichtwellenleiter einge­ setzt. Der Vorteil von Lichtwellenleitern gegenüber Cu-Leitern besteht vor allem in der Unempfindlichkeit gegen Störbeein­ flussungen, in der geringen Dämpfung und in der hohen Daten­ übertragungsrate. Bei dem bekannten elektronischen Stellwerk werden neben den Daten für die Anbindung der Stellrechner an die zentralen Rechner des Stellwerkes von dort her auch die Daten für die Steuerung von Monitoren in den Mittelpunkt­ stationen übertragen. Diese Monitore dienen der Information des Instandhaltungspersonals. Auf ihnen können bedarfsweise die gleichen Bilder über die aktuellen Zustände auf der Strecke dargestellt werden, die dem Betriebspersonal in der Betriebs­ leitstelle angezeigt werden. Die Übertragung dieser Daten zu den Monitoren erfolgt über je eine Ader eines Licht­ wellenleiterkabels zu der einen bzw. anderen Mittelpunkt­ station. Als Empfänger für die Daten ist dort ein Kommuni­ kationsgeräterechner installiert, der die Software für die Um­ setzung der seriellen Daten in die für die Ansteuerung der Farbmonitore erforderlichen Videosignale realisiert.

Die Farbmonitore in den Mittelpunktstationen dienen ausschließ­ lich dazu, dem Unterhaltungsdienst die Möglichkeit zu geben, sich jederzeit über den Zustand des Stellwerks und seiner Elemente zu informieren; sie dienen nicht dazu, in irgendeiner Weise auf die Elemente der Außenanlage einzuwirken. Aus diesem Grunde sind bei dem bekannten Stellwerk auch keine Maßnahmen für eine sichere Darstellung des Betriebsgeschehens auf den Monitoren der Mittelpunktstationen vorgesehen. Fehlerhafte, das heißt falsche, aber nicht unbedingt als falsch erkennbare Dar­ stellungen können beispielsweise dadurch entstehen, daß die Mittel zur seriellen Datenfernübertragung auf der Sendeseite der Übertragungsstrecke und/oder der empfangsseitige Kommunika­ tionsgeräterechner, der die Videosignale liefert, fehlerhaft arbeitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung nach dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1 anzugeben, die bei Verminderung des gerätetechnischen Aufwandes für die Steuerung eines dezentralen Farbsichtgerätes eine sichere Darstellung des Be­ triebsgeschehens am dezentralen Farbsichtgerät ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt

in Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung,

in Fig. 2 die Ausgestaltung derjenigen Teile der erfindungsge­ mäßen Einrichtung, die auf der Empfangsseite der Übertragungsstrecke zum Auskoppeln und Aufbereiten eines Videosignales vorgesehen sind und

in Fig. 3 Schaltmittel, die im Zusammenhang mit den übrigen Schaltmitteln der Fig. 2 für die Auskopplung und Be­ wertung der Synchronisationssignale benötigt werden.

Fig. 1 zeigt im linken Teil schematisch eine Leitstelle LSt mit einem Farbsichtgerät FSG1 zur Darstellung des Betriebsgesche­ hens einer zu steuernden Anlage, beispielsweise einer Eisen­ bahnanlage; die Darstellung des Betriebsgeschehens erfolgt si­ gnaltechnisch sicher, beispielsweise mittels zweier im Wechsel wirksamer Sichtgerätesteuerungen. Im rechten Teil der Fig. 1 ist schematisch ein vom Sichtgerät FSG1 entfernt angeordnetes Farbsichtgerät FSG2 angedeutet, auf dem die gleichen Bilder zur Darstellung gebracht werden sollen wie auf dem Farbsichtgerät FSG1. Für die Steuerung des Farbsichtgerätes FSG2 macht sich die Erfindung die Erkenntnis zunutze, daß die Videosignale für die Steuerung dieses Farbsichtgerätes in der Form, wie sie tatsächlich benutzt werden sollen, bereits in der Leitstelle vorliegen, so daß es also lediglich erforderlich ist, diese dort erarbeiteten und nach sicherungstechnischen Gesichts­ punkten bereitgestellten Signale zum Farbsichtgerät FSG2 sicher zu übertragen. Für die Übertragung dieser Signale wird erfin­ dungsgemäß ein aus mindestens vier Einzeladern bestehendes Lichtwellenleiterkabel LWL verwendet, wobei jeweils eine der Adern des Lichtwellenleiterkabels für die Übertragung eines aus den Videosignalen rot, gelb und blau abgeleiteten Signals sowie eines aus dem Synchronisationssignal abgeleiteten Signals verwendet ist. Die Einspeisung des Lichtwellenleiterkabels erfolgt über einen Lichtwellenleitersender LWL-S, der über ein beispielsweise dreiadriges Koaxialkabel CA1 an die Sichtgeräte­ steuerungen für das Farbsichtgerät FSG1 der Leitstelle ange­ schlossen ist. Über je eine Ader des Koaxialkabels wird dabei ein Videosignal an den Lichtwellenleitersender übermittelt; über eine der Adern werden zusätzlich die Synchronisationssi­ gnale für die Bildsychronisation (Zeilen- und Halbbildsynchro­ nisation) übertragen. Die über die Lichtwellenleiter übermit­ telten, aus den Videosignalen und den Synchronisationssignalen abgeleiteten Signale werden auf der Empfangsseite von einem Lichtwellenleiterempfänger LWL-E empfangen, umgesetzt, aufbe­ reitet und über ein vieradriges Koaxialkabel CA2 an das Farb­ sichtgerät FSG2 übermittelt. Für die Übermittlung der Steuer­ signale zum Betrieb des Farbsichtgerätes FSG2 sind sendeseitig keine Mittel zum Umsetzen der von der Sichtgerätesteuerung des Farbsichtgerätes FSG1 gelieferten Videosignale sowie der Synchronisationssignale in einen seriellen Datenstrom er­ forderlich; auf der Empfangsseite sind keine Mittel erforder­ lich, die für die Umsetzung des bislang seriellen Datenstromes in die Steuersignale zum Betrieb des Farbsichtgerätes FSG2 benötigt werden. Etwaige Fehler beim Umsetzen der Videosignale auf der Sende- oder Empfangsseite der Übertragungsstrecke sind unschwer dadurch zu erkennen, daß die Farbaussage der Sicht­ gerätedarstellung in markanter Weise abweicht von der bei ordnungsgerechter Datenübertragung zu erwartenden Farbaussage. Dies ergibt sich daraus, daß die drei Videosignale für die Steuerung des Sichtgerätes und die Synchronisationssignale jeweils auf getrennten Adern übermittelt werden, so daß bei Ausfall der auf einer Ader übermittelten Signale ein farblich oder synchronisationsmäßig verfälschtes Bild zur Darstellung gelangt.

Zwischen dem Lichtwellenleitersender und dem Lichtwellenleiter­ empfänger können weitere Adern eines Lichtwellenleiters verlegt sein, über die weitere Daten übermittelt werden können oder die im Störungsfall bei Ausfall einer für die Signalübertragung be­ nötigten Ader anstelle der defekten Ader für die Signalüber­ tragung verwendet werden können.

Fig. 2 zeigt im Detail die Mittel zum Auskoppeln und Aufbe­ reiten der über eine Ader des Lichtwellenleiterkabels über­ tragenen Videosignale. Diese Mittel bestehen im wesentlichen aus einem Optokoppler OK für die optoelektrische Wandlung der übertragenen Signale, einer nachgeschalteten, aus z. B. drei Gleichspannungsverstärkern OV1 bis OV3 gebildeten Verstärker­ stufe und einer einstellbaren Zeitverzögerungsstufe ZV zur Laufzeitanpassung der dem dezentralen Farbsichtgerät über einen Ausgang A zur Verfügung gestellten Videosignale. Zum Verstärken der empfangenen Videosignale ist ein mehrstufiger Verstärker vorgesehen, um sicherzustellen, daß auch bei großen Übertra­ gungsstrecken am Ausgang A des Lichtwellenleiterempfängers noch ein ausreichend hoher Signalpegel zur Verfügung steht. Von Vorteil ist es, wenn der Lichtwellenleiterempfänger mit einem Lichtwellenleitersender zusammenwirkt, dessen Sendeleistung in Abhängigkeit von der Länge der Übertragungsstrecke einstellbar ist, d. h. der bei kürzeren Übertragungsstrecken mit einem relativ niedrigen Sendepegel und bei größeren Übertragungs­ strecken mit einem höheren Sendepegel arbeitet. Die vom Optokoppler OK in elektrische Signale umgesetzten Videosignale werden in der Verstärkerstufe einem ersten Operationsverstär­ ker OV1 zugeführt und dort nach Maßgabe des dem Operations­ verstärker eingeprägten Verstärkungsgrades verstärkt. Unter der Voraussetzung, daß die Ausgangssignale des Operationsver­ stärkers OV1 noch unterhalb des für den Betrieb des ange­ schlossenen Farbsichtgerätes erforderlichen Pegels liegen, werden die ausgegebenen Signale in nachgeordneten Operations­ verstärkern OV2 und ggf. OV3 auf den erforderlichen Pegel angehoben. Um zu verhindern, daß für den Betrieb des Farb­ sichtgerätes ein zu hoher Signalpegel zur Verfügung steht, werden die von den ersten beiden Operationsverstärkern abge­ gebenen Signale in nachgeordneten Begrenzerstufen auf einen vorgegebenen Höchstpegel begrenzt. Diese Begrenzerstufen sind als gegenpolig geschaltete Dioden SB1 und SB2 ausgebildet, die mit ihrem freien Anschluß auf Masse liegen und den Signalpegel für den jeweils folgenden Verstärker auf die ihnen eingeprägte Durchlaßspannung begrenzen. Die Ausgänge der Operationsver­ stärker OV2 und OV3 sind über je eine Diode D1 bzw. D2 mit ihren invertierenden Eingängen verbunden. Hierdurch soll ver­ hindert werden, daß die Ausgänge der Operationsverstärker OV2 und OV3 negatives Potential annehmen.

Die Zeitverzögerungsstufe ZV besteht aus mehreren paarweise in Reihe geschalteten Negationsgliedern N1 bis N6, die bedarfs­ weise über Schalter S1 bis S3 anzuschließen sind. Diese Negationsglieder dienen zur Verzögerung sowie zur Impulsfor­ mung der ihnen eingangsseitig zugeführten Signale. Die Dauer der Verzögerung ist abhängig davon, welcher der Schalter S1 bis S3 geschlossen ist. Im dargestellten Beispiel sind die Verzögerungsglieder N1 bis N4 wirksam; die Verzögerungsglieder N5 und N6 sind über den Schalter S2 abgetrennt und damit unwirksam. Die Zeitverzögerungsstufe ZV dient dazu, unter­ schiedliche Signallaufzeiten innerhalb der drei für die Farbsignalauskopplung und -verstärkung vorgesehenen Teil­ schaltungen des Lichtwellenleiterempfängers auszugleichen. Diese Laufzeitunterschiede ergeben sich insbesondere durch Fertigungstoleranzen des LWL-Kabels und durch unterschiedliches Ansprechverhalten der auf der Sende- und Empfangsseite der Übertragungseinrichtung verwendeten elektrooptischen bzw. optoelektrischen Wandler.

Der zum Empfangen und Aufbereiten der Synchronisationssignale erforderliche Empfangszweig des Lichtwellenleiterempfängers ist ähnlich aufgebaut wie der für die Wandlung und Verstärkung der Videosignale vorgesehene Empfangszweig mit dem Unterschied, daß anstelle der Zeitverzögerungsstufe ZV eine Signalformerstufe SV verwendet ist. In dieser Signalformerstufe SV sind mehrere paarweise in Reihe geschaltete Negationsglieder N6 bis N9 vorgesehen, deren Aufgabe es ist, das ihnen vom Operationsver­ stärker OV3 angebotene Signal in ein Signal mit steiler An­ stiegs- und steiler Abfallflanke umzusetzen. Für den Fall, daß die Synchronisationssignale invertiert übertragen werden, ist den paarweise in Reihe geschalteten Negationsgliedern N6 bis N9 ein weiteres Negationsglied N10 in Reihe zu schalten, das zur Rückgewinnung der ursprünglichen Synchronisationssignale dient.

Die erfindungsgemäße Einrichtung macht es möglich, das oder die in einer von einer Steuerstelle entfernt angeordneten Station installierten oder bedarfsweise eingesetzten Farbsichtgeräte zu betreiben, ohne daß es sowohl auf der Sende- als auch auf der Emp­ fangsseite der Übertragungsstrecke irgendwelcher Mittel bedarf, welche die von den Sichtgerätesteuerungen der Steuerstelle stammenden Videosignale in serielle Datenströme umformen und empfangsseitig wieder zurückformen. Durch die Verwendung von Lichtwellenleitern ergibt sich eine galvanische Trennung des oder der empfangsseitigen Farbsichtgeräte von der Sendeseite bei hervorragender Störsicherheit und Unbeeinflußbarkeit der Signalübertragung. Die Signale können über unterschiedlich lange Strecken übertragen werden, wobei empfangsseitig einfach aufgebaute, bewährte Operationsverstärker Verwendung finden und einfache Mittel zur Laufzeitanpassung der auf unterschiedlichen Kanälen übertragenen Signale vorgesehen sind, die empfangs­ seitig die gleiche Darstellungsqualität wie auf der Sendeseite der Übertragungsstrecke erreichbar werden lassen. Etwaige Aus­ fälle auf der Übertragungsstrecke machen sich durch markante Bildverfälschungen bemerkbar, die den Unterhaltungsdienst von der eingetretenen Störung informieren.

Als Sendedioden können u. a. Laserdioden und als Lichtwellen­ leiter Monomode-Fasern verwendet werden; hierdurch sind große Übertragungsstrecken realisierbar.

Claims (9)

1. Einrichtung zum Betrieb eines Farbsichtgerätes mit Fern­ übertragung von zur Steuerung des Farbsichtgerätes erforder­ lichen Daten aus einer Steuerstelle über Lichtwellenleiterkabel mit elektrooptischer Wandlung der zu übertragenden Daten auf der Sende- und optoelektrischer Wandlung der übertragenen Daten auf der Empfangsseite der Übertragungsstrecke, dadurch gekennzeichnet,

• - daß zwischen der Steuerstelle (LSt) und dem Farbsichtgerät (FSG2) ein mindestens vieradriges Lichtwellenleiterkabel (LWL) zur getrennten Übermittlung der von einer Sichtgerätesteuerung der Steuerstelle zur Steuerung eines dortigen Farbsichtgerätes (FSG1) stammenden Videosignale und der Synchronisationssignale an das jeweilige Empfangs-Farbsichtgerät (FSG2) vorgesehen ist und daß den Eingängen für die Videosignale des beabstandeten Farbsichtgeräts (FSG2) einstellbare Zeitglieder (ZV) zur Laufzeitanpassung dieser Signale vorgeschaltet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß die einstellbaren Zeitglieder (ZV) durch paarweise in Reihe geschaltete Negationsglieder (N1, N2; N3, N4; N5, N6) dargestellt sind, die bedarfsweise anschaltbar sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß zum Anschalten der Negationsgliederpaare (N1, N2; N3, N4; N5, N6) bedarfsweise einstellbare Schalter (S1, S2, S3) vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß dem Eingang für die Synchronisationssignale paarweise in Reihe geschaltete Negationsglieder (N6, N7; N8, N9) zur Impuls­ formung der Synchronisationssignale vorgeschaltet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß die Synchronisationssignale invertiert übertragen werden und daß dem Eingang für die Synchronistionssignale ein weiteres Negationsglied (N10) vorgeschaltet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß sowohl den Eingängen für die Videosignale als auch dem Eingang für die Synchronisationssignale Mittel zur Pegelum­ setzung (OV1, OV2, OV3) und Mittel zur Pegelbegrenzung (SB1, SB2) vorgeschaltet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß mehrere in Reihe geschaltete Operationsverstärker (OV1, OV2, OV3) mit begrenztem Verstärkungsfaktor vorgesehen sind, deren Signaleingänge mit Ausnahme des ersten Operationsver­ stärkers (OV1) über gegenpolig geschaltete Dioden (SB1, SB2) begrenzt sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß die Ausgänge der Operationsverstärker (OV2, OV3), ggf. mit Ausnahme des ersten Operationsverstärkers (OV1), über je eine Diode (D1, D2) mit dem zugehörigen invertierenden Eingang verbunden sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß die in die Lichtwellenleiter einspeisbare Sendeleistung in Abhängigkeit von der Länge der Lichtwellenleiter abgestuft einstellbar ist.