EP1593575A1 - Elektronische Weichensteuerung mit Ueberwachung der Weichenlage - Google Patents

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EP1593575A1
EP1593575A1 EP04011006A EP04011006A EP1593575A1 EP 1593575 A1 EP1593575 A1 EP 1593575A1 EP 04011006 A EP04011006 A EP 04011006A EP 04011006 A EP04011006 A EP 04011006A EP 1593575 A1 EP1593575 A1 EP 1593575A1
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L7/00—Remote control of local operating means for points, signals, or track-mounted scotch-blocks
    • B61L7/06—Remote control of local operating means for points, signals, or track-mounted scotch-blocks using electrical transmission
    • B61L7/08—Circuitry

Definitions

  • the invention relates to a switch control with monitoring of Point position in an electronic interlocking.
  • a point control is used to control the drive of a switch in a rail network and to monitor the setting of points.
  • signal relays are used in point controllers to the Monitor point position.
  • the point machine is connected via four cable wires with the control module in the Interlocking connected (four-wire interface).
  • Each cable core is a Line resistance from 0 to 56 ohms allowed.
  • Monitoring the Point position takes place by means of a monitoring current through all four Cable cores flows.
  • There are two monitoring relays “monitor” and “Avemfahrmelder” used by tightly tolerated suit and waste stream Marked are.
  • Another disadvantage is that the Line resistance can be compensated via an adjustable resistor got to.
  • relay controllers executed in relay technology have a high level Space requirements. Therefore, the development of electronic point control desirable for an electronic interlocking.
  • the electronic circuits used are cheaper than the known signal relay.
  • the point controller 1 has as a central control unit Dual computer system 10, consisting of two microcontrollers of the type C167. This controller type and the associated operating system are already used and approved in other safety applications.
  • a two-channel interface 11 a, 11 b is for connection to the electronic interlocking provided.
  • This can e.g. as a parallel interface (for the ESTW Alcatel 6111 LockTrack), as a redundant CAN interface (for the ESTW Alcatel 6151 LockTrack) or as a bus interface for connection a time-triggered protocol (TTP) module for the EWST Alcatel 6131 LockTrack be trained. It can also provide multiple interfaces be, which are equipped according to the application. Diagnostic functions for Troubleshooting provide LEDs on the front panel of the module or are over a maintenance terminal accessible at a serial interface.
  • the point control 1 is via a classic four-wire interface with a turnout drive 2 of known type connected. This allows one Connection of the point machine with minimal wire expense and Compatibility with existing outdoor facilities.
  • the point machine contains a three-phase motor 211, 212, -213, the switch in the desired End position moves. Contacts 221-224, through the switch blades closed or opened, allow recognition of the Crossroads.
  • the power supply interface 110 includes three three-phase currents L1, L2, L3 (380/400 V), neutral N and ground point MP a connection for a 60V test voltage.
  • the dual-computer system monitors the Switch point and switches when the switch from an end position in the another is to be made, the three-phase L1-L3 over the Four-wire interface for point machine 2. Switching the Supply voltage via semiconductor switches 131 and 132. For this purpose are used so-called IGBT modules (Isolated Gate Bipolar Transistor), a combination of field effect and bipolar transistor. In a parallel this filed patent application of the same inventor will be closer described.
  • Isolation transformers are used for galvanic isolation of the current paths.
  • to Galvanic isolation of the signal paths are used optocouplers.
  • two current limiters 121, 122 with provided different current values in the monitoring circuit. These are used as turnout monitors (WÜ) 121 and turnout detectors (WA) 122.
  • the turnout monitor 121 has a current threshold of 50 mA
  • turnout detector 122 has a current threshold of 150 mA.
  • the monitoring of the point location is carried out with a monitoring current, which flows through all four cable cores of the four-wire interface 3.
  • the monitoring current is about 50 mA established. From approx. 30 mA the detector 121 signals the double computer system a current flow.
  • Detector 122 has a current limit of approx. 150 mA. From approx. 100 mA, detector 122 reports a current flow. The switching threshold for this Message must be in the range greater than 50 mA and less than 150 mA, is thus relatively uncritical.
  • Detector 121 limits the current to 50 mA and reports a current flow. Detector 122 however, does not report any current flow.
  • the detector 121 In the ascended state, the detector 121 is activated by a contact in the Switch point drive bridged. The current rises to 150 mA, detector 122 reports a current, detector 121 is not. The messages "monitored” and “ascended” are issued by the two detectors antivalent.
  • FIG. 2 shows the monitoring circuit (in bold) in the monitored state.
  • the Monitoring circuit is connected via a semiconductor switch 114 to the 60 V Test voltage connected.
  • the turnout drive are those of the switch tongue actuated switch contacts 222 and 224 closed while the Switching contacts 221 and 223 are open.
  • the point control is the Target position by the switching contacts L1, L2 and R1, R2 of the two relays L and R. established.
  • the contacts L1 and L2 are open, while the contacts R1 and R2 are closed. This will cause a current to flow via the closed contact R1 and cable core 31 for point machine, from there via contact 222 and cable core 32 back to the detector 121 in the Soft control.
  • the current limited to 50 mA flows over the closed contact R2 and cable core 33 back to Switch drive and from there via contact 224 and cable core 34 back to second detector 122 in the point controller, where the circuit then over the ground point MP for power supply in the signal box 3 is closed.
  • the detectors 121 and 122 and the semiconductor switch 114 are through parallel varistors V3, V4, V5 protected against overvoltages.
  • the current limiters can be used as constant current sources of known type be executed. To protect against overcurrent, the current limiter with Reserve line reserves.

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Abstract

Die vorgeschlagene Weichensteuerung (1) für ein elektronisches Stellwerk zur Ansteuerung eines Weichenantriebs (2) enthält einem an den Weichenantrieb (2) anschließbaren Überwachungsstromkreis zum Überwachen der Weichenlage. Der Überwachungsstromkreis weist einen ersten Strombegrenzer (121) mit einer ersten Stromschwelle und einem zweiten Strombegrenzer (122) mit einer zweiten, höheren Stromschwelle auf. Die Strombegrenzer (121, 122) sind derart angeordnet, dass bei einem angeschlossenen Weichenantrieb (2) im überwachten, fehlerfreien Zustand der erste Strombegrenzer (121) und der zweite Strombegrenzer (122) über den Weichenantrieb in Reihe geschaltet sind, so dass nur der erste Strombegrenzer einen Stromfluss meldet, und dass im aufgefahrenen Zustand, wenn die Weichenlage nicht der eingestellten Weichensolllage entspricht, der erste Strombegrenzer (121) über den Weichenantrieb überbrückt ist, so dass nur der zweite Strombegrenzer (122) einen Stromfluss meldet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Weichensteuerung mit Überwachung der Weichenlage in einem elektronischen Stellwerk.
Eine Weichensteuerung dient zur Ansteuerung des Antriebs einer Weiche in einem Schienennetz und zur Überwachung der Weichenstellung. Dabei werden extrem hohe Anforderungen an die Ausfall- und Betriebssicherheit der Weichensteuerung gelegt. So müssen beispielsweise permanent Ist-Lage und Soll-Lage der Weiche überwacht werden, um sicherzustellen, dass die Weiche sich tatsächlich in der richtigen Lage befindet, wenn ein Zug darüber fahren soll. Zur Zeit werden in Weichensteuerungen Signalrelais eingesetzt, um die Weichenlage überwachen.
Der Weichenantrieb wird über vier Kabeladern mit der Ansteuerbaugruppe im Stellwerk verbunden (Vierdrahtschnittstelle). Je Kabelader ist ein Leitungswiderstand von 0 bis 56 Ohm zulässig. Die Überwachung der Weichenlage erfolgt mittels eine Überwachungsstromes, der durch alle vier Kabeladern fließt. Es werden zwei Überwachungsrelais "Überwacher" und "Auffahrmelder" eingesetzt, die durch eng tolerierte Anzug- und Abfallstrom gekennzeichnet sind. Nachteilig wirkt sich darüber hinaus aus, dass der Leitungswiderstand über einen einstellbaren Widerstand kompensiert werden muss.
Die Entwicklung elektronischer Stellwerke begann mit dem Einsatz von Rechnertechnik in den zentralen Funktionen wie Meldung und Anzeige, Sicherung und Elementansteuerung. Ansteuerungen der Feldelemente wurden erst später durch Rechner übernommen. Schrittweise kamen Prozessoren und Mikrocontroller in der Gleisfreimeldung (Achszählerinnenanlagen und Zählpunkte), in der Signalsteuerung sowie in Schnittstellenbaugruppen zur parallelen Ein- und Ausgabe zum Einsatz. Aufgrund der hohen Zuverlässigkeit der Weichengruppen in Relaistechnik bestand bisher kein Anlass zum Technologiewechsel.
In Relaistechnik ausgeführte Weichensteuerungen haben jedoch einen hohen Raumbedarf. Daher ist die Entwicklung einer elektronischen Weichensteuerung für ein elektronisches Stellwerk wünschenswert.
Es ist daher eine Ausgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Weichensteuerung anzugeben, bei der die Überwachung der Weichenlage elektronisch erfolgt und die die hohen Sicherheitsanforderungen in der Stellwerkstechnik erfüllt.
Die Ausgabe wird gelöst durch eine Weichensteuerung nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß wird die Weichenlage mit zwei unterschiedlichen Strombegrenzern überwacht. Durch Verwendung von unterschiedlichen Strombegrenzungen im Melder "Überberwacht" und im Melder "Aufgefahren" sind die Ströme von der Kabellänge unabhängig. Der Leitungswiderstand muss nicht kompensiert werden. Die Überwachungsfenster in den Meldern können mit größeren Toleranzen bemessen werden.
Die eingesetzten elektronischen Schaltungen sind kostengünstiger als die bekannten Signalrelais.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiden Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1
ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Weichensteuerung und
Figur 2
den überwachten Zustand.
Die Weichensteuerung 1 hat als zentrale Steuereinheit ein Doppelrechnersystem 10, bestehend aus zwei Mikrocontrollern vom Typ C167. Dieser Controllertyp und das dazugehörige Betriebssystem sind bereits in anderen Sicherheitsanwendungen eingesetzt und zugelassen.
Eine zweikanalige Schnittstelle 11 a, 11 b ist zum Anschluss an das elektronische Stellwerk vorgesehen. Diese kann z.B. als parallele Schnittstelle (für das ESTW Alcatel 6111 LockTrack), als redundante CAN-Schnittstelle (für das ESTW Alcatel 6151 LockTrack) oder als Busschnittstelle zur Anbindung eines TTP-Moduls (time triggered protocol) für das EWST Alcatel 6131 LockTrack ausgebildet sein. Es können auch mehrere Schnittstellen vorgesehen sein, die anwendungsbedingt bestückt werden. Diagnosefunktionen zur Störungssuche liefern LEDs an der Frontplatte der Baugruppe oder sind über ein Wartungsterminal an einer seriellen Schnittstelle zugänglich.
Die Weichensteuerung 1 wird über eine klassische Vierdrahtschnittstelle mit einem Weichenantrieb 2 bekannter Art verbunden. Dies erlaubt eine Anschaltung des Weichenantriebs mit minimalem Aderaufwand und Kompatibilität mit vorhandenen Außenanlagen. Der Weichenantrieb enthält einen dreiphasigen Motor 211, 212,-213, der die Weiche in die gewünschte Endstellung bewegt. Kontakte 221-224, die durch die Weichenzungen geschlossen oder geöffnet werden, erlauben ein Erkennen der Weichenstellung.
Die Stromversorgungsschnittstelle 110 enthält neben drei Drehstromphasen L1, L2, L3 (380/400 V), Nullleiter N und Massepunkt MP einen Anschluss für eine 60V Prüfspannung. Das Doppelrechnersystem überwacht die Weichenstellung und schaltet, wenn die Weiche von einer Endlage in die andere gestellt werden soll, die Drehstromphasen L1-L3 über die Vierdrahtschnittstelle zum Weichenantrieb 2. Das Schalten der Versorgungsspannung erfolgt über Halbleiterschalter 131 und 132. Hierfür werden sogenannte IGBT-Module eingesetzt (Isolated Gate Bipolar Transistor), eine Kombination aus Feldeffekt und Bipolartransistor. In einer parallel eingereichten Patentanmeldung desselben Erfinders wird dies näher beschrieben.
Trenntransformatoren dienen zur galvanischen Trennung der Stromwege. Zur galvanischen Trennung der Signalwege werden Optokoppler eingesetzt.
Zur Steuerung der Weichensolllage dienen zwei Relais R und L, die als zwangsgeführte Kartenrelais ausgeführt sind. Um die Weiche betrieblich nutzen zu können, wird eine permanente Überwachung der Ist-Lage notwendig. Diese Information besteht aus der Weichensolllage durch Rücklesen der Lagerelais und durch Überprüfen des Stromflusses im Überwachungsstromkreis (60V).
Zur Überwachung sind erfindungsgemäß zwei Strombegrenzer 121, 122 mit unterschiedlichen Stromwerten im Überwachungsstromkreis vorgesehen. Diese werden als Weichenüberwacher (WÜ) 121 und als Weichenauffahrmelder (WA) 122 bezeichnet. Der Weichenüberwacher 121 hat eine Stromschwelle von 50 mA, der Weichenauffahrmelder 122 hat eine Stromschwelle von 150 mA.
Die Überwachung der Weichenlage erfolgt mit einem Überwachungsstrom, der durch alle vier Kabeladern der Vierdrahtschnittstelle 3 fließt. Durch die Strombegrenzung im Melder 121 wird der Überwachungsstrom auf ca. 50 mA festgelegt. Ab ca. 30 mA meldet der Melder 121 dem Doppelrechnersystem eine Stromfluss.
Im Melder 122 befindet sich eine Strombegrenzung mit ca. 150 mA. Ab ca. 100 mA meldet Melder 122 einen Stromfluss. Die Schaltschwelle für diese Meldung muss im Bereich größer 50 mA und kleiner 150 mA liegen, ist somit relativ unkritisch.
Im überwachten Zustand sind beide Melder in Reihe geschaltet. Melder 121 begrenzt den Strom auf 50 mA und meldet eine Stromfluss. Melder 122 meldet hingegen keinen Stromfluss.
Im aufgefahrenen Zustand wird der Melder 121 durch einen Kontakt im Weichenantrieb überbrückt. Der Strom steigt auf 150 mA, Melder 122 meldet einen Strom, Melder 121 nicht. Die Meldungen "überwacht" und "aufgefahren" werden durch die zwei Melder antivalent ausgegeben.
Figur 2 zeigt den Überwachungsstromkreis (fett) im Überwachten Zustand. Der Überwachungsstromkreis wird über einen Halbleiterschalter 114 mit der 60 V Prüfspannung verbunden. Im Weichenantrieb sind die von der Weichenzunge betätigten Schaltkontakte 222 und 224 geschlossen, während die Schaltkontakte 221 und 223 geöffnet sind. In der Weichensteuerung wird die Solllage durch die Schaltkontakte L1, L2 und R1, R2 der beiden Relais L und R festgelegt. Im gezeigten Beispiel sind die Kontakte L1 und L2 geöffnet, während die Kontakte R1 und R2 geschlossen sind. Dadurch fließt ein Strom über den geschlossenen Kontakt R1 und Kabelader 31 zum Weichenantrieb, von dort über Kontakt 222 und Kabelader 32 zurück zum Melder 121 in der Weichensteuerung. Vom Melder 121 fließt der auf 50 mA begrenzte Strom über den geschlossenen Kontakt R2 und Kabelader 33 wieder zum Weichenantrieb und von dort über Kontakt 224 und Kabelader 34 zurück zum zweiten Melder 122 in der Weichensteuerung, wo der Stromkreis dann über den Massepunkt MP zur Stromversorgung im Stellwerk 3 geschlossen ist.
Ändert sich aufgrund einer Fehlfunktion die Weichenstellung, so werden durch die Weichenzungen zwangsweise die Kontakte 221 und 223 geschlossen und die Kontakte 222 und 224 geöffnet. Dadurch wird Kabelader 31 über Kontakt 221 direkt mit Kabelader 34 verbunden und der Melder 121 somit überbrückt. Der Strom im überbrückten Stromkreis wird dann nur noch durch Melder 122 begrenzt und steigt auf 150 mA an. Folglich meldet Melder 122 an das Doppelrechnersystem 10 einen Stromfluss, Melder 121 hingegen meldet keinen Stromfluss. Der über die Relais R und L eingestellt Soll-Zustand entspricht somit nicht dem Ist-Zustand, es liegt eine erkannte Fehlfunktion vor. Wird jedoch gleichzeitig die Weichensolllage durch Öffnen der Kontakte R1, R2 und schließen der Kontakte L1, L2 verändert, so befindet sich der Melder 121 wieder im Stromkreis, es liegt kein Fehlerfall vor.
Die Melder 121 und 122 sowie der Halbleiterschalter 114 sind durch parallelgeschaltete Varistoren V3, V4, V5 gegen Überspannungen geschützt.
Die Strombegrenzer können als Konstantstromquellen bekannter Art ausgeführt sein. Zum Schutz gegen Überstrom sind die Strombegrenzer mit Leitungsreserven bemessen.

Claims (7)

  1. Weichensteuerung (1) für ein elektronisches Stellwerk zur Ansteuerung eines Weichenantriebs (2), mit einem an den Weichenantrieb (2) anschließbaren Überwachungsstromkreis zum Überwachen der Weichenlage, wobei der Überwachungsstromkreis einen ersten Strombegrenzer (121) mit einer ersten Stromschwelle und einem zweiten Strombegrenzer (122) mit einer zweiten, höheren Stromschwelle aufweist, die bei einem angeschlossenen Weichenantrieb (2) derart verbunden sind, dass in einem ersten Zustand des Weichenantriebs der erste Strombegrenzer (121) und der zweite Strombegrenzer (122) über den Weichenantrieb (2) in Reihe geschaltet sind, so dass nur der erste Strombegrenzer (121) einen Stromfluss meldet, und dass in einem zweiten Zustand des Weichenantriebs (2) der erste Strombegrenzer (121) über den Weichenantrieb überbrückt ist, so dass der zweite Strombegrenzer (122) einen Stromfluss meldet.
  2. Weichenantrieb nach Anspruch 1 mit Schaltern (L1, L2, R1, R2) zum Einstellen der Weichensolllage.
  3. Weichenantrieb nach Anspruch 1 mit jeweils einem vorzugsweise einstellbaren Widerstand (V3, V4) in Parallelschaltung zu dem ersten Strombegrenzer (121) und zu dem zweiten Strombegrenzer (122).
  4. Weichensteuerung nach Anspruch 1 mit einem Doppelrechnersystem (10) aus mindestens zwei Mikrocontrollern zum Auswerten der Meldungen der beiden Strombegrenzer (121, 122).
  5. Weichensteuerung nach Anspruch 4 bei dem das Doppelrechnersystem (10) zum Ansteuern der Schalter (L1, L2, R1, R2) angepasst ist.
  6. Weichensteuerung nach Anspruch 5, bei dem die Schalter (R1, R2, L1, L2) als Relais (L, R) ausgeführt sind, die von dem Doppelrechnersystem (10) angesteuert sind.
  7. Weichensteuerung nach Anspruch 1, bei dem eine Schnittstelle (3) zum Anschluss des Weichenantriebs (2) als eine Vierdrahtschnittstelle ausgeführt ist und im überwachten, fehlerfreien Zustand der Überwachungsstromkreis über alle vier Kabeladern (31, 32, 33, 34) der Vierdrahtschnittstelle (3) in Reihe verläuft.
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