EP0507186A2 - Einrichtung zur Prüfung von Signallampen in Eisenbahnanlagen - Google Patents

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EP0507186A2
EP0507186A2 EP19920105023 EP92105023A EP0507186A2 EP 0507186 A2 EP0507186 A2 EP 0507186A2 EP 19920105023 EP19920105023 EP 19920105023 EP 92105023 A EP92105023 A EP 92105023A EP 0507186 A2 EP0507186 A2 EP 0507186A2
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EP
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measuring
measuring resistor
voltage
evaluation circuit
lamp
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Hanns-Ludwig Schulmeyer
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Alcatel Lucent Deutschland AG
Alcatel Lucent NV
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Alcatel SEL AG
Alcatel NV
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L5/00—Local operating mechanisms for points or track-mounted scotch-blocks; Visible or audible signals; Local operating mechanisms for visible or audible signals
    • B61L5/12—Visible signals
    • B61L5/18—Light signals; Mechanisms associated therewith, e.g. blinders
    • B61L5/1809—Daylight signals
    • B61L5/1881—Wiring diagrams for power supply, control or testing

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • a device is e.g. known from "Eisenbahntechnischetechnik” 1959, volume 3, pages 25 to 26.
  • the supply current flowing into the cable feed line is monitored there with the aid of a monitoring relay. If the supply current falls below a predetermined threshold value, which is dependent on the fallback excitation of the monitoring relay, the monitoring relay drops out and signals the failure of the signal lamp.
  • cold thread monitoring is required, as it is e.g. from DE 34 19 121 C2, claim 3 and column 4, lines 5 to 9 is known.
  • Such cold filament monitoring is carried out by means of special monitoring circuits leading to the secondary side of the lamp transformer and requires a high level of additional circuitry.
  • the invention is based on the object of specifying a device which allows cold thread testing of signal lamps from the signal box without monitoring switching means arranged in the external system.
  • the device according to the invention makes use of the fact that the inductive resistance of the primary winding of the lamp transformer changes as a function of the ohmic signal lamp resistance effective at its secondary winding.
  • the primary winding To assess the resistance of the primary winding, it is connected in series with a measuring resistor into a measuring circuit at certain time intervals.
  • the voltage drop across the measuring resistor or the current flowing through the measuring resistor are evaluated by a simple circuit.
  • the evaluation circuit and a measuring voltage source In addition to the measuring resistor, the evaluation circuit and a measuring voltage source, all of which are located in the signal box, no additional circuit parts are required, especially no additional cable wires for cold thread testing.
  • the measuring current is so small that a lighting up of the signal lamp due to the measuring current can be reliably excluded.
  • Embodiments of the device according to the invention describe subclaims 2 to 6.
  • a capacitive coupling of the evaluation circuit to the measuring resistor and the electrically isolated coupling via an optocoupler provide for claims 3 and 4.
  • patent claim 5 finally, enables, with little additional effort, simultaneous function monitoring of the circuit parts used for cold thread testing, while claim 6 describes the evaluation of the parameter which provides information about the state of the signal lamp by a possibly already available computer used for other purposes .
  • a signal lamp L is operated in a known manner via a lamp transformer LT.
  • the lamp and lamp transformer are located in the outer area A of a signal box ST.
  • the primary winding of the lamp transformer is connected to the interlocking device via a cable feed line up to 6.5 km long, which contains cable cores K1 and K2.
  • a measuring voltage source QM here a simple one, e.g. mains-powered isolating transformer, an interface device AN schematically represented by a changeover contact of a relay, a voltage converter W and an evaluation circuit AS are provided.
  • the AC voltage network that feeds the signal lamp during the operating phases can also be used as the measurement voltage source. This saves a special measuring voltage transformer.
  • the connecting device alternately connects a first terminal of the measuring voltage source to one of the two cable wires K1 or K2.
  • the second terminal of the measuring voltage source is permanently connected to the cable core K2 via the primary winding of the voltage converter.
  • a measuring current therefore constantly flows through the primary winding of the voltage converter, which, however, assumes different values, depending on which cable wire the first terminal of the measuring voltage source is connected to. If the measuring voltage is connected to the cable core K1, the measuring current flows (with the signal lamp switched off, i.e. the signal lamp supply is disconnected) via the cable core K1, the primary winding of the lamp transformer LT and the cable core K2 into the primary winding of the voltage converter W. If the measuring voltage is with the cable core K2 connected, it lies directly on the primary winding of the voltage converter and a measuring current dependent on the inductive resistance of the voltage converter is established.
  • the measuring current flowing through the primary winding of the lamp transformer must not be able to rise so high that the signal lamp is illuminated. In trouble-free operation, this is guaranteed by the high input impedance of the primary winding of the voltage converter or a comparable inductive measuring resistor. In order to ensure that the measuring current does not reach too high values, even if the measuring resistor or the evaluation device is short-circuited, it can also be e.g. be limited by appropriate design of the transformer forming the measuring voltage source.
  • the voltage induced in the secondary winding of the voltage converter is measured, only a slight change as a function of the clock of the connecting device is found when the signal lamp is intact.
  • the resistance of the cable wires and the resistance of the lamp transformer loaded by the signal lamp are small compared to the inductive resistance of the voltage converter.
  • the lamp thread is interrupted, the secondary load on the lamp transformer is eliminated and its primary winding assumes a high inductive resistance.
  • the primary windings of the lamp transformer and the voltage converter then form an inductive voltage divider and the voltage drop across the primary winding of the voltage converter is reduced to approximately half of the directly measured measurement voltage.
  • the evaluation circuit now detects an alternating voltage on the secondary side of the voltage converter, the amplitude of which doubles or halves in time with the switching device. This change in amplitude can now be compared with a predetermined value, which it surely exceeds if the filament breaks. The submission of a fault report can be made dependent on this.
  • the device according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that the two cable cores K1 and K2 are connected to measuring voltages of different phase positions.
  • the transformer (measuring voltage source QM) supplying the measuring voltages is provided on the secondary side with a center tap which is connected to the reference potential (here ground potential).
  • the measuring voltage transformer contains a second secondary winding for obtaining a comparison AC voltage.
  • the evaluation circuit is capacitively coupled via a capacitor C to an inductive measuring resistor RM used instead of the voltage converter.
  • the latter behaves like the primary winding of the voltage converter used in the above exemplary embodiment and could also be replaced here by one.
  • the evaluation circuit AS here contains a rectifier GL, a downstream low-pass filter TP and a threshold switch SW.
  • a phase comparison circuit PH and an output gate UG are available.
  • the AC voltage tapped off at the measuring resistor RM reaches the input of the rectifier via the capacitor C, which rectifies it and supplies it to the low-pass filter.
  • the low-pass filter is dimensioned in such a way that it blocks the AC voltage frequency, but allows voltage changes occurring at the slower frequency of the connecting device to pass through. These are compared, for example after rectification again, in the downstream threshold switch with a predetermined threshold voltage UR.
  • the output signal is not used directly for fault reporting, but is previously conjunctively linked in the output-side AND gate UG with the output signal of the phase comparison circuit PH.
  • phase comparison circuit to which the voltage tapped at the measuring resistor is also fed, compares the phase position of this voltage with the phase position of the comparison AC voltage obtained at the measuring voltage transformer.
  • Phase-sensitive rectification can e.g. an AC voltage signal can be obtained with the frequency of the switching device, which, as described above in connection with the testing of the amplitude of the measured voltage, can be rectified and compared with the predetermined reference voltage UR supplied to the phase comparison circuit.
  • the output of the AND gate only delivers a signal indicating the intactness of the signal lamp thread to an output line AL if both the voltage changes at the measuring resistor which are characteristic of the failure of the lamp thread fail and the phase comparison circuit provides an output signal which regularly changes the phase position of the Measuring resistance of the falling voltage.
  • a failure of the connecting device e.g., which would not otherwise be noticed, is thus recognized by the absence of the phase change.

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Abstract

Es wird eine Einrichtung zur Kaltfadenprüfung von in der Außenanlage eines Stellwerks befindlichen, über Lampentransformatoren (LT) gespeisten Signallampen (L) angegeben. Zur Prüfung wird der induktive Widerstand der Primärwicklung des Lampentransformators ausgewertet. Die Primärwicklung wird hierzu in einen Meßstromkreis geschaltet, der von einer Meßspannungsquelle (QM) aus über die zur Lampenspeisung verwendeten Kabeladern verläuft und einen induktiven Meßwiderstand (W) enthält. Der im Meßwiderstand fließende Strom oder die am Meßwiderstand abfallende Spannung werden durch Vergleich mit der entsprechenden, bei direkter Beaufschlagung des Meßwiderstandes mit der Meßspannung auftretenden Meßgröße ausgewertet. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Einrichtung ist z.B. aus "Eisenbahntechnische Praxis" 1959, Heft 3, Seiten 25 bis 26 bekannt. Mit Hilfe eines Überwacherrelais wird dort der in die Kabelzuleitung fließende Speisestrom überwacht. Sinkt der Speisestrom unter einen vorgegebenen, von der Rückfallerregung des Überwacherrelais abhängigen Schwellenwert, so fällt das Überwacherrelais ab und meldet den Ausfall der Signallampe.
  • Es sind eine ganze Reihe weiterer Schaltungen bekannt, die diese bekannte Einrichtung, vor allem hinsichtlich ihrer Brauchbarkeit zusammen mit langen Kabelzuleitungen, verbessern.
  • Alle diese bekannten Einrichtungen überwachen den Speisestrom und setzen deshalb den Betrieb der Signallampe voraus. Ist die Lampe dunkel geschaltet, so kann sie mit den o.g. Einrichtungen nicht überwacht werden. Ein während einer Betriebspause eintretender Ausfall wird erst bemerkt, wenn die Lampe in Betrieb genommen werden soll und dann ihren Dienst versagt.
  • Soll die Funktionsfähigkeit einer Signallampe außerhalb der Betriebsphasen geprüft werden, so bedarf es hierzu einer Kaltfadenüberwachung, wie sie z.B. aus der DE 34 19 121 C2, Anspruch 3 und Spalte 4, Zeilen 5 bis 9 bekannt ist. Eine solche Kaltfadenüberwachung erfolgt mittels besonderer, auf die Sekundärseite des Lampentransformators führender Überwachungsstromkreise und bedingt einen hohen zusätzlichen Schaltungsaufwand.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung anzugeben, die eine Kaltfadenprüfung von Signallampen vom Stellwerk aus, ohne in der Außenanlage angeordnete Überwachungsschaltmittel erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Die Einrichtung nach der Erfindung nutzt die Tatsache, daß sich der induktive Widerstand der Primärwicklung des Lampentransformators in Abhängigkeit des an dessen Sekundärwicklung wirksamen ohmschen Signallampenwiderstandes ändert.
  • Zur Beurteilung des Widerstandes der Primärwicklung wird diese in bestimmten Zeitabständen, in Reihe mit einem Meßwiderstand, in einen Meßstromkreis geschaltet. Die am Meßwiderstand abfallende Spannung oder der durch den Meßwiderstand fließende Strom werden durch eine einfache Schaltung ausgewertet. Außer dem Meßwiderstand, der Auswerteschaltung und einer Meßspannungsquelle, die sich alle im Stellwerk befinden, werden keine zusätzlichen Schaltungsteile, vor allem keine zusätzlichen Kabeladern für die Kaltfadenprüfung benötigt. Der Meßstrom ist dabei so klein, daß ein Aufleuchten der Signallampe infolge des Meßstromes sicher ausgeschlossen werden kann.
  • Ausgestaltungen der Einrichtung nach der Erfindung beschreiben die Unteransprüche 2 bis 6.
  • So ist die Verwendung eines Spannungswandlers als Meßwiderstand und gleichzeitiges Potentialtrennmittel zwischen Signalstromkeis und Auswerteschaltung Gegenstand des Patentanspruchs 2.
  • Eine kapazitive Ankopplung der Auswerteschaltung an den Meßwiderstand und die potentialgetrennte Ankopplung über einen Optokoppler sehen die Patentansprüche 3 und 4 vor.
  • Der Gegenstand des Patentanspruchs 5, schließlich, ermöglicht mit wenig zusätzlichem Aufwand eine gleichzeitige Funktionsüberwachung der zur Kaltfadenprüfung eingesetzten Schaltungsteile, während in Anspruch 6 die Auswertung der über den Zustand der Signallampe Aufschluß gebenden Meßgröße durch einen möglicherweise bereits vorhandenen und für andere Zwecke genutzten Rechner beschrieben ist.
  • Anhand von zwei Figuren sollen nun Ausführungsbeispiele der Einrichtung nach der Erfindung eingehend beschrieben und ihre Funktion erklärt werden.
    • Fig. 1
    zeigt ein Blockschaltbild einer einfachen Einrichtung nach der Erfindung,
    Fig. 2
    zeigt ein Blockschaltbild einer Einrichtung nach der Erfindung mit Funktionsüberwachung.
  • In Fig. 1 wird eine Signallampe L über einen Lampentransformator LT in bekannter Weise betrieben. Lampe und Lampentransformator befinden sich im Außenbereich A eines Stellwerks ST. Die Primärwicklung des Lampentransformators ist über eine bis zu 6,5 km lange Kabelzuleitung, welche Kabeladern K1 und K2 enthält, mit der Stellwerkseinrichtung verbunden. Der Betriebswechselstrom, den die Signallampe aus einer Speiseeinrichtung SP bezieht, fließt über die Primärwicklung eines Überwachertransformators ÜT, mit dessen Sekundärwicklung eine hier nicht dargestellte Überwachungsschaltung ÜS, z.B. ein Überwacherrelais verbunden ist.
  • Für die Kaltfadenprüfung sind eine Meßspannungsquelle QM, hier ein einfacher, z.B. netzgespeister Trenntransformator, eine schematisch durch einen Wechsler eines Relais wiedergegebene Anschaltvorrichtung AN, ein Spannungswandler W und eine Auswerteschaltung AS vorgesehen.
  • Grundsätzlich kann als Meßspannungsquelle auch das die Signallampe während der Betriebsphasen speisende Wechselspannungsnetz verwendet werden. Ein besonderer Meßspannungstransformator wird dadurch eingespart.
  • Die Anschaltvorrichtung verbindet eine erste Klemme der Meßspannungsquelle abwechselnd mit einer von beiden Kabeladern K1 oder K2. Die zweite Klemme der Meßspannungsquelle ist über die Primärwicklung des Spannungswandlers permanent mit der Kabelader K2 verbunden.
  • Es fließt damit ständig ein Meßstrom durch die Primärwicklung des Spannungswandlers, der jedoch unterschiedliche Werte annimmt, je nachdem, mit welcher Kabelader die erste Klemme der Meßspannungsquelle verbunden ist. Ist die Meßspannung mit der Kabelader K1 verbunden, so fließt der Meßstrom (bei dunkelgeschalteter Signallampe, d.h. abgetrennter Signallampenspeisung) über die Kabelader K1, die Primärwicklung des Lampentransformators LT und die Kabelader K2 in die Primärwicklung des Spannungswandlers W. Ist die Meßspannung mit der Kabelader K2 verbunden, liegt sie direkt an der Primärwicklung des Spannungswandlers an und ein vom induktiven Widerstand des Spannungswandlers abhängiger Meßstrom stellt sich ein.
  • Der über die Primärwicklung des Lampentransformators fließende Meßstrom darf nicht so hoch ansteigen können, daß die Signallampe zum Leuchten gebracht wird. Im störungsfreien Betrieb ist dies durch die hohe Eingangsimpedanz der Primärwicklung des Spannungswandlers oder eines vergleichbaren induktiven Meßwiderstandes gewährleistet. Um auch bei Kurzschluß des Meßwiderstandes oder der Auswerteeinrichtung sicherzustellen, daß der Meßstrom keine zu hohen Werte erreicht, kann dieser zusätzlich z.B. durch entsprechende Auslegung des die Meßspannungsquelle bildenden Transformators begrenzt werden.
  • Wird die in der Sekundärwicklung des Spannungswandlers induzierte Spannung gemessen, so wird bei intakter Signallampe nur eine geringe Änderung in Abhängigkeit vom Takt der Anschaltvorrichtung festgestellt. Der Widerstand der Kabeladern und der Widerstand des durch die Signallampe belasteten Lampentransformators sind klein gegenüber dem induktiven Widerstand des Spannungswandlers. Tritt jedoch eine Unterbrechung des Lampenfadens auf, so entfällt die sekundärseitige Belastung des Lampentransformators und seine Primärwicklung nimmt einen hohen induktiven Widerstand an. Die Primärwicklungen des Lampentransformators und des Spannungswandlers bilden dann einen induktiven Spannungsteiler und die an der Primärwicklung des Spannungswandlers abfallende Spannung geht auf etwa die Hälfte der direkt anliegend gemessenen Meßspannung zurück.
  • Die Auswerteschaltung stellt auf der Sekundärseite des Spannungswandlers jetzt eine Wechselspannung fest, deren Amplitude sich im Takt der Anschaltvorrichtung verdoppelt bzw. halbiert. Diese Amplitudenänderung kann nun mit einem vorgegebenen Wert verglichen werden, den sie bei Glühfadenbruch sicher übersteigt. Es kann die Abgabe einer Störungsmeldung davon abhängig gemacht werden.
  • Die Einrichtung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, daß die beiden Kabeladern K1 und K2 mit Meßspannungen unterschiedlicher Phasenlage verbunden werden.
  • Zur Erzeugung dieser unterschiedlichen Meßspannungen ist der die Meßspannungen liefernde Transformator (Meßspannungsquelle QM) sekundärseitig mit einer Mittelanzapfung versehen, die auf Bezugspotential (hier Erdpotential) gelegt ist. Zusätzlich enthält der Meßspannungstransformator eine zweite Sekundärwicklung zur Gewinnung einer Vergleichswechselspannung.
  • Die Auswerteschaltung ist hier über einen Kondensator C kapazitiv an einen anstelle des Spannungswandlers verwendeten, induktiven Meßwiderstand RM angekoppelt. Letzterer verhält sich wie die Primärwicklung des im vorstehenden Ausführungsbeispiel verwendeten Spannungswandlers und könnte auch hier durch eine solche ersetzt werden.
  • Die Auswerteschaltung AS enthält hier einen Gleichrichter GL, einen nachgeschalteten Tiefpaß TP und einen Schwellenwertschalter SW. Zusätzlich sind eine Phasenvergleichsschaltung PH und ein ausgangsseitiges Und-Glied UG vorhanden.
  • Die am Meßwiderstand RM abgegriffene Wechselspannung gelangt über den Kondensator C an den Eingang des Gleichrichters, der sie gleichrichtet und dem Tiefpaß zuführt.
  • Der Tiefpaß ist so bemessen, daß er die Wechselspannungsfrequenz sperrt, mit der langsameren Frequenz der Anschaltvorrichtung ablaufende Spannungsänderungen dagegen durchläßt. Diese werden, z.B. nach abermaliger Gleichrichtung, in dem nachgeschalteten Schwellenwertschalter mit einer vorgegebenen Schwellspannung UR verglichen. Das Ausgangssignal wird nicht direkt zur Störungsmeldung verwendet, sondern vorher in dem ausgangsseitigen Und-Glied UG mit dem Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung PH konjuntiv verknüpft.
  • Diese Phasenvergleichsschaltung, der die am Meßwiderstand abgegriffene Spannung ebenfalls zugeführt wird, vergleicht die Phasenlage dieser Spannung mit der Phasenlage der am Meßspannungstransformator gewonnenen Vergleichswechselspannung. Durch phasenempflindliche Gleichrichtung kann hier z.B. ein Wechselspannungssignal mit der Frequenz der Anschaltvorrichtung gewonnen werden, welches, wie oben im Zusammenhang mit der Prüfung der Amplitude der gemessenen Spannung beschrieben, gleichgerichtet und mit der der Phasenvergleichsschaltung zugeführten vorgegebenen Referenzspannung UR verglichen werden kann.
  • Der Ausgang des Und-Gliedes liefert nur dann ein das Intaktsein des Signallampenfadens anzeigendes Signal auf eine Ausgangsleitung AL, wenn sowohl die für den Ausfall des Lampenfadens charakteristischen Spannungsänderungen am Meßwiderstand ausbleiben als auch die Phasenvergleichsschaltung ein Ausgangssignal liefert, das den regelmäßigen Wechsel der Phasenlage der am Meßwiderstand abfallenden Spannung anzeigt.
  • Ein Ausfall der Anschaltvorrichtung, z.B., der sonst nicht bemerkt würde, wird so durch Ausbleiben des Phasenlagenwechsels erkannt.

Claims (6)

  1. Einrichtung zur Kaltfadenprüfung von in der Außenanlage eines Stellwerks befindlichen Signallampen, welche über eine Kabelzuleitung und einen in der Nähe der jeweiligen Signallampe befindlichen Lampentransformator vom Stellwerk aus gespeist und durch Auswertung des Speisestroms im Betrieb überwacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Stellwerk eine Anschaltvorrichtung (AN) vorgesehen ist, die bei Dunkelschaltung der Signallampe (L) die zur Primärwicklung des Lampentransformators (LT) führenden Kabeladern (K1, K2) abwechselnd mit einer Klemme einer Meßwechselspannungsquelle (QM) verbindet, deren andere Klemme über einen induktiven Meßwiderstand (W) mit einer der Kabeladern verbunden ist und daß eine Auswerteschaltung (AS) vorgesehen ist, welche den am Meßwiderstand auftretenden Spannungsabfall oder den durch den Meßwiderstand fließenden Strom mißt und daraufhin prüft, ob eine im Wechseltakt der Anschaltvorrichtung (AN) auftretende Änderung des Spannungsabfalles oder des durch den Meßwiderstand fließenden Stromes einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet und eine Störungsmeldung auslöst, wenn dies der Fall ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der induktive Meßwiderstand durch die Primärwicklung eines Spannungswandlertransformators gebildet wird und daß die Auswerteschaltung mit der Sekundärwicklung dieses Spannungswandlertransformators verbunden ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung an den Meßwiderstand kapazitiv angekoppelt ist.
  4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung mit der Schaltstrecke eines Optokopplers verbunden ist, dessen Leuchtdiodenstrecke dem Meßwiderstand parallelgeschaltet ist.
  5. Einrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspannungsquelle (QM) zwei Meßspannungen entgegengesetzter Phasenlage liefert und die Anschaltvorrichtung jede Kabelader mit einer anderen Klemme der Meßspannungsquelle verbindet und daß die Auswerteschaltung eine Phasenvergleichsschaltung (PH) enthält, die die Phasenlage der am Meßwiderstand abfallenden Spannung oder die des durch den Meßwiderstand fließenden Stromes mit der Phasenlage einer der Meßspannungen vergleicht und eine Störungsmeldung abgibt, wenn kein Wechsel der Phasenlage im Takt der Anschaltvorrichtung erfolgt.
  6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung ein Rechner mit vorgeschaltetem Analog/Digitalwandler ist.
EP92105023A 1991-04-05 1992-03-24 Einrichtung zur Prüfung von Signallampen in Eisenbahnanlagen Expired - Lifetime EP0507186B1 (de)

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