EP2181907A1 - Weichendiagnosesystem - Google Patents

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EP2181907A1
EP2181907A1 EP09171617A EP09171617A EP2181907A1 EP 2181907 A1 EP2181907 A1 EP 2181907A1 EP 09171617 A EP09171617 A EP 09171617A EP 09171617 A EP09171617 A EP 09171617A EP 2181907 A1 EP2181907 A1 EP 2181907A1
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measuring
measuring module
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display
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Stefan Burgass
Harald Walter
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or train
    • B61L1/20—Safety arrangements for preventing or indicating malfunction of the device, e.g. by leakage current, by lightning
    • 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
    • B61L5/06—Electric devices for operating points or scotch-blocks, e.g. using electromotive driving means

Definitions

  • the invention relates to a switch diagnosis system with a measured value detection device, which is connected to a drive wiring of the switches and is designed to detect electrical measured variables.
  • switch diagnosis is crucial for timely detection of sluggishness, maintenance conditions or probable damage.
  • electrical measured variables - preferably current and voltage - it is possible to make a statement about the state of the point setting system.
  • the active power is evaluated, which results as the product of the measured quantities current and voltage taking into account the phase shift.
  • EP 864 099 B1 is a monitoring device electrical power actuators for drives of various types known.
  • current and voltage are measured in a measuring unit, the output signals are weighted - conditioned - and fed to a higher-level unit for power calculation, wherein a controller is provided with memories for clipboard not simultaneous data.
  • the data is transferred as pre-compressed information to a higher-level data processing system and compared with reference or alarm values.
  • the resulting diagnostic data in particular with regard to detected alarm states, are transferred to a control level.
  • This known monitoring device processes signals with drive-specific Indicator to assign error states to the drive from which the signal originated. For the higher-level data processing, at least one separate module is provided.
  • the invention has for its object to provide a switch diagnosis system of the generic type, which can be adapted with reduced effort to different requirements.
  • a switch diagnosis system according to claim 1, wherein in the drive wiring of each switch a measuring module is looped, which means for measuring value, evaluation and display and interface means for connecting peripheral devices, in particular data collection computer, remote control device and Softwareupdate notifications comprises.
  • the compact measuring module can be used as a self-sufficient malfunction diagnosis system, since all measurements, information, comparisons and messages are generated directly in the measuring module and the results are displayed.
  • Each measuring module provides information about the functional state of the assigned switch.
  • a second configuration several such measurement modules are serially linked to a data collection computer via the interface means.
  • the data collecting computer accesses the information present in the measuring modules via the interface It manages, manages processes, creates histograms and generates comfortable displays about the states of the drives.
  • an update of the firmware on the measuring modules and a remote control is possible via this interface.
  • the number of measurement modules that can be connected to a data collection computer can be flexibly selected according to the requirements and can be easily changed.
  • An interface monitoring allows the installation and removal of measuring modules without interrupting the connections to the data collecting computer.
  • the measurement modules in the first configuration and, if appropriate, the higher-level data processing in the second configuration are arranged on the inter-unit side, so that it is a remote diagnostic system.
  • the measuring modules are structurally designed as "intelligent terminals", ie. H.
  • the measuring modules are snapped onto terminal strips of the cable termination units of the interlocking and connected like a terminal. An additional wiring or loop guidance of the points drive line is eliminated.
  • FIG. 1 illustrates the essential hardware components of a measurement module 21 as an autonomously functioning core element of a turnout diagnostic system.
  • the three cores 1, 2 and 3 for energizing a points drive 23 ( Fig. 2/3 ) are each connected to a current measuring device 4 with Hall sensor 5 and current transformer 6.
  • each wire 1, 2 and 3 is connected to a voltage measuring device 7, wherein the voltage is measured relative to a neutral conductor 8 and output via a potential-separating transducer 9.
  • a current measuring channel 10 and a voltage measuring channel 11 of each core 1, 2 and 3 are each connected via a measuring channel adaptation 12 or 13 with an A / D converter 14 of a controller 15.
  • the controller 15 determines the active power from the voltage and current values and compares them with setpoints stored in a memory 16.
  • the controller 15 is also connected to controls 17 and display elements 18. Via a bus coupling 19, the diagnostic results can be tapped at an interface 20 of the measuring module 21.
  • FIG. 2 shows measurement modules 21 in a first configuration for autonomous operation.
  • the measuring module 21 is looped into the drive cabling 22 of a switch drive 23, wherein a common power supply device 24 is provided for all measuring modules 21.
  • the measuring module 21 detects electrical parameters which are predetermined by an actuating part 25 controlled on the control side and are further processed by the point machine 23 in accordance with its functional state.
  • the peripheral interfaces 20 of the measuring modules 21 are used to connect a data collecting computer 26.
  • the data collection computer 26 includes various functionalities which are used in particular for the automatic evaluation of the diagnostic results.
  • the data collection computer 26 is equipped with a mass memory 27 for data management and archiving.
  • Various interfaces, such as ISDN 28, radio 29 or Ethernet 30 may be provided for connection to higher-level facilities of the control and service level.
  • the data collection computer 26 may be equipped with a monitor 31 for visualizing the evaluated relationships.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Weichendiagnosesystem mit einer Messwerterfassungseinrichtung, die mit einer Antriebsverkabelung der Weichen verbunden ist und zur Erfassung elektrischer Messgrößen ausgebildet ist. Eine besonders kompakte konstruktive Einheit, die die gesamte Funktionalität des Weichendiagnosesystems beinhaltet, ist als Messmodul (21) in die Antriebsverkabelung jeder Weiche eingeschleift wobei das Messmodul (21) Mittel zur Messwerterfassung, -auswertung und -anzeige sowie Schnittstellenmittel (20) zum Anschluss peripherer Geräte, insbesondere Datensammelrechner (26), Fernsteuereinrichtung und Softwareupdateeinrichtung, aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Weichendiagnosesystem mit einer Messwerterfassungseinrichtung, die mit einer Antriebsverkabelung der Weichen verbunden ist und zur Erfassung elektrischer Messgrößen ausgebildet ist.
  • Zur Erhöhung der Verfügbarkeit von elektrischen Weichenstellsystemen der Eisenbahn ist die Weichendiagnose im Sinne einer rechtzeitigen Erkennung von Schwergängigkeiten, Wartungszuständen oder mit Wahrscheinlichkeit eintretender Schäden von entscheidender Bedeutung. Durch die Erfassung, Bewertung und Analyse elektrischer Messgrößen - vorzugsweise Strom und Spannung - kann eine Aussage über den Zustand des Weichenstellsystems getroffen werden. Ausgewertet wird üblicherweise die Wirkleistung, welche sich als Produkt der Messgrößen Strom und Spannung unter Berücksichtigung der Phasenverschiebung ergibt.
  • Aus der EP 864 099 B1 ist eine Überwachungseinrichtung elektrischer Leistungsstellglieder für Antriebe verschiedener Art bekannt. Dabei werden Strom und Spannung in einer Messeinheit gemessen, die Ausgangssignale werden gewichtet - konditioniert - und einer übergeordneten Einheit zur Leistungsberechnung zugeführt, wobei ein Controller mit Speichern zur Zwischenablage nicht zeitgleicher Daten vorgesehen ist. Anschließend werden die Daten als vorverdichtete Informationen an ein übergeordnetes Datenverarbeitungssystem übergeben und mit Referenz- oder Alarmwerten verglichen. Die resultierenden Diagnosedaten, insbesondere bezüglich festgestellter Alarmzustände, werden an eine Leitebene übergeben. Diese bekannte Überwachungseinrichtung verarbeitet Signale mit antriebsspezifischen Kennzeichen, um Fehlerzustände demjenigen Antrieb zuordnen zu können, von dem das Signal ausging. Für die übergeordnete Datenverarbeitung ist mindestens eine separate Baugruppe vorgesehen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Weichendiagnosesystem der gattungsgemäßen Art anzugeben, welches sich mit verringertem Aufwand an unterschiedliche Anforderungen anpassen lässt. Insbesondere ist anzustreben, sowohl ein autonomes Messsystem ohne Kopplung an übergeordnete Auswerteeinheiten als auch ein hochkomplexes Messsystem mit Historienverfolgung hinsichtlich der Änderung des Verhaltens der Weichenantriebe, Datenarchivierung und Verteilung der Informationen an verschiedene Leit- und Serviceebenen zu realisieren.
  • Die Aufgabe wird mit einem Weichendiagnosesystem gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei in die Antriebsverkabelung jeder Weiche ein Messmodul eingeschleift ist, welches Mittel zur Messwerterfassung, -auswertung und -anzeige sowie Schnittstellenmittel zum Anschluss peripherer Geräte, insbesondere Datensammelrechner, Fernsteuereinrichtung und Softwareupdateeinrichtung, aufweist.
  • In einer ersten Konfiguration kann das kompakte Messmodul als autark arbeitendes Weichendiagnosesystem eingesetzt werden, da alle Messungen, Informationen, Vergleiche und Meldungen direkt in dem Messmodul erzeugt werden und die Ergebnisse angezeigt werden. Jedes Messmodul gibt dabei Aufschluss über den Funktionszustand der zugeordneten Weiche.
  • In einer zweiten Konfiguration sind mehrere derartige Messmodule über die Schnittstellenmittel seriell mit einem Datensammelrechner verknüpft. Der Datensammelrechner greift über die Schnittstelle die in den Messmodulen vorliegenden Informationen ab, verwaltet diese, speichert Abläufe, erstellt Histogramme und erzeugt komfortable Anzeigen über die Zustände der Antriebe. Darüber hinaus ist über diese Schnittstelle ein Update der Firmware auf den Messmodulen sowie eine Fernsteuerung möglich. Die Anzahl der an einen Datensammelrechner anschließbaren Messmodule ist flexibel entsprechend dem Bedarf wählbar und leicht änderbar. Eine Schnittstellenüberwachung erlaubt den Ein- und Ausbau von Messmodulen ohne Unterbrechung der Verbindungen zum Datensammelrechner.
  • Die Messmodule in der ersten Konfiguration und ggf. die übergeordnete Datenverarbeitung in der zweiten Konfiguration sind stellwerkseitig angeordnet, so dass es sich um ein Ferndiagnosesystem handelt. Dabei sind die Messmodule konstruktiv als "intelligente Klemmen" ausgeführt, d. h. die Messmodule werden auf Klemmleisten von Kabelabschlusseinheiten des Stellwerks aufgerastet und wie eine Klemme angeschlossen. Eine zusätzliche Verkabelung oder Schleifenführung der Weichenantriebsleitung entfällt.
  • Für Konfiguration 1 - Anwendungen ergibt sich eine sehr einfache und kostengünstige Lösung. Vorteilhaft ist darüber hinaus, dass ausgehend von der Konfiguration 1 lediglich eine Ergänzung mit einem beliebigen Datensammelrechner, beispielsweise PC, IPC oder Kontrolleinheit, und einem Datenkabel über die standardisierte serielle Schnittstelle erforderlich ist, um ein sehr komfortables Diagnose- und Überwachungssystem aufzubauen. Die Intelligenz der Diagnose und Überwachung liegt konzentriert im Messmodul vor. Der Datensammelrechner übernimmt nur noch Verwaltungsfunktionen. Letztlich sind durch die Kompaktheit des Messmoduls Verteilungen der Funktionalität auf verschiedene Einheiten zur Signalkonditionierung, Zwischenspeicherung, Verarbeitung, Berechnung und Übergabe an übergeordnete Datenverarbeitungseinheiten entbehrlich. Die Berechnung der Wirkleistung findet in Realtime statt, so dass Zwischenspeicherungs- und Synchronisationsprobleme nicht auftreten.
  • Gemäß Anspruch 2 sind in dem Messmodul folgende Hardware-Komponenten enthalten:
    • Stromwandler mit Hallsensor für die Anwendung im Frequenzbereich von DC -0Hz- bis ca. 100Hz Wechsel-/Drehstrom,
    • Spannungsmesseinheit mit einem Potential trennenden Wandler,
    • Anpassschaltungen zur Anschaltung der Strom- und Spannungs-Messkanäle an A/D-Wandler eines Controllers,
    • ein Controller mit einem Speicher,
    • die Schnittstelle zur Kommunikation mit einer übergeordneten Datenverarbeitungseinheit und
    • Anzeige- und Bedienelemente.
    Das Messmodul ist somit für folgende Funktionen konzipiert:
    • Messung von Strom und Spannung eines Weichenantriebes,
    • Signalanpassung an die Controller-Hardware,
    • Berechnung der Wirkleistung des zu überwachenden Weichenantriebes in Echtzeit, d. h. ohne Zwischenspeicherung von Strom- und Spannungswerten,
    • Speicherung der letzten Messergebnisse,
    • Speicherung von Referenzwerten und Alarmwerten,
    • Vergleich der letzten Messergebnisse mit den Referenz- bzw. Alarmwerten,
    • Darstellung der Vergleichsergebnisse auf einer Anzeigeeinheit und
    • Organisation der Telegramme bei Kopplung an die Schnittstelle.
    Das Messmodul vereinigt die gesamte Funktionalität eines Diagnose- und Überwachungssystems in einer sehr kompakten konstruktiven Einheit.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Hardware-Architektur eines Messmoduls,
    Figur 2
    eine erste Konfiguration zum Einsatz der Messmodule und
    Figur 3
    eine zweite Konfiguration zum Einsatz der Messmodule.
  • Figur 1 veranschaulicht die wesentlichen Hardwarekomponenten eines Messmoduls 21 als autonom funktionsfähiges Kernelement eines Weichendiagnosesystems. Die drei Adern 1, 2 und 3 zur Bestromung eines Weichenantriebs 23 (Fig. 2/3) sind jeweils mit einer Strommesseinrichtung 4 mit Hallsensor 5 und Stromwandler 6 beschaltet. Außerdem ist jede Ader 1, 2 und 3 mit einer Spannungsmesseinrichtung 7 verbunden, wobei die Spannung relativ zu einem Nullleiter 8 gemessen wird und über einen Potential trennenden Wandler 9 ausgegeben wird. Ein Strommesskanal 10 und ein Spannungsmesskanal 11 jeder Ader 1, 2 und 3 ist jeweils über eine Messkanalanpassung 12 bzw. 13 mit einem A/D-Wandler 14 eines Controllers 15 verbunden. Der Controller 15 ermittelt aus den Spannungs- und Stromwerten die Wirkleistung und vergleicht diese mit in einem Speicher 16 abgelegten Sollwerten. Der Controller 15 ist außerdem mit Bedienelementen 17 und Anzeigeelementen 18 verbunden. Über eine Buskopplung 19 können die Diagnoseergebnisse an einer Schnittstelle 20 des Messmoduls 21 abgegriffen werden.
  • Figur 2 zeigt Messmodule 21 in einer ersten Konfiguration zum autonomen Betrieb. Dazu ist in die Antriebsverkabelung 22 eines Weichenantriebes 23 das Messmodul 21 eingeschleift, wobei für alle Messmodule 21 eine gemeinsame Stromversorgungseinrichtung 24 vorgesehen ist. Das Messmodul 21 erfasst elektrische Parameter, die von einem stellwerkseitig angesteuerten Stellteil 25 vorgegeben werden und von dem Weichenantrieb 23 entsprechend seines Funktionszustandes weiterverarbeitet werden.
  • In einer zweiten Konfiguration, die in Figur 3 veranschaulicht ist, werden zusätzlich die peripheren Schnittstellen 20 der Messmodule 21 zum Anschluss eines Datensammelrechners 26 genutzt. Der Datensammelrechner 26 beinhaltet verschiedene Funktionalitäten, die insbesondere zur automatischen Auswertung der Diagnoseergebnisse dienen. Dazu ist der Datensammelrechner 26 mit einem Massenspeicher 27 zur Datenverwaltung und -archivierung ausgestattet. Zum Anschluss an übergeordnete Einrichtungen der Leit- und Serviceebene können verschiedene Schnittstellen, beispielsweise ISDN 28, Funk 29 oder Ethernet 30 vorgesehen sein. Optional kann der Datensammelrechner 26 mit einem Monitor 31 zur Visualisierung der ausgewerteten Zusammenhänge ausgestattet sein.

Claims (2)

  1. Weichendiagnosesystem mit einer Messwerterfassungseinrichtung, die mit einer Antriebsverkabelung der Weichen verbunden ist und zur Erfassung elektrischer Messgrößen ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in die Antriebsverkabelung jeder Weiche ein Messmodul (21) eingeschleift ist, wobei das Messmodul (21) Mittel zur Messwerterfassung, -auswertung und -anzeige sowie Schnittstellenmittel (20) zum Anschluss peripherer Geräte, insbesondere Datensammelrechner (26), Fernsteuereinrichtung und Softwareupdateeinrichtung, aufweist.
  2. Weichendiagnosesystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Messmodul (21) eine Strommesseinrichtung (4) mit einem Hallsensor (5), eine Spannungsmesseinrichtung (7) mit einem Potential trennenden Wandler (9), einem A/D-Wandler (14) vorgeschaltete Messkanalanpassungen (12, 13), einen den A/D-Wandler (14) und einen Speicher (16) umfassenden Controller (15), die Schnittstellenmittel (20) sowie Anzeige- und Bedienelemente (17, 18) aufweist.
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