EP2900539A2 - Schaltungsanordnung zur fehleroffenbarung bei einem lichtsignal - Google Patents

Schaltungsanordnung zur fehleroffenbarung bei einem lichtsignal

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EP2900539A2 EP13792893.3A EP13792893A EP2900539A2 EP 2900539 A2 EP2900539 A2 EP 2900539A2 EP 13792893 A EP13792893 A EP 13792893A EP 2900539 A2 EP2900539 A2 EP 2900539A2
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    • B61L2207/02—Features of light signals using light-emitting diodes [LEDs]

Definitions

  • Resistor assembly must be set so that the signal generator is only so high impedance that the influencing voltage remains smaller than the voltage at the signal generator.
  • the threshold for detecting the signal generator voltage is not reached, so that no new start attempt takes place and no error message occurs.
  • FIG. 6 shows a diagram of the switch-on behavior under influence.
  • FIG. 2 A correspondingly simplified circuit diagram is shown in FIG. 2.
  • the impedance ZI of the signal voltage U1 is much smaller than the impedance Z2 of the influencing voltage U3. This is
  • FIG. 3 additionally shows a signal generator error as Z3.1.
  • Z3.1 of the signal generator 1 U2 of the signal generator voltage drops to the value of U2 of the influencing voltage. This is
  • the signal generator 1 is connected to a resistor arrangement which reduces the influencing voltage.
  • the diagrams of FIGS. 4 to 6 each show 33 successively measured current / voltage value pairs. Current and voltage are not normalized.
  • the measured value 637 in the three diagrams indicates a voltage threshold value 4 for distinguishing the influencing voltage from the signal generator voltage in the high-impedance state of the signal transmitter.
  • the signal generator 1 operates error-free with low voltage, so that via the signal generator 1 in stable continuous operation, a voltage drop is present, which results from ZI and Z3. Since the signal generator 1 is not high-impedance, there is a higher voltage drop across ZI than in the high-resistance state of Z3. For this reason, the measured voltage is less than the threshold value 4. The distinction between the signal generator voltage and the influencing voltage only occurs with a high-impedance signal transmitter.
  • FIGS. 5 and 6 Various fault conditions are shown in FIGS. 5 and 6, the current / voltage value pairs with voltage value 0 indicating a collapsed signal generator voltage, so that the current values of these value pairs are also invalid.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Fehleroffenbarung bei einem Lichtsignal, insbesondere für Eisenbahnsicherungsanlagen, mit einem im Fehlerfall sich reversibel abschaltenden elektronischen Signalgeber (1) und einem für Glühlampen konzipierten Stellteil zur Ansteuerung und Überwachung des Signalgebers (1), wobei die Fehleroffenbarung eine Fehlerdifferenzierung zwischen leitungsbedingter Beeinflussungsspannung und Fehler des Signalgebers (1) umfasst. Um die Zuverlässigkeit der Fehlerdifferenzierung zu verbessern und Unabhängigkeit von kapazitiven Energiezwischenspeichern zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Signalgeber (1) mit einer Widerstandsanordnung derart beschaltet ist, dass die Signalgeberspannung bei hochohmigem Signalgeber (1) größer ist als die Beeinflussungsspannung.

Description

Beschreibung
Schaltungsanordnung zur Fehleroffenbarung bei einem Lichtsignal
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Fehleroffenbarung bei einem Lichtsignal, insbesondere für Eisenbahnsicherungsanlagen, mit einem im Fehlerfall sich reversibel abschaltenden elektronischen Signalgeber und einem für Glüh- lampen konzipierten Stellteil zur Ansteuerung und Überwachung des Signalgebers, wobei die Fehleroffenbarung eine Fehlerdifferenzierung zwischen leitungsbedingter Beeinflussungsspannung und Fehler des Signalgebers umfasst. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich im Wesentlichen auf Lichtsignale für Eisenbahnsicherungsanlagen, ohne dass die Erfindung auf diese Anwendung beschränkt ist. Vielmehr ist eine Anwendung beispielsweise auch bei anderen Verkehrs- systemen oder im industriellen Bereich denkbar.
Bei Glühlampen-Lichtsignalen werden die Leitungen derart dimensioniert, dass bei einer Beeinflussung der Signaladern der Beeinflussungsstrom durch die Glühlampe fließt und dieser Beeinflussungsstrom nicht zum Aufleuchten der Glühlampe führt. Stellteile, die für Glühlampen-Lichtsignale konzipiert sind, werten üblicherweise einen Signalstrom aus, um einen Fehler oder die ordnungsgemäße Funktion des Lichtsignals festzustellen . Wenn Glühlampen-Signalgeber durch elektronische Signalgeber, beispielsweise für LED-Lichtquellen, ersetzt werden, führt der Beeinflussungsstrom dazu, dass die Elektronik arbeitet, aber wegen der geringen Energie der Beeinflussung ein Starten des Signalgebers nicht möglich ist. Die SignalSpannung sinkt beim Startversuch und der sich reversibel abschaltende Signalgeber beginnt den nächsten Startversuch. Dieser Startablauf ist auch bei einem niederohmigen Fehler im Signalgeber gegeben. Durch die Impedanz der Signalleitung bricht die SignalSpannung beim Zuschalten der Elektronik zusammen. Dabei fließt ein sehr hoher Strom, der für das Stell- teil nicht als Fehler, sondern als gültiger Signalstrom bewertet wird. Die Elektronik hingegen kann den Strom aufgrund der geringen Spannung nicht messen und beginnt gegebenenfalls einen neuen Startversuch. Durch das gleiche Startverhalten bei fehlerfreiem Signalgeber mit Beeinflussung und Signalgeber mit niederohmigem Fehler kann die Fehlerursache nicht erkannt werden. Folglich muss dafür gesorgt werden, dass der elektronische Signalgeber zwischen Signalgeberspannung und Beeinflussungsspannung unter- scheiden kann, um nicht nur das Vorliegen eines Fehlers, sondern auch die Fehlerursache zu offenbaren.
Bisher wurde dieses Problem dadurch gelöst, dass bei einem zu hohen Stromfluss das Stellteil und bei einem nur gering er- höhten Stromfluss der Signalgeber den Fehler erkennt und an das Stellteil übermittelt. Diese Fehleroffenbarung ist jedoch bei höheren Impedanzen der Signalleitung nicht immer sichergestellt, da eine Lücke zwischen der Stromflusserkennung durch das Stellteil und der Stromflusserkennung durch den Signalgeber besteht. Diese Lücke der Stromflusserkennung wird dadurch geschlossen, dass der Signalgeber den Strom sofort nach dem Start auswertet, das heißt bevor die SignalSpannung zusammenbricht. Dazu sind signalgeberinterne Kondensatoren erforderlich, die von dem Stellteil aufgeladen werden und den Signalgeber ausreichend lange mit Strom versorgen. Nach dem Start der Elektronik des Signalgebers mit niederohmigem Fehler können somit hohe Ströme gemessen und zur Fehlererkennung genutzt werden. Voraussetzung ist, dass die Kondensatoren genügend lange ihre Energie speichern können. Die Funktion der Kondensatoren wird jedoch üblicherweise nicht getestet.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, die Zuverlässigkeit der Fehlerdifferenzierung zwischen leitungsbeding- ter Beeinflussungsspannung und niederohmigem Fehler des Signalgebers zu erhöhen. Dabei ist insbesondere Unabhängigkeit von kapazitiven Energiezwischenspeichern anzustreben. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der
Signalgeber mit einer Widerstandsanordnung derart beschaltet ist, dass bei hochohmigem Signalgeber die Signalgeberspannung größer ist als die Beeinflussungsspannung. Durch die Widerstandsanordnung werden die Signalgeberspannung und die Beein- flussungsSpannung quasi auseinandergezogen und dadurch voneinander unterscheidbar. Die Widerstandsanordnung besteht aus Verbrauchern, welche die Beeinflussungsspannung absenken. Im Fehlerfall bricht die Spannung nach dem Start am Signalgeber sofort zusammen. Der Signalgeber wird somit hochohmig. Danach steigt die Spannung wieder an, wobei durch die Widerstandsanordnung die Signalgeberspannung des hochohmigen Signalgebers größer ist als die Beeinflussungsspannung. Bei fehlerfreiem Signalgeber und Beeinflussungsspannung wird nach dem Hochoh- migschalten die Beeinflussungsspannung gemessen, während bei defektem Signalgeber die Signalgeberspannung gemessen wird.
Vorteilhaft ist vor allem, dass die Startströme nicht ausgewertet werden müssen und die dazu als Energiequelle erforderlichen Kondensatoren nicht genau dimensioniert und häufig überprüft werden müssen. Lediglich die Dimensionierung der
Widerstandsanordnung muss derart festgelegt werden, dass der Signalgeber nur so hochohmig wird, dass die Beeinflussungsspannung kleiner als die Spannung am Signalgeber bleibt. Bei erkannter Signalgeberspannung und mehrmaligen fehlgeschlagenen Startversuchen erfolgt eine Fehlermeldung an das Stellteil durch das Hochohmigschalten des Signalgebers, welches aufgrund des zu geringen Signalstromes auf einen Signalgeberfehler, das heißt auf einen Fehler der Baugruppe oder eine defekte hochohmige Klemmstelle im Signalkabelbereich, schließt . Bei Beeinflussungsspannung wird die Schwelle zum Erkennen der Signalgeberspannung nicht erreicht, so dass kein neuer Startversuch stattfindet und auch keine Fehlermeldung erfolgt. Gemäß Anspruch 2 ist vorgesehen, dass zur Fehlerdifferenzierung zwischen der Signalgeberspannung und der Beeinflussungsspannung ein Spannungs-Schwellwert gelegt wird, bei dessen Überschreitung ein Fehler des Signalgebers und bei dessen Unterschreitung eine Beeinflussung vorliegt. Vorzugsweise wird der Spannungs-Schwellwert ungefähr in der Mitte zwischen der Signalgeberspannung und der Beeinflussungsspannung positioniert, um eine möglichst sichere Fehlerzuordnung zu erreichen . Bei einer vorteilhaften Weiterbildung gemäß Anspruch 3 ist die Widerstandsanordnung abschaltbar ausgebildet, wobei diese Abschaltung gemäß Anspruch 4 insbesondere bei Fehleroffenbarung erfolgt. Die korrekte Fehlerübertragung an das Stellteil wird dadurch von eventuellen Rückwirkungen der Widerstandsan- Ordnung unabhängig und erfolgt wie bei der oben beschriebenen bekannten Fehleroffenbarung durch das Hochohmigschalten des Signalgebers und damit der Absenkung des Signalstromes.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellun- gen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 das Grundprinzip einer Signalanschaltung,
Figur 2 eine vereinfachte Darstellung des Grundprinzips ge- mäß Figur 1,
Figur 3 eine Signalanschaltung mit fehlerhaftem Signalgeber in der Darstellungsweise gemäß Figur 2, Figur 4 ein Diagramm bezüglich des Einschaltverhaltens
eines fehlerfreien Signalgebers, Figur 5 ein Diagramm des Einschaltverhaltens mit fehlerhaftem Signalgeber und
Figur 6 ein Diagramm des Einschaltverhaltens bei Beeinflus- sung .
Figur 1 veranschaulicht die Anschaltung eines Signalgebers 1 über eine Signalleitung 2, die über einen Schalter Sl mit einer von einem, üblicherweise weit vom Signalgeber 1 ent- fernten Stellteil, welches eine Spannungsquelle 3 aufweist, mit einer SignalSpannung Ul verbunden wird. Dabei sind U2 die Signalgeberspannung und U3 eine leitungsbedingte Beeinflussungsspannung. Dem Signalgeber 1 sind die Signalgeberspannung U2 und die Impedanz Z3 zugeordnet. Die SignalSpannung Ul wird vom Stellteil über Sl und der Signalleitung 2 mit der Impedanz ZI an den Signalgeber 1 geschaltet. Die Beeinflussungsspannung U3 liegt über Z2 dauerhaft am Signalgeber 1 an.
Eine entsprechend vereinfachte Schaltungsdarstellung zeigt Figur 2. Die Impedanz ZI der SignalSpannung Ul ist viel klei ner als die Impedanz Z2 der Beeinflussungsspannung U3. Damit ist
Z3
t/2 = t/1 für die Signalgeberspannung und
Z ' t ~ ~ ^iT3
Z?5
t/2 = t/3-
Z2 + Z3 für die Beeinflussungsspannung.
U2 der Signalgeberspannung ist viel größer als U2 der Beeinflussungsspannung .
In Figur 3 ist zusätzlich ein Signalgeberfehler als Z3.1 dargestellt. Durch diese Zusatzimpedanz Z3.1 des Signalgebers 1 fällt U2 der Signalgeberspannung auf den Wert von U2 der Beeinflussungsspannung. Damit ist
Z3 + Z3.1
t/2 = t/1 - Z1 + Z3 + Z3.1 ■m- Z3
Z2 + Z3 Folglich kann bei Messung der Spannung U2 über den nicht hochohmig geschalteten Signalgeber 1 nicht zwischen Beeinflussungsspannung und Signalgeberspannung unterschieden werden .
Um Unterscheidbarkeit herzustellen, ist der Signalgeber 1 erfindungsgemäß mit einer Widerstandsanordnung beschaltet, die die Beeinflussungsspannung verringert. Die Diagramme der Figuren 4 bis 6 zeigen jeweils 33 nacheinander gemessene Strom/Spannung-Wertepaare . Strom und Spannung sind nicht normiert. Der Messwert 637 in den drei Diagrammen kennzeichnet einen Spannungsschwellwert 4 zur Unterscheidung zwischen Beeinflussungsspannung und Signalgeberspannung im hochohmigen Zustand des Signalgebers.
In Figur 4 arbeitet der Signalgeber 1 fehlerfrei mit geringer Spannung, so dass über den Signalgeber 1 im stabilen Dauerbetrieb ein Spannungsabfall vorhanden ist, welcher sich durch ZI und Z3 ergibt. Da der Signalgeber 1 nicht hochohmig ist, ist ein höherer Spannungsabfall über ZI als im hochohmigen Zustand von Z3 vorhanden. Aus diesem Grund ist die gemessene Spannung kleiner als der Schwellwert 4. Die Unterscheidung zwischen Signalgeberspannung und Beeinflussungsspannung er- folgt nur bei hochohmigem Signalgeber.
In den Figuren 5 und 6 sind verschiedene Fehlerzustände dargestellt, wobei die Strom/Spannung-Wertepaare mit Spannungswert 0 eine zusammengebrochene Signalgeberspannung anzeigen, so dass auch die Stromwerte dieser Wertepaare ungültig sind.
Figur 5 zeigt einen typischen Messwertverlauf bei niederohmi- gem Fehler Z3.1 des Signalgebers 1 und zugeschalteter Signalspannung Ul . Es ist ersichtlich, dass die Spannung der Werte- paare 1, 7, 8, 13, 14, 19 und 20 sehr gering ist, wohingegen der Strom sehr hoch ist. Die hohen Stromwerte im Zusammenhang mit den hohen Spannungswerten der Wertepaare 6, 12 und 18 übersteigen den Schwellwert 4, da sich der Signalgeber 1 bei diesen Wertepaaren 6, 12 und 18 in den hochohmigen Zustand geschaltet hat. Durch den hochohmigen Zustand bei den genannten Wertepaaren 6, 12 und 18 und der Überschreitung des
Schwellwertes 4 wird der Signalgeber 1 neu gestartet. Nach mehrmaligen „Fehlstarts" bei den Wertepaaren 1, 7 und 19 schaltet sich der Signalgeber 1 bei den Wertepaaren größer 22 hochohmig und meldet so seinen Fehler an das Stellteil. Dabei ist die Signalgeberspannung größer als der Schwellwert 4. Figur 6 zeigt das Einschaltverhalten bei Beeinflussungsspannung (U3) . Bei Beeinflussung startet der Signalgeber 1 zunächst und schaltet dann in den hochohmigen Zustand. Ab dem fünften Wertepaar ist der Signalgeber 1 hochohmig und die Spannung bleibt unterhalb des Schwellwertes 4, wodurch die Beeinflussungsspannung erkannt wird. Der Schalter Sl vom Stellteil ist in diesem Zustand geöffnet.
Schließt der Schalter Sl vom Stellteil, so überschreitet die Spannung den Schwellwert 4 und der Signalgeber 1 startet wie in Figur 4.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltungsanordnung zur Fehleroffenbarung bei einem Lichtsignal, insbesondere für Eisenbahnsicherungsanlagen, mit einem im Fehlerfall sich reversibel abschaltenden elektronischen Signalgeber (1) und einem für Glühlampen konzipierten Stellteil zur Ansteuerung und Überwachung des Signalgebers (1), wobei die Fehleroffenbarung eine Fehlerdifferenzierung zwischen leitungsbedingter Beeinflussungsspannung und Fehler des Signalgebers (1) umfasst,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Signalgeber (1) mit einer Widerstandsanordnung derart beschaltet ist, dass bei hochohmigem Signalgeber (1) die Signalgeberspannung größer ist als die Beeinflussungsspannung.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
zur Fehlerdifferenzierung zwischen der Signalgeberspannung und der Beeinflussungsspannung ein Spannungs-Schwellwert (4) vorgesehen ist, bei dessen Überschreitung ein Fehler des Signalgebers (1) und bei dessen Unterschreitung eine Beeinflussungsspannung vorliegt.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü- che,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Widerstandsanordnung abschaltbar ausgebildet ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
eine Abschaltung der Widerstandsanordnung bei Fehleroffenbarung erfolgt.
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