EP1593575A1 - Electronic control of a switch with monitoring of its position - Google Patents

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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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Abstract

A switch controller (1) for an electronic railway control center for controlling a switch drive (2) has a connectable control current circuit for controlling the switch gear state. The control current circuit has a first current limiter (121) with a first current threshold and a second limiter with a second, higher current threshold (122). The current limiters (212, 122) are arranged to be connected in series to the switch drive in a controlled, error-free state so that only the first current limiter registers a current flow. If the switch state rises above an acceptable level, the first current limiter (121) is bridged so that only the second current limiter (122) registers a current flow.

Description

Die Erfindung betrifft eine Weichensteuerung mit Überwachung der Weichenlage in einem elektronischen Stellwerk.The invention relates to a switch control with monitoring of Point position in an electronic interlocking.

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.A point control is used to control the drive of a switch in a rail network and to monitor the setting of points. there are extremely high demands on the failure and reliability of Set point control. For example, permanent actual and Target position of the switch should be monitored to ensure that the switch is actually in the right position when a train is driving over it should. Currently signal relays are used in point controllers to the Monitor point position.

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. 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 "Auffahrmelder" 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.

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.The development of electronic interlockings began with the use of Computer technology in the central functions such as message and display, Fuse and element control. Controls of the field elements were only later taken over by computer. Gradually came processors and Microcontroller in the track vacancy (axle counter indoor systems and Metering points), in signal control and in interface modules for parallel input and output are used. Due to the high reliability the switch groups in relay technique was up to now no reason to Technology changes.

In Relaistechnik ausgeführte Weichensteuerungen haben jedoch einen hohen Raumbedarf. Daher ist die Entwicklung einer elektronischen Weichensteuerung für ein elektronisches Stellwerk wünschenswert.However, relay controllers executed in relay technology have a high level Space requirements. Therefore, the development of electronic point control desirable for an electronic interlocking.

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.It is therefore an issue of the present invention, an electronic Specify points control in the monitoring of the points position electronically and which meets the high safety requirements in the Interlocking technology met.

Die Ausgabe wird gelöst durch eine Weichensteuerung nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.The output is achieved by a switch controller according to claim 1. Advantageous embodiments can be found in the dependent claims.

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.According to the switch location with two different Current limiters monitored. By using different Current limits in the "Monitored" detector and in the "Detected" detector the currents are independent of the cable length. The line resistance does not have to be compensated. The watch windows in the detectors can be dimensioned with larger tolerances.

Die eingesetzten elektronischen Schaltungen sind kostengünstiger als die bekannten Signalrelais. The electronic circuits used are cheaper than the known signal relay.

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.
In the following an embodiment of the invention will be explained with reference to the two figures. Show it:
FIG. 1
a diagram of the switch control according to the invention and
FIG. 2
the monitored state.

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.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.

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.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.

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.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.

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.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.

Trenntransformatoren dienen zur galvanischen Trennung der Stromwege. Zur galvanischen Trennung der Signalwege werden Optokoppler eingesetzt.Isolation transformers are used for galvanic isolation of the current paths. to Galvanic isolation of the signal paths are used optocouplers.

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).To control the Weicholl target serve two relays R and L, as positively driven card relay are executed. For the turnout operational Being able to use is a permanent monitoring of the current situation necessary. This information consists of the set point by Reading back the storage relay and checking the current flow in the Monitoring circuit (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.For monitoring according to the invention, 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.

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.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. By the Current limit in detector 121, the monitoring current is about 50 mA established. From approx. 30 mA the detector 121 signals the double computer system a current flow.

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. 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.

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.In the monitored state, both detectors are connected in series. Detector 121 limits the current to 50 mA and reports a current flow. Detector 122 however, does not report any current flow.

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.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.

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.FIG. 2 shows the monitoring circuit (in bold) in the monitored state. Of the Monitoring circuit is connected via a semiconductor switch 114 to the 60 V Test voltage connected. In 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. In the point control is the Target position by the switching contacts L1, L2 and R1, R2 of the two relays L and R. established. In the example shown, 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. From detector 121, 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.

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.Changes the course setting due to a malfunction, so by the switch blades forcibly closed the contacts 221 and 223 and the contacts 222 and 224 are opened. As a result, cable core 31 via contact 221 directly connected to cable core 34 and the detector 121 thus bridged. The current in the bridged circuit is then only through Detector 122 limits and increases to 150 mA. Consequently, detector 122 reports to the double computer system 10 a current flow, detector 121, however reports no current flow. The set state via the relays R and L. thus does not correspond to the actual state, there is a detected malfunction. However, if at the same time the set point of the roll is opened by opening the contacts R1, R2 and closing the contacts L1, L2 changed, so is the detector 121 again in the circuit, there is no error case.

Die Melder 121 und 122 sowie der Halbleiterschalter 114 sind durch parallelgeschaltete Varistoren V3, V4, V5 gegen Überspannungen geschützt.The detectors 121 and 122 and the semiconductor switch 114 are through parallel varistors V3, V4, V5 protected against overvoltages.

Die Strombegrenzer können als Konstantstromquellen bekannter Art ausgeführt sein. Zum Schutz gegen Überstrom sind die Strombegrenzer mit Leitungsreserven bemessen.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.

Claims (7)

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.Switch control (1) for an electronic interlocking for controlling a Point machine (2), with one to the point machine (2) connectable Monitoring circuit for monitoring the switch position, wherein the Monitoring circuit, a first current limiter (121) with a first Current threshold and a second current limiter (122) with a second, higher current threshold, which is connected to a Point machine (2) are connected such that in a first state of the Turnout drive the first current limiter (121) and the second Current limiter (122) via the switch drive (2) are connected in series, so that only the first current limiter (121) reports a current flow, and that in a second state of the points drive (2) of the first current limiter (121) is bridged over the points drive, so that the second Current limiter (122) reports a current flow. Weichenantrieb nach Anspruch 1 mit Schaltern (L1, L2, R1, R2) zum Einstellen der Weichensolllage.Points machine according to claim 1 with switches (L1, L2, R1, R2) for Adjusting the soft target position. 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). Point machine according to claim 1, each having a preferably adjustable resistor (V3, V4) in parallel with the first Current limiter (121) and to the second current limiter (122). Weichensteuerung nach Anspruch 1 mit einem Doppelrechnersystem (10) aus mindestens zwei Mikrocontrollern zum Auswerten der Meldungen der beiden Strombegrenzer (121, 122).Point controller according to claim 1 with a double computer system (10) from at least two microcontrollers for evaluating the messages of the two current limiters (121, 122). Weichensteuerung nach Anspruch 4 bei dem das Doppelrechnersystem (10) zum Ansteuern der Schalter (L1, L2, R1, R2) angepasst ist.Switch controller according to claim 4 in which the double computer system (10) is adapted to drive the switches (L1, L2, R1, R2). 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.Switch controller according to Claim 5, in which the switches (R1, R2, L1, L2) are implemented as relays (L, R) which are provided by the dual-computer system (10) are controlled. 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.Switch controller according to claim 1, wherein an interface (3) to the Connection of the point machine (2) is designed as a four-wire interface and in the monitored, error-free state of the monitoring circuit via all four cable cores (31, 32, 33, 34) of the four-wire interface (3) in series runs.
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