EP0678078B1 - Schaltungsanordnung für eisenbahn-lichtsignalanlagen - Google Patents

Schaltungsanordnung für eisenbahn-lichtsignalanlagen Download PDF

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Publication number
EP0678078B1
EP0678078B1 EP94929449A EP94929449A EP0678078B1 EP 0678078 B1 EP0678078 B1 EP 0678078B1 EP 94929449 A EP94929449 A EP 94929449A EP 94929449 A EP94929449 A EP 94929449A EP 0678078 B1 EP0678078 B1 EP 0678078B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
relay
light
input
circuit arrangement
rls11
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP94929449A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0678078A1 (de
Inventor
Arthur Windisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Schweiz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Schweiz AG filed Critical Siemens Schweiz AG
Publication of EP0678078A1 publication Critical patent/EP0678078A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0678078B1 publication Critical patent/EP0678078B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H05B45/12—Controlling the intensity of the light using optical feedback
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L2207/00—Features of light signals
    • B61L2207/02—Features of light signals using light-emitting diodes [LEDs]

Definitions

  • the present invention relates to a circuit arrangement according to the preamble of the claim 1.
  • railway light signaling systems are extremely reliable required.
  • the plants which are generally exposed to high environmental pollution, should function without problems over a long period of time and any defects that may occur immediately report to a control body.
  • One is from the Swiss patent specification CH 675 922 Railway light signal system known, which is provided with two light bulbs. This from just a few, Circuitry existing for non-critical components is simple in construction and therefore largely immune to external influences (especially temperature fluctuations).
  • a disadvantage of This well-known railroad light signal system is that the life of the light bulbs used is relatively short. The maintenance required for these systems is therefore still fair high.
  • the light intensity of the lamps is difficult to match the lighting conditions at the plant location adjust because incandescent lamps have a non-linear behavior. For the sake of simplicity the lamps are therefore always operated with one or two power levels.
  • the overall function Known railroad traffic signal systems essential due to the failure of a single lamp influenced.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a circuit arrangement which has increased operational reliability compared to known systems and which to unit to be replaced is compatible.
  • the circuit arrangement according to the invention allows the use of light-emitting diodes, such as those e.g. in Klaus Beuth, Bauimplantation, Vogel Verlag, Würzburg 1991, 13th edition, page 292-294 are. It is known from this that light-emitting diodes react almost without inertia and one to forward direct current give proportional light intensity. LEDs are also for different wavelength ranges (including infrared) available and have a good (but depending on the wavelength) Efficiency. It is also known that LEDs compared to incandescent lamps have a much higher life expectancy.
  • the circuit arrangement according to the invention can be used instead of the circuit arrangement to be improved without changes in the existing infrastructure or in the course of operations.
  • FIG. 1 shows a circuit arrangement according to the invention, which has a primary side with an AC voltage input INP and on the secondary side via a rectifier circuit GS with n lighting units BE1, ..., Bn connected transformer XFMR.
  • the input INP of the circuit arrangement is installed via a line with the supply circuit of a main station or a railway signal box. An AC voltage is generated from this supply circuit given, the amplitude for day and night operation between two values is switched.
  • the change in amplitude is the circuit arrangements provided with incandescent lamps adapted as they are known from the aforementioned patent specification CH 675 922.
  • the rectifier circuit GS shown in FIG. 1 which is known to the person skilled in the art, consists of a bridge rectifier formed from four diodes D1, D2, D3 and D4 as well as a charging and a Filter capacitor C1 or C2.
  • Rectifier circuits switching power supplies, etc.
  • the connections of the primary or secondary winding of the transformer are against overvoltages XFMR each connected to a protective element Rs (e.g. a resistor or varistor, etc.).
  • the connections of the primary winding of the transformer XFMR or the connections of the input INP are also connected to each other by a resistor Rg (base load resistor).
  • Each lighting unit BE1, ..., BEn has one connected to the rectifier circuit GS Current source ICV1 on, in series with a winding of a relay RLS11, with a series resistor Rv and a group CL1 of LEDs LD1, ..., LDx is connected.
  • a relay RLS11 For current limitation through the winding of the relay RLS11 can also be connected in the reverse direction parallel to the relay winding Zener diode (see Fig. 3, diode ZD) are used by the voltage across the relay RLS11 is limited.
  • the relay RLS11 has a switch contact K11 through which another Relay RLS2 can be connected to the connections of the primary winding of the transformer XFMR.
  • the circuit arrangement shown in FIG. 1 functions as follows:
  • An AC voltage is applied to the input INP of the circuit arrangement by the main station supplied, which is transformed in the transformer XFMR and delivered to the rectifier circuit GS becomes.
  • a current is generated by the current source ICV1 connected to the rectifier circuit GS through the winding of the relay RLS11 and the diodes LD1, ..., LDx.
  • the lighting units BE11, ..., BE1n provided relays RLS11, ..., RLS1n therefore become the contacts K11, ..., K1n closed, after which a current is passed through the winding of the relay RLS2. This causes the contact K21 to close and the contact K22 to open. over A current is therefore passed through the resistor Rr to the first contact K21.
  • the second relay RLS2 is preferably with forced guidance due to the requirements Contacts.
  • Such safety relays are in Hans Sauer, Relay Lexicon, Wegig Verlag, Heidelberg 1985, 2nd edition, pages 199-201.
  • the contacts K21 and K22 therefore exist each from two serially connected contacts, one of which can always be disconnected, even if the second contact is welded.
  • a and the same error such as Contact welding or spring breakage, only on one contact at a time occurs. Errors that occur within the safety relay are detected by a (in FIGS. 1 and 2 (not shown) evaluation circuit that also detects an error when evaluating next switch-on prevented.
  • Fig. 2 shows a lighting unit BEc, which is supplemented by a module TN, which for day / night switching the light intensity emitted by the diodes LD1, ..., LDx. Furthermore, a measurement and Amplifier circuit provided, which consists of a photosensitive element PSD (Photo resistor, element, diode or transistor, as described in Klaus Beuth, components, Vogel Verlag, Würzburg 1991, 13th edition, chapter 12) and at least one amplifier OP2, whose output is connected to a control input of the current source ICV1.
  • PSD Photosensitive element
  • OP2 At least one amplifier OP2
  • the module TN consists of a differential amplifier OP1 whose first input is connected to a through two resistors R1, R2 formed voltage divider, the second input with the output a constant voltage source UC and its output with the control input of a switching unit SWb, e.g. a switching transistor is connected through which a shunt resistor Rn in parallel can be connected to the group CL1 of light-emitting diodes LD1, ..., LDx provided with the series resistor Rv is.
  • the voltage source UC connected to the input of the lighting unit BEc is connected in parallel to the series connected resistors R1 and R2.
  • the TN module works as follows:
  • the main station outputs the maximum voltage provided to the INP input the circuit arrangement.
  • the voltage delivered by the main station is calculated for the operation of incandescent lamps.
  • the in the circuit arrangement according to the invention provided diode groups CL1, ..., CLn and that from the transformer XFMR and the Rectifier circuit GS existing power supply part must therefore be designed such that at least approximately the same luminance as when operating with incandescent lamps.
  • the voltage applied by the main station to the INP input is lowered to adapt the luminance of the optical signals to the changed environmental conditions and to achieve a reduction in the energy output.
  • the lowering of those delivered by the main station Voltage is in turn adapted to the circuit arrangements provided with incandescent lamps, to which the circuit arrangement according to the invention is to be compatible. Since the in the Lighting unit BEc provided current source ICV1 the current despite the lowering of the Keeping the voltage constant (e.g. so that the RLS11 is not reset) is used for night operation the shunt resistor Rn switched on, so that the series connected diodes LD1, ..., LDx only a fraction of the original current is carried, which is sufficient to operate a light bulb to achieve comparable luminance.
  • the shunt resistance Rn must be taken into account that light-emitting diodes and incandescent lamps have different characteristics exhibit. In the case of light-emitting diodes, the emitted light intensity changes proportionally in contrast to incandescent lamps to the supplied electricity.
  • the differential amplifier OP1 detects the (variable) voltage taken from the voltage divider compared with the constant voltage output by the voltage source UC.
  • the through The resistors R1 and R2 formed voltage divider is designed so that during daytime operation there is no voltage difference at the input of the differential amplifier OP1. Only through that Lowering the input voltage when switching to night mode creates a voltage difference, through which a control signal arises at the output of the differential amplifier, which for Activation of the switching unit SWb leads.
  • the switching unit SWb e.g. a switching transistor, switches then the shunt resistor Rn parallel to the diode group provided with the series resistor Rv CL1. When switching to day mode, the switching unit SWb is reset.
  • the shunt resistor shown in FIG. 2 Rn can also be connected to the current source ICV1 and from the differential amplifier OP1 actuated switch SWa can be provided, through which a lower constant current is set for day operation can be used as for night operation.
  • These units provide an electrical control signal to the control input of the power source ICV1 supplied by the through the element PSD (preferably looking towards the Light signal) depends on the measured luminance of the environment.
  • the ambient brightness drops the current carried by the diode groups CL1, ..., CLn is therefore reduced.
  • the characteristic of the Amplifier OP2 is chosen such that the desired difference in luminance is always present is. It is also provided that the holding current for the relays RLS11-RLS1n is never undercut.
  • a symbol to be signaled is preferably formed by at least two diode groups CL1, CL2 educated.
  • the light-emitting diodes LD of these groups CL1, CL2 are arranged in such a way that if a group CL1 or CL2 fails, e.g. caused by the interruption of a diode LD the symbol remains recognizable.
  • the symbol is used by both Groups CL1, CL2 are displayed, which means that if a group CL1 or CL2 fails, only one Luminance drop occurs.
  • the traffic light system therefore remains in operation until that of the main station reported bugs is fixed.
  • the resistors Rg and Rr base and residual load resistance
  • these load resistances can be taken into account the transformation ratio of the transformer XFMR can also be arranged on the secondary side.
  • the relay RLS2 on the secondary side of the transformer XFMR can also be used before or after the rectifier circuit GS may be provided.
  • Some of the measuring and switching processes could also be controlled by a microprocessor.
  • Fig. 3 the state of lighting units BEg1, ..., BEgn provided with rectifier units GS or the state (tightened / released) of the relays RLS11, ..., RLS1n is reported to a logic circuit LC, which is a function of the state of the Lighting units BEg1, ..., BEgn actuated the relays RLS2 and RLS3.
  • the contacts K21 and / or K22 are actuated by the relay RLS2.
  • Relay RLS3 actuates a contact K31, through which a resistor Ra or Rb can be short-circuited, which connects lines a and b or a and c, which are connected to a control station.
  • the position of the contact K31 can therefore be easily determined in the main station or in the signal box.
  • the logic circuit LC is constructed in such a way that the relay RLS3 is actuated in the event of a number (1 to m) of error messages and the relay RLS2 in the event of a number (m + 1 to n) of error messages.
  • the construction of such a circuit in analog or digital technology is known to the person skilled in the art.
  • the logic circuit LC can of course also be connected directly to a control station.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Eisenbahn-Lichtsignalanlagen wird aus bekannten Gründen eine ausserordentlich hohe Betriebssicherheit gefordert. Die Anlagen, die im allgemeinen hohen Umweltbelastungen ausgesetzt sind, sollen dabei über lange Zeit problemlos funktionieren und gegebenenfalls auftretende Mängel unverzüglich an eine Kontrollstelle melden. Aus der Schweizerischen Patentschrift CH 675 922 ist eine Eisenbahn-Lichtsignalanlage bekannt, die mit zwei Glühlampen versehen ist. Diese aus nur wenigen, nicht-fehlerkritischen Bauteilen bestehende Schaltungsanordnung ist einfach aufgebaut und daher gegen äussere Einflüsse (insbesondere Temperaturschwankungen) weitgehend immun. Nachteilig bei diesen bekannten Eisenbahn-Lichtsignalanlagen ist, dass die Lebensdauer der verwendeten Glühlampen relativ kurz ist. Der notwendige Wartungsaufwand für diese Anlagen ist daher noch recht hoch. Ferner lässt sich die Lichtstärke der Lampen nur schwer den Lichtverhältnissen des Anlagenstandortes anpassen, da Glühlampen ein nicht-lineares Verhalten aufweisen. Einfachheitshalber werden die Lampen daher immer mit einer oder zwei Leistungsstufen betrieben. Weiterhin wird die Gesamtfunktion bekannter Eisenbahn-Lichtsignalanlagen durch den Ausfall einer einzelnen Lampe wesentlich beeinflusst.
Der Ersatz der Glühlampe durch einen Lichtkörper, der diese Nachteile nicht aufweist, führt jedoch zu weiteren Nachteilen. Für die verbesserten Lichtkörper werden normalerweise Steuerungen benötigt, die durch die grössere Anzahl Bauelemente und unter den gegebenen Umwelteinflüssen eine erhöhte Fehlerwahrscheinlichkeit aufweisen können. Weiterhin lassen sich diese Schaltungen nur schwer in die bestehende Infrastruktur einpassen. Für die Modernisierung der Lichtsignalanlagen müssten daher umfangreiche Investitionen getätigt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die eine im Vergleich zu bekannten Anlagen erhöhte Betriebssicherheit aufweist und die zu der zu ersetzenden Einheit kompatibel ist.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung erlaubt den Einsatz von Leuchtdioden, wie sie z.B. in Klaus Beuth, Bauelemente, Vogel Verlag, Würzburg 1991, 13. Auflage, Seite 292-294 beschrieben sind. Daraus ist bekannt, dass Leuchtdioden fast trägheitslos reagieren und eine zum Durchlass-Gleichstrom proportionale Lichtstärke abgeben. Leuchtdioden sind ferner für verschiedene Wellenlängenbereiche (inkl. Infrarot) erhältlich und weisen einen guten (jedoch von der Wellenlänge abhängigen) Wirkungsgrad auf. Bekannt ist ferner, dass Leuchtdioden im Vergleich zu Glühlampen eine um ein vielfaches höhere Lebenserwartung aufweisen. Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung kann dabei anstelle der zu verbessernden Schaltungsanordnung eingesetzt werden, ohne dass Änderungen in der bestehenden Infrastruktur oder beim Betriebsablauf notwendig sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1
eine erfindungsgemässe Schaltungsanordnung
Fig. 2
eine erfindungsgemässe Schaltungsanordnung mit optimierter Lichtstärkeanpassung
Fig. 3
eine erfindungsgemässe Schaltungsanordnung mit einer Entscheidungslogik
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Schaltungsanordnung, die einen primärseitig mit einem Wechselspannungseingang INP und sekundärseitig über eine Gleichrichterschaltung GS mit n Beleuchtungseinheiten BE1, ..., Bn verbundenen Transformator XFMR aufweist. Der Eingang INP der Schaltungsanordnung wird bei deren Installation über eine Leitung mit der Speiseschaltung einer Hauptstation oder eines Eisenbahn-Stellwerks verbunden. Von dieser Speiseschaltung wird eine Wechselspannung abgegeben, deren Amplitude für den Tag- und den Nachtbetrieb zwischen zwei Werten umgeschaltet wird. Die Amplitudenänderung ist dabei den mit Glühlampen versehenen Schaltungsanordnungen angepasst, wie sie aus der eingangs erwähnten Patentschrift CH 675 922 bekannt sind.
Die in Fig. 1 gezeigte Gleichrichterschaltung GS, die dem Fachmann bekannt ist, besteht aus einem aus vier Dioden D1, D2, D3 und D4 gebildeten Brückengleichrichter sowie einem Lade- und einem Siebkondensator C1 bzw. C2. Selbstverständlich können anstatt dieser Schaltung auch andere dem Fachmann bekannte Gleichrichterschaltungen (Schaltnetzteile, etc.) eingesetzt werden. Zum Schutz gegen Überspannungen sind die Anschlüsse der Primär- bzw. der Sekundärwicklung des Transformators XFMR je mit einem Schutzelement Rs (z.B. einem Widerstand oder Varistor, etc.) verbunden. Die Anschlüsse der Primärwicklung des Transformers XFMR bzw. die Anschlüsse des Eingangs INP sind ferner durch einen Widerstand Rg (Grundlastwiderstand) miteinander verbunden.
Jede Beleuchtungseinheit BE1, ..., BEn weist eine mit der Gleichrichterschaltung GS verbundene Stromquelle ICV1 auf, die in Serie mit einer Wicklung eines Relais RLS11, mit einem Vorwiderstand Rv und einer Gruppe CL1 von Leuchtdioden LD1, ..., LDx geschaltet ist. Zur Strombegrenzung durch die Wicklung des Relais RLS11 kann ferner eine in Sperrichtung parallel zur Relaiswicklung geschaltete Zenerdiode (s. Fig. 3, Diode ZD) verwendet werden, durch die die Spannung über dem Relais RLS11 begrenzt wird. Das Relais RLS11 weist einen Schaltkontakt K11 auf, durch den ein weiteres Relais RLS2 mit den Anschlüssen der Primärwicklung des Transformators XFMR verbindbar ist. Vorausgesetzt wird dabei natürlich, dass die von den Beleuchtungseinheiten BE2, ..., BEn gesteuerten Kontakte K12, ..., K1n, die in Serie zum Kontakt K11 geschaltet sind, geschlossen sind. Durch das Relais RLS2 werden zwei verschiedene Kontakte K21 und K22 betätigt. Durch den ersten Kontakt K21 ist ein weiterer Widerstand Rr (Restlastwiderstand) mit den Anschlüssen des Eingangs INP verbindbar. Durch den zweiten Kontakt K22 sind die beiden Adern einer Leitung FML, welche zu einer Kontrollstation z.B. in der Hauptstation führt, miteinander verbindbar.
Die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung funktioniert wie folgt :
Durch die Hauptstation wird dem Eingang INP der Schaltungsanordnung eine Wechselspannung zugeführt, die im Transformator XFMR transformiert und an die Gleichrichterschaltung GS abgegeben wird. Durch die mit der Gleichrichterschaltung GS verbundene Stromquelle ICV1 wird ein Strom durch die Wicklung des Relais RLS11 und die Dioden LD1, ..., LDx geführt. Durch die auf den Beleuchtungseinheiten BE11, ..., BE1n vorgesehenen Relais RLS11, ..., RLS1n werden daher die Kontakte K11, ..., K1n geschlossen, wonach ein Strom durch die Wicklung des Relais RLS2 geführt wird. Dadurch wird die Schliessung des Kontaktes K21 und die Öffnung des Kontaktes K22 bewirkt. Über den ersten Kontakt K21 wird daher ein Strom durch den Widerstand Rr geführt. Nebst dem Strom durch die Primärwicklung des Transformators XFMR und durch den Widerstand Rg wird im störungsfreien Betriebszustand der Schaltungsanordnung daher auch ein Strom durch den Widerstand Rr geführt. Durch das Fliessen des sich aus diesen drei Komponenten zusammengesetzten Betriebsstromes wird der Hauptstation angezeigt, dass der Lichtkörper aktiviert wurde. Dieser Betriebsstrom, der unter Mitwirkung die Widerstände Rg und Rr erreicht wird, entspricht dabei dem Betriebsstrom von Schaltungsanordnungen, die mit Glühlampen ausgestattet sind. Ferner wird der zweite Kontakt K22 geöffnet, wodurch der Kurzschluss der Leitung FML beseitigt wird. In der Hauptstation kann daher auch mittels der Leitung FML festgestellt werden, dass die Schaltungsanordnung in den störungsfreien Betriebszustand übergegangen ist. Beim Auftreten einer schwerwiegenden Störung, z.B. beim Auftreten eines Unterbruchs in einer der Dioden LD1, ..., LDx, entfällt der Strom durch die Wicklung des ersten Relais RLS11, wonach der Kontakt K11 geöffnet und das zweite Relais RLS2 zurückgesetzt wird. Dadurch wird die Leitung FML durch den Kontakt K22 kurzgeschlossen, womit eine Fehlermeldung zur Hauptstation übermittelt wird. Der aufgetretene Fehler wird der Hauptstation ferner durch die durch den Kontakt K21 bewirkte Unterbrechung des Stromes durch den Widerstand Rr angezeigt. Durch den Widerstand Rg, der weiterhin mit den Anschlüssen des Eingangs INP verbunden bleibt, fliesst dabei weiterhin ein permanenter Grundstrom. Die Abschaltung eines Teiles des durch die Widerstände Rr und Rg fliessenden Stromes verursacht keine oder nur geringe transiente Vorgänge. Die Abschaltung des gesamten durch die Widerstände Rg und Rr fliessenden Stromes, der (zusammen mit dem Strom durch die Primärwicklung) annähernd dem simulierten Glühlampenstrom entspricht, könnte hingegen zu unerwünschten transienten Vorgängen führen.
Das zweite Relais RLS2 ist aufgrund der gestellten Anforderungen vorzugsweise mit zwangsgeführten Kontakten versehen. Derartige Sicherheitsrelais sind in Hans Sauer, Relais-Lexikon, Hüthig Verlag, Heidelberg 1985, 2. Auflage, Seiten 199-201 beschrieben. Die Kontakte K21 und K22 bestehen daher je aus zwei seriell geschalteten Kontakten, von denen einer immer gelöst werden kann, auch wenn der zweite Kontakt verschweisst ist. In der Praxis kann nämlich davon ausgegangen werden, dass ein und derselbe Fehler, wie z.B. Kontaktverschweissung oder Federbruch, jeweils nur an einem Kontakt auftritt. Aufgetretene Fehler innerhalb des Sicherheitsrelais werden dabei von einer (in Fig. 1 und 2 nicht dargestellten) Auswerteschaltung erfasst, die bei der Auswertung eines Fehlers auch einen nächsten Einschaltvorgang verhindert.
Fig. 2 zeigt eine Beleuchtungseinheit BEc, die durch ein Modul TN ergänzt ist, das zur Tag/Nacht-Umschaltung der von den Dioden LD1, ...,LDx abgegebenen Lichtstärke dient. Ferner ist eine Mess- und Verstärkerschaltung vorgesehen, die aus einem lichtempfindlichen Element PSD (Fotowiderstand, -element, -diode oder -transistor, wie beschrieben in Klaus Beuth, Bauelemente, Vogel Verlag, Würzburg 1991, 13. Auflage, Kapitel 12) und zumindest einem Verstärker OP2 besteht, dessen Ausgang mit einem Steuereingang der Stromquelle ICV1 verbunden ist.
Das Modul TN besteht aus einem Differenzverstärker OP1 dessen erster Eingang mit einem durch zwei Widerstände R1, R2 gebildeten Spannungsteiler, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang einer Konstant-Spannungsquelle UC und dessen Ausgang mit dem Steuereingang einer Schalteinheit SWb, z.B. eines Schalttransistors verbunden ist, durch die bzw. den ein Shunt-Widerstand Rn parallel zu der mit dem Vorwiderstand Rv versehenen Gruppe CL1 von Leuchtdioden LD1, ..., LDx zuschaltbar ist. Die mit dem Eingang der Beleuchtungseinheit BEc verbundenene Spannungsquelle UC ist dabei parallel zu den in Serie geschalteten Widerständen R1 und R2 geschaltet.
Das Modul TN funktioniert wie folgt :
Während dem Tag gibt die Hauptstation die maximal vorgesehene Spannung an den Eingang INP der Schaltungsanordnung ab. Dabei wird ein genügend hoher Leuchtdichteunterschied zwischen der maximal zu erwartenden Umgebungshelligkeit und der von den Dioden-Gruppen CL1, ..., CLn abgegebenen optischen Signalen gewährleistet. Die von der Hauptstation abgegebene Spannung ist jedoch für den Betrieb von Glühlampen berechnet. Die in der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung vorgesehenen Dioden-Gruppen CL1, ..., CLn und das aus dem Transformator XFMR und der Gleichrichterschaltung GS bestehende Stromversorgungsteil sind daher derart auszulegen, dass zumindest annähernd die gleiche Leuchtdichte wie beim Betrieb mit Glühlampen vorhanden ist. Für den Nachtbetrieb wird die von der Hauptstation an den Eingang INP angelegte Spannung abgesenkt, um die Leuchtdichte der optischen Signale den geänderten Umgebungsverhältnissen anzupassen und eine Reduktion der abgegebenen Energie zu erzielen. Die Absenkung der von der Hauptstation abgegebenen Spannung ist wiederum den mit Glühlampen versehenen Schaltungsanordnungen angepasst, zu denen die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung kompatibel sein soll. Da die in der Beleuchtungseinheit BEc vorgesehene Stromquelle ICV1 den Strom trotz der Absenkung der Spannung konstant hält (u.a. damit das RLS11 nicht zurückgesetzt wird), wird für den Nachtbetrieb der Shunt-Widerstand Rn zugeschaltet, so dass durch die in Serie geschalteten Dioden LD1, ..., LDx nur noch ein Bruchteil des ursprünglichen Stromes geführt wird, der ausreicht, um eine zum Glühlampen-Betrieb vergleichbare Leuchtdichte zu erzielen. Bei der Berechnung des Shunt-Widerstandes Rn ist dabei zu berücksichtigen, dass Leuchtdioden und Glühlampen unterschiedliche Kennlinien aufweisen. Bei Leuchtdioden ändert die abgegebene Lichtstärke, im Gegensatz zu Glühlampen, proportional zum zugeführten Strom.
Durch den Differenzverstärker OP1 wird die vom Spannungsteiler abgenommene (variable) Spannung mit der konstanten von der Spannungsquelle UC abgegebenen Spannung verglichen. Der durch die Widerstände R1 und R2 gebildete Spannungsteiler ist derart ausgelegt, dass während dem Tag-Betrieb keine Spannungsdifferenz am Eingang des Differenzverstärkers OP1 entsteht. Erst durch das Absenken der Eingangsspannung bei der Umschaltung auf den Nacht-Betrieb entsteht eine Spannungsdifferenz, durch die am Ausgang des Differenzverstärkers ein Steuersignal entsteht, das zur Aktivierung der Schalteinheit SWb führt. Die Schalteinheit SWb, z.B. ein Schalttransistor, schaltet sodann den Shunt-Widerstand Rn parallel zu der mit dem Vorwiderstand Rv versehenen Dioden-Gruppe CL1. Bei der Umschaltung auf Tag-Betrieb wird die Schalteinheit SWb wieder zurückgesetzt.
Anstelle der Tag/Nacht-Umschaltung mit Zu- oder Abschaltung des in Fig. 2 gezeigten Shuntwiderstandes Rn kann ferner ein mit der Stromquelle ICV1 verbundener und vom Differenzverstärker OP1 betätigter Schalter SWa vorgesehen sein, durch den für Tag-Betrieb ein tieferer Konstantstrom eingestellt werden kann als für Nacht-Betrieb.
Zur besseren Anpassung der von den Dioden abgegebenen Lichtstärke an die Umgebungshelligkeit ist das in Fig. 2 gezeigte lichtempfindliche Element PSD sowie der nachgeschaltete Verstärker OP2 vorgesehen. Durch diese Einheiten wird ein elektrisches Steuersignal dem Steuereingang der Stromquelle ICV1 zugeführt, das von der durch das Element PSD (vorzugsweise in Blickrichtung auf das Lichtsignal) gemessenen Leuchtdichte der Umgebung abhängt. Bei abfallender Umgebungshelligkeit wird der durch die Dioden-Gruppen CL1, ..., CLn geführte Strom daher reduziert. Die Kennlinie des Verstärkers OP2 ist dabei derart gewählt, dass immer der gewünschte Leuchtdichteunterschied vorhanden ist. Ferner ist vorgesehen, dass bei der Stromreduktion der Haltestrom für die Relais RLS11-RLS1n nie unterschritten wird.
Durch vorzugsweise mindestens zwei Dioden Gruppen CL1, CL2 wird ein zu signalisierendes Symbol gebildet. Die lichtemittierenden Dioden LD dieser Gruppen CL1, CL2 werden dabei derart angeordnet, dass beim Ausfall einer Gruppe CL1 oder CL2, der z.B. durch den Unterbruch einer Diode LD verursacht wird, das Symbol noch immer erkennbar bleibt. Beispielsweise wird das Symbol durch beide Gruppen CL1, CL2 angezeigt, wodurch beim Ausfall einer Gruppe CL1 oder CL2 lediglich ein Leuchtdichteabfall entsteht. Die Lichtsignalanlage bleibt daher auch im Betrieb bis der der Hauptstation gerneldete Fehler behoben wird.
Obwohl in Fig. 1 und 2 die Widerstände Rg und Rr (Grund- und Restlastwiderstand) auf der Primärseite des Transformators XFMR angeordnet sind, können diese Lastwiderstände unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses des Transformators XFMR auch sekundärseitig angeordnet sein. Ebenso kann auch das Relais RLS2 auf der Sekundärseite des Transformators XFMR, vor oder nach der Gleichrichterschaltung GS, vorgesehen sein.
Einige der Mess- und Umschaltvorgänge könnten ferner von einem Mikroprozessor gesteuert werden.
In Fig. 3 wird der Zustand von mit Gleichrichtereinheiten GS versehenen Beleuchtungseinheiten BEg1, ..., BEgn bzw. der Zustand (angezogen / gelöst) der Relais RLS11, ..., RLS1n an eine Logikschaltung LC gemeldet, welche in Abhängigkeit des Zustands der Beleuchtungseinheiten BEg1, ..., BEgn die Relais RLS2 und RLS3 betätigt. Durch das Relais RLS2 werden wiederum die Kontakte K21 und/oder K22 betätigt. Relais RLS3 betätigt einen Kontakt K31, durch den ein Widerstand Ra bzw. Rb kurzschliessbar ist, der Leitungen a und b bzw. a und c miteinander verbindet, die mit einer Kontrollstation verbunden sind. Die Position des Kontaktes K31 kann in der Hauptstation oder im Stellwerk daher leicht festgestellt werden. Die Logikschaltung LC ist dabei derart aufgebaut, dass bei einer Anzahl (1 bis m) Fehlermeldungen das Relais RLS3 und bei einer Anzahl (m+1 bis n) Fehlermeldungen das Relais RLS2 betätigt wird. Der Aufbau einer derartigen Schaltung in Analog- oder Digitaltechnik ist dem Fachmann bekannt. Die Zahl m ist normalerweise deutlich kleiner gewählt als n (z.B. : 10 * m = n). Beim Auftreten der Anzahl (m+1) bis n Fehlermeldungen sind mehrere Beleuchtungseinheiten BEg1, ..., BEgn ausgefallen, was einen schweren Mangel anzeigt, der raschmöglichst zu beheben ist. Falls nur eine oder zwei Beleuchtungseinheiten BEg1, ..., BEgn ausgefallen sind, sind die optischen Signale noch gut lesbar. Durch das Betätigen des Relais RLS3 wird daher über die Leitungen a, b und c ein Fehler gemeldet, der mit geringerer Dringlichkeit zu behandeln ist. Der Einfehlerfall entspricht dabei dem Ausfall des Hauptwendels einer Glühlampe. Der Mehrfehlerfall entspricht dem Ausfall des Reservewendels. Die Logikschaltung LC kann natürlich auch direkt mit einer Kontrollstation verbunden werden.

Claims (6)

  1. Schaltungsanordnung für Eisenbahn-Lichtsignalanlagen, mit einem Transformator (XFMR), der primärseitig über einen Wechselspannungseingang (INP) mit einer Stromversorgungsleitung verbindbar und sekundärseitig mit mindestens einer Beleuchtungseinheit (BE1, ..., BEn) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheiten (BE1, ..., BEn) jeweils ein erstes Relais (RLS11;...;RLS1n), einen Vorwiderstand (Rv) sowie Leuchtdioden (LD1, ...,LDx) aufweisen, dass die Sekundärwicklung des Transformators (XFMR) über eine Gleichrichterschaltung (GS), die Wicklung des ersten Relais (RLS11;...;RLS1n) und den Vorwiderstand (Rv) mit den Leuchtdioden (LD1, ...,LDx) verbunden ist, dass durch einen vom ersten Relais (RLS11;...;RLS1n) betätigten Kontakt (K11;...; K1n) die Wicklung eines zweiten Relais (RLS2) transformatorprimär- oder sekundärseitig mit einer Gleich- oder Wechselspannung verbindbar ist, und dass das zweite Relais (RLS2) einen ersten Kontakt (K21) aufweist, durch den ein Restlastwiderstand (Rr) parallel zu einem mit beiden Anschlüssen der Primär- oder der Sekundärwicklung des Transformators (XFMR) permanent verbundenen Grundlastwiderstand (Rg) verbindbar ist, wobei der Grundlastwiderstand (Rg) zur Leitung eines permanenten Grundstromes und der Restlastwiderstand (Rr) zur Leitung eines Reststromes vorgesehen ist, durch den der Betriebszustand der Beleuchtungseinheiten (BE1, ...,BEn) über die Stromversorgungsleitung angezeigt wird.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Relais (RLS2) einen zweiten Kontakt (K22) aufweist, durch den eine Fehlermelde-Leitung (FML) kurzschliessbar ist.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von den ersten Relais (RLS11;...;RLS1n) der Beleuchtungseinheiten (BEg1, ..., BEgn) betätigten Kontakte (K11;...;K1n) Teil einer Logikschaltung (LC) sind, die beim Auftreten von mehr als m von den Kontakte (K11;...;K1n) angezeigten Fehlermeldungen das zweite Relais (RLS2) betätigt und die beim Auftreten von 1 bis m von den Kontakten (K11;...;K1n) angezeigten Fehlermeldungen ein drittes Relais (RLS3) betätigt, wobei durch den vom dritten Relais (RLS3) betätigten Kontakt (K31) eine an Meldeleitungen (a, b, c) anliegende Last änderbar ist.
  4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterschaltung (GS) über eine steuerbare Stromquelle (ICV1) mit der Wicklung des ersten Relais (RLS11) verbunden ist, dass ein lichtempfindliches Element (PSD) vorgesehen ist, das die in der Umgebung der Lichtsignalanlage vorhandene Leuchtdichte messen kann und das ein von der gemessenen Leuchtdichte abhängiges elektrisches Signal an den Eingang eines Verstärkers (OP2) abgibt, dessen Ausgang mit einem Steuereingang der Stromquelle (ICV1) verbunden ist.
  5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang der Beleuchtungseinheit (BEc) über einen durch zwei Widerstände (R1, R2) gebildeten Spannungsteiler mit dem ersten Eingang eines Differenzverstärkers (OP1) verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit einer Spannungsquelle (UC) verbunden ist, die eine konstante Spannung abgibt und dass der Ausgang des Differenzverstärkers (OP1) mit einer Schalteinheit (SWb) verbunden ist, durch die ein Shunt-Widerstand (Rn) parallel zum Vorwiderstand (Rv) und den Leuchtdioden (LD1, ...,LDx) zuschaltbar ist oder, dass der Ausgang des Differenzverstärkers (OP1) mit einem Transistor (TR) verbunden ist, welcher in Serie zu den Leuchtdioden (LD1, ...,LDx) geschaltet ist.
  6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Beleuchtungseinheiten (BEg1, ..., BEgn) eine Gleichrichterschaltung (GS) aufweist.
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