EP3900999A1 - Migration von einer bestehenden bahntechnischen anlage zu einer neuen bahntechnischen anlage - Google Patents

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EP3900999A1
EP3900999A1 EP20170627.2A EP20170627A EP3900999A1 EP 3900999 A1 EP3900999 A1 EP 3900999A1 EP 20170627 A EP20170627 A EP 20170627A EP 3900999 A1 EP3900999 A1 EP 3900999A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
field element
control device
element control
changeover switch
new
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.)
Granted
Application number
EP20170627.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3900999B1 (de
Inventor
Erwin Alex Zurfluh
Pedro THOMI
Patrick SONDEREGGER
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.)
Hitachi Rail Gts Schweiz Ag
Original Assignee
Thales Rail Signalling Solutions 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 Thales Rail Signalling Solutions AG filed Critical Thales Rail Signalling Solutions AG
Priority to EP20170627.2A priority Critical patent/EP3900999B1/de
Publication of EP3900999A1 publication Critical patent/EP3900999A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3900999B1 publication Critical patent/EP3900999B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/30—Trackside multiple control systems, e.g. switch-over between different systems
    • B61L27/37—Migration, e.g. parallel installations running simultaneously
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L19/00—Arrangements for interlocking between points and signals by means of a single interlocking device, e.g. central control
    • B61L19/06—Interlocking devices having electrical operation

Definitions

  • the present invention relates to a method for migrating from an existing railway installation to a new railway installation and to a railway installation which is designed for use in such a method.
  • field element is a generic term for railway equipment such as signals, switches, buttons and balises, which are usually located on the railway line. Each field element is controlled by an assigned field element control unit.
  • the invention thereby makes it possible to alternately connect the field element with the existing system and the new system without having to be dismantled. Switching back and forth between the existing system and the new system can, for example, take place several times and in several breaks in operation.
  • a compliance test is only required once when the changeover switch is put into operation for the first time, i.e. after step (b).
  • the cabling of the field element and the existing and new field element control devices with the changeover switch is checked in both positions, that is to say in the first and in the second operating state.
  • the conformity check can be very time-consuming in practice. However, it only needs to be carried out once because the wiring does not need to be changed afterwards, even when switching back and forth between the existing system and the new system.
  • the first operating state of the changeover switch is preferably a stable operating state.
  • An operating state of the changeover switch is referred to as "stable" if it is assumed by the changeover switch even when the changeover switch is not actively controlled.
  • the fact that the first operating state of the changeover switch is a stable operating state prevents the changeover switch from entering the second operating state unintentionally, e.g. due to an unintentional voltage drop.
  • the second operating state can also be a stable operating state.
  • the changeover switch is referred to as bistable.
  • the changeover switch can also be monostable, i.e. it can be designed in such a way that it only assumes the second operating state as long as it receives a corresponding signal.
  • the method can furthermore comprise the following steps: switching the changeover switch from the second operating state to the first operating state; and repeating steps (c) through (e).
  • the method preferably finally has the following step: (f) Replacing the changeover switch with a bridge device which permanently connects the field element to the new field element control device.
  • the wiring and the coding of the bridge device are approved in advance with the entire procedure by the competent authority. "Coding” is to be understood here as an embodiment which is intended to ensure that the bridge device is used exactly in the intended manner instead of the changeover switch.
  • the coding can be done in terms of color or in some other way, for example mechanically by designing elements that are complementary to one another and which prevent a connection in a manner that is not intended.
  • the field element is controlled via a multi-pole interface.
  • a widespread multipole interface is, in particular, the standardized four-wire interface, which makes it possible both to control the field element and to monitor its status.
  • the changeover switch preferably connects the field element alternately with the existing field element control device or the new field element control device via a multi-wire interface, in particular a four-wire interface.
  • the cable termination serves to connect the various cables to one another in such a way that the field element can continue to be controlled by the existing system via the detour of the switch.
  • a device for migrating from an existing railway system with an existing field element control device to a new railway system with a new field element control device is proposed.
  • the device has the aforementioned switch, which can be switched between a first operating state and a second operating state and which is designed to electrically connect the field element to the existing field element control device in the stable first operating state and in the second operating state to electrically connect the field element to the new field element control device.
  • the changeover switch can be designed to electrically connect the field element alternately to the existing field element control device or new field element control device via a multi-wire interface, in particular a four-wire interface.
  • the changeover switch can have at least one relay with a plurality of positively driven switching contacts.
  • the relay has two switching states.
  • the first switching state is assigned to the first operating state of the changeover switch, the second switching state is assigned to the second operating state of the switch.
  • the relay is preferably bistable, but can also be monostable. In the case of a monostable relay, the first switching state is preferably the stable state. In general terms, the first switching state is the relay's initial state.
  • the relay has a plurality of switching contacts.
  • the switching contacts are referred to as "normally closed” (NC) when they are closed in the first switching state. They are called “normally open” (NO) when they are open in the first switching state.
  • the changeover switch can have a first and a second relay with positively driven switching contacts.
  • the first relay can have a plurality of first switching contacts in order to alternately connect a first part of the connections of the field element to the existing field element control device or to the new field element control device.
  • the first relay can have a plurality of first make contacts to connect a first part of the connections of the field element to the new field element control device, and a plurality of first break contacts to connect the first part of the connections of the field element to the existing field element control device to separate.
  • the second relay can have a plurality of second switching contacts in order to alternately connect a second part of the connections of the field element to the existing field element control device or to the new field element control device.
  • the second relay can have a plurality of second make contacts to connect a second part of the connections of the field element to the new field element control device, and a plurality of second break contacts to connect the second part of the connections of the field element to the existing field element control device to separate.
  • the first relay can also have third switching contacts and the second relay can have fourth switching contacts.
  • the third switching contacts can be connected in series with the second switching contacts, and the fourth switching contacts can be connected in series with the first switching contacts in such a way that, in each switching state of the first and second relay, a galvanic separation between the existing field element control device and the new one Field element control device is guaranteed.
  • a fourth make contact of the second relay can be connected in series with every first make contact of the first relay, and a third make contact of the first relay can be connected in series with every second make contact of the second relay be switched.
  • a fourth or third break contact of the respective other relay can be connected in series with each of the first or second break contacts. Mixed forms are also possible.
  • Selected switching contacts of the two relays are always cross-connected in series with one another in such a way that the galvanic separation between the existing and the new field element control device is guaranteed in all switching states of the two relays. As a result, the mechanical forced operation of the two relays is continued, so to speak, in the form of an electrical interlock.
  • the device can also comprise a monitoring device which is designed to monitor the changeover switch with regard to its first and second operating states. Additional switching contacts of the relay or the two relays can be used for this purpose.
  • the changeover switch has a first and a second relay, the first relay being designed to connect part of the wires of the connecting cable alternately to the existing field element control device or the new field element control device, and the second relay being designed to connect another To connect part of the wires of the connecting cable alternately to the existing field element control device or the new field element control device, the monitoring device can be designed to monitor switching states of at least one switching contact of the first and second relay used for monitoring.
  • the monitoring device can be designed to monitor the switching states of a closer of the first and second relay used for monitoring and of an opener of the first and second relay used for monitoring.
  • the monitored NO contacts of the first and second relay are preferably connected in series and the monitored NC contacts of the first and second relay are connected in series.
  • the device can have a plurality of new field element control devices and associated changeover switches.
  • the changeover switches can be linked to one another in the manner of a "daisy chain".
  • a global monitoring device can be provided for the changeover switches, the global monitoring device having a logic circuit which is designed to output a first global monitoring signal when all the changeover switches assume the first operating state, and a output second global monitoring signal when all changeover switches assume the second operating state.
  • the Figures 1 to 4 illustrate the various conversion phases during the migration from an existing railway system to a new railway system using a method according to the present invention.
  • the existing system is a conventional signal box 20 in which there are a large number of existing field element control devices for field elements such as switches, signals and balises.
  • one of the existing field element control devices controls a field element in the form of a switch 10.
  • the new system is a modern "Smart Rail” system with a decentralized control unit 50 which communicates with a central interlocking 60 via a wired or wireless digital data connection 62, e.g. using the IP protocol.
  • the control unit 50 can be a so-called “Distributed Power Object Controller” (DP-OC).
  • the control unit 50 comprises a plurality of individual field element control devices 30, i.e. individual "object controllers". In the present example, one of these field element control devices 30 is provided to control the switch 10 after the migration.
  • the control unit 50 further comprises several changeover switches 40, the function of which will be explained in more detail below.
  • a changeover switch 40 is assigned to each field element control device 30.
  • the relevant changeover switch 40 is connected to the field element control device 30 via a multi-pole line 32, for example in the form of a cable or, in the case of a high integration density, in the form of a printed circuit.
  • the switch 10 has a drive 12.
  • the drive 12 is controlled via a connection cable 14, and the operating status of the switch is read out via the same cable.
  • the switch 10 is operated via the so-called four-wire interface.
  • the connection cable 14 has four wires.
  • the four-wire interface is explained in more detail below.
  • the switch could also be controlled and read out via another multi-wire interface, e.g. the well-known seven-wire interface.
  • cables with a different number of cores would be used.
  • a first phase of renovation is in the Figure 1 illustrated.
  • the existing system is described below.
  • the four-wire connection cable 14 of the switch 10 is connected to an existing four-pole cable termination (KEV) 24.
  • KEV four-pole cable termination
  • a four-wire connecting cable 22 connects the cable termination 24 to the existing signal box 20.
  • the cable termination 24 serves to electrically connect the wires of the two cables 14, 22 to one another in pairs. In this way, the existing signal box 20 controls the switch 10 via the connecting cable 22 and the connecting cable 14.
  • a new, eight-pole cable termination 70 is provided in the vicinity.
  • the assigned changeover switch 40 is connected to the new cable termination 70 via two four-core connecting cables 72, 74 or one eight-core connecting cable.
  • the new cable termination 70 is not yet connected to the switch 10.
  • the second conversion phase is in the Figure 2 illustrated.
  • the connection cable 14 of the switch 10 is connected to the connection cable 74 in the new cable termination 70.
  • the connecting cable 22 from the existing signal box 20 is connected to the connecting cable 72 in the new cable termination 70.
  • the changeover switch 40 is in a stable first operating state. In this operating state, it connects the connecting cables 72 and 74 to one another.
  • the existing signal box 20 still controls the switch 10, but now via the connecting cables 22 and 72, the switch 40, the connecting cable 74 and the connecting cable 14.
  • the new field element control devices 30 are therefore not yet active. They can still be modified without restrictions. The same applies to other parts of the new interlocking architecture.
  • the third conversion phase is in the Fig. 3 illustrated.
  • the changeover switch 40 is brought into a second operating state. In this state, it connects the switch 10 via the cables 14, 74 and the line 32 to the new field element control device 30.
  • the switch 10 is now controlled by the new field element control device 30. If necessary, however, you can switch back to the previous state at any time.
  • the fourth conversion phase is in the Fig. 4 illustrated.
  • the existing interlocking 20 together with the connecting cable 22 and the previous cable termination 24 can be dismantled.
  • the changeover switch 40 is now replaced by a bridge device 80 which ensures a permanent, stable and highly available connection between the new field element control device 30 and the switch 10.
  • the Figures 5 and 6 illustrate an example of a point machine with a four-wire interface.
  • the four-wire interface has four connections X1, X2, X3 and X4.
  • the wires of a connection cable for the point machine are connected to it, in the example of Figures 1 to 4 the cores of the cable 14. These cores are also referred to in the following as X1 to X4.
  • the point machine has a three-phase drive motor with motor windings L1, L2 and L3.
  • a first end of the motor winding L1 is connected to the connection X1 of the four-wire interface, a first end of the motor winding L2 is connected to the connection X2, and a first end of the motor winding L3 is connected to the connection X3.
  • the second end of the motor winding L1 is alternately connected to the terminal X4 or to the second end of the motor winding L3 via a first end position contact m1 acting as a changeover contact.
  • the second end of the motor winding L2 is also alternately connected to the terminal X4 or to the second end of the motor winding L3 via a second end position contact m2, which also acts as a changeover contact.
  • connection X1 of the four-wire interface is connected to connection X3 via motor winding L1
  • connection X2 is connected to connection X4 via motor winding L2 and the second end position contact m2.
  • a DC monitoring voltage is applied to terminals X2 and X3 to monitor the left end position, and the resulting current through terminal X3 and the voltage between terminals X1 and X4 are measured.
  • the switch is in the left end position, the measured voltage between terminals X1 and X4 essentially corresponds to the monitoring voltage and the measured current is very low. If the left end position was not reached or the switch was opened, the second end position contact m2 is in a different position. In this case, the measured voltage between terminals X1 and X4 is zero and the measured current is greatly increased.
  • connection X1 of the four-wire interface is connected to connection X4 via motor winding L1 and the first end position contact m1
  • connection X2 is connected to connection X3 via motor winding L2, the second end position contact m2 and motor winding L3.
  • a DC monitoring voltage is applied to terminals X1 and X3 to monitor the right end position, and the resulting current through terminal X3 and the voltage between terminals X2 and X4 are measured.
  • the voltage measured between terminals X2 and X4 essentially corresponds to the monitoring voltage and the measured current is very low. If the right end position was not reached or the switch was opened, the first end position contact m1 is in a different position. In this case, the measured voltage between terminals X2 and X4 is zero and the measured current is greatly increased. In this way, the operating state of the switch can be reliably determined.
  • the four-wire interface is symmetrical with regard to the connections X1 and X2, ie an interchanging of these connections cannot easily be recognized. Such an exchange can have fatal consequences. During the compliance test, special attention must therefore be paid to the correct wiring of the four-wire interface.
  • FIG. 7 a functional sketch of a changeover switch 40 according to a first embodiment is illustrated by way of example.
  • the changeover switch has a relay 90, the contacts of which are positively guided for safety reasons.
  • the aim of the priority control is to ensure that NO contacts can never be in the same state as NC contacts.
  • DIN EN 50205 2003-01 or the replacing standard DIN EN 61810-3: 2016-01 "Electromechanical elementary relays - Part 3: Relays with (mechanically) positively driven contacts”; DIN EN 61810-1: 2015-10 “Electromechanical elementary relays - Part 1: General and safety requirements” and DIN EN 61810-2: 2018-06 “Electromechanical elementary relays - Part 2: Functionality (reliability)” and DIN EN 60664-1: 2008 -01 "Insulation coordination for electrical equipment in low-voltage systems - Part 1: Principles, requirements and tests”.
  • the relay 90 has five changeover contacts, i.e. five break contacts and five make contacts, which have been connected in pairs to changeover contacts. These switching contacts are coupled via a mechanical positive guide 91, which is only indicated schematically.
  • Four of the changeover contacts are used to alternately connect the wires X1 to X4 of the cable 74 with the corresponding wires of the cable 72 (first switching state, connection of the field element with the existing system) or line 32 (second switching state, connection of the field element with the new system) .
  • the fifth changeover contact 101 is used to monitor the switching state of the relay 90. It is connected to a monitoring device 100, which is only shown schematically. On the basis of the position of the changeover contact 101, the monitoring device can determine whether the relay 90 is in its first or its second switching state, i.e. whether the changeover switch 40 is in its first or second operating state.
  • the first embodiment of the changeover switch requires a relay with five break contacts and five make contacts.
  • relays with a total of ten positively driven switching contacts are rarely available in practice because the mechanical effort required for a large number of positively driven switching contacts is very great. In practice, therefore, often multiple relays can be used to achieve the same functionality. However, this requires additional effort to ensure that even in the event of a malfunction of one of the relays no galvanic connection can be made between the existing field element control device and the new field element control device, and to monitor the switching states of both relays.
  • FIG. 8 a functional sketch of a changeover switch 40 according to a second embodiment is illustrated by way of example, in which two relays 90a, 90b are used, these relays being interconnected (“electrically locked”) in such a way that the above-mentioned requirements are met.
  • the first relay 90a has two break contacts and two make contacts, which have been connected to two changeover contacts 92a, 93a. These changers 92a, 93a serve to alternately connect the wires X1 and X4 of the cable 74 with the corresponding wires of the cable 72 (first switching state) or the line 32 (second switching state). Another break contact 101a and make contact 102a are used to monitor the switching state of this relay. Two further closer 94a, 95a are used to selectively connect the wires X2 and X3 of the line 32 with changeover contacts of the second relay 90b. A positive guide 91a guides all of the aforementioned contacts of the first relay 90a.
  • the second relay 90b has an analog structure and is interconnected.
  • This relay also has two break contacts and two make contacts, which are connected to two changeover contacts 92b, 93b.
  • These changers 92b, 93b serve to alternately connect the wires X2 and X3 of the cable 74 with the corresponding wires of the cable 72 (first switching state) or the line 32 (second switching state).
  • Another break contact 101b and make contact 102b are used to monitor the switching state of this relay.
  • Two further closer 94b, 95b are used to specifically connect the wires X1 and X4 of the line 32 with the changeover contacts of the first relay 90a.
  • a positive guide 91b guides all of the aforementioned contacts of the second relay 90b.
  • Each relay 90a, 90b now only has eight switching contacts: five make contacts and three break contacts.
  • Such relays with forcibly guided contacts are readily available commercially, e.g. as a contact fitting variant of the OB 5623 model from E. Dold & Söhne KG, Furtwangen, Germany.
  • both relays 90a, 90b are shown in their first switching state. This corresponds to the first operating state of the changeover switch 40. All wires X1 to X4 of the cable 74 are connected to the corresponding wires of the cable 72. The field element is thereby connected to the existing field element control device.
  • both relays 90a, 90b are in their second switching state. In this state, all wires X1 to X4 of the cable 74 are connected to the corresponding wires of the line 32. The field element is thereby connected to the new field element control device.
  • the changeover contacts 92a, 93a of the first relay are now switched over; however, the closer 94b, 95b are still open.
  • the wires X1, X4 of the line 32 are connected neither to the corresponding wires of the cable 72 nor to the corresponding wires of the cable 74.
  • the changeover contacts 92b, 93b of the second relay are still in the state of Fig. 8 .
  • the wires X2, X3 of the line 32 are neither connected to the corresponding wires of the cable 72 nor to the corresponding wires of the cable 74.
  • the switching contacts 101a, 101b of the two relays 90a, 90b used for monitoring are connected in series. As a result, the monitoring device 100 can determine whether both relays assume the first switching state.
  • the switching contacts 102a, 102b of both relays are also connected in series. In this way, the monitoring device 100 can determine whether both relays assume the second switching state. In a normal operating state, either both switching contacts 101a, 101b or both switching contacts 102a, 102b are closed. This makes it possible to monitor whether the changeover switch is in its first or second operating state. If in both branches at the same time at least one contact is open, it can be concluded that there is a malfunction. Of course, the monitoring can also be done in another way, e.g.
  • NC contacts both NC contacts closed means the first operating state
  • NC contacts open means second operating status
  • one NC contact open and one closed means error
  • the Figure 9 illustrates a possible interconnection of the actuators (windings) of the two relays 90a, 90b. Both relays are bistable in this embodiment.
  • the first relay 90a has a first actuator 96a to bring the relay into the first switching state and a second actuator 97a to bring the relay into the second switching state.
  • the second relay 90b also has a first actuator 96b and a second actuator 97b.
  • the first actuators 96a, 96b of the two relays are connected in series.
  • An actuating element 121 in the form of a mechanical or electrical switch connects the two actuators 96a, 96b to a supply voltage in order to bring both relays into the first switching state.
  • the second actuators 97a, 97b of the two relays are also connected in series.
  • An actuating element 122 connects the two actuators 97a, 97b to a supply voltage in order to bring both relays into the second switching state. If the circuit should be interrupted somewhere, neither of the two relays 90a, 90b can switch because of the series connection. In this way, incorrect switching can be avoided.
  • the switches or actuating elements 121, 122 are each operated only briefly, ie the voltage is applied as a switching pulse.
  • changeover switches e.g. all the changeover switches of a control unit (DP-OC) 50, can be linked to one another in the manner of a "daisy chain" so that they can be operated and monitored jointly.
  • DP-OC control unit
  • Fig. 10 This is in the Fig. 10 illustrated.
  • three changeover switches 40 are linked to one another, with six wires connecting the successive changeover switches to one another.
  • the actuators 96a, 96b of the two relays 90a, 90b of each changeover switch 40 are each corresponding to Fig. 9 connected in series in pairs.
  • the pairs 96a, 96b from various changeover switches are connected in parallel to one another and are all activated jointly by an actuating element 121.
  • the actuators 97a, 97b are also connected in pairs in series, and these pairs of different changeover switches are connected in parallel to one another and are all activated jointly by an actuating element 122. In this way, all changeover switches can be switched back and forth between the first and second operating states simultaneously.
  • Each changeover switch 40 has an individual monitoring device. In the present case, this is exemplified by two lights or LEDs 103, 104, to which a supply voltage of e.g. +48 VDC to ground (0 VDC) is applied when the contacts are closed.
  • a supply voltage e.g. +48 VDC to ground (0 VDC) is applied when the contacts are closed.
  • the lamp 103 lights up and thus indicates that the changeover switch is in the first operating state.
  • the contacts 102a, 102b are both closed, the lamp 104 lights up and thus indicates that the changeover switch is in the second operating state.
  • the changeover switches also have a common global monitoring device 110.
  • the global monitoring device 110 includes a second logic gate 112 for each changeover switch (also an AND gate in the present example), which links the monitoring signal for the second operating state of the respective changeover switch with the output of the corresponding logic gate of the previous changeover switch.
  • the logic circuit comprising the logic gates 111, 112 outputs a total of a first global monitoring signal when all changeover switches 40 assume the first operating state. This is indicated by a first lamp 113.
  • the logic circuit outputs a second global monitoring signal when all changeover switches 40 assume the second operating state. This is indicated by a second lamp 114.
  • the global monitoring signals can also be read from a remote location. If none of these monitoring signals is active, this indicates a malfunction in at least one of the changeover switches. In this case, the operating states of the individual changeover switches can be checked with the help of the individual Monitoring devices 100 are checked on site in order to determine the source of the error.
  • the changeover switch 40 has a base plate 41.
  • the base plate 41 is mounted on a guide rail 52.
  • connection group 42 connects the changeover switch with the cable 72 to the existing field element control device.
  • the connection group 43 connects the changeover switch to the line 32 to the new field element control device.
  • the cable 74 to the field element (here to the switch 10) is connected to the connection group 44.
  • connection 48 the changeover switch receives its commands for switching between the existing system and the new system during the third conversion phase. In the fourth conversion phase, this switchover is no longer required, and connection 48 is taken out of service.
  • Sockets 45 for the relays 90a, 90b are attached to the base plate 41.
  • the relays 90a, 90b are plugged into these sockets.
  • Further components 49 can also be present on the base plate 41.
  • the relays 90a, 90b are exchanged for hard-wired bridging plugs 81.
  • the changeover switch 40 is transformed into a bridge device.
  • the fixed wiring of these bridging plugs 81 is shown symbolically as wires 83, but is mostly in the form of printed lines on a circuit board 82.
  • the remaining components 49 remain on the base plate.
  • the base plate 41 carries the three connection groups 42, 43, 44 described above.
  • the sockets 45 now do not directly accommodate the relays 90a, 90b. Instead, the relays 90a, 90b are mounted on an attachment plate 46 which is inserted as a whole into the base 45.
  • the top plate also carries the connection 48 for the switchover commands and optionally other components 49.
  • the plug connection of the top plate 46 in the sockets 45 is mechanically designed ("coded") in such a way that no incorrect connection is possible.
  • the entire top plate 46 is now exchanged for a hard-wired jumper plug plate 84.
  • the changeover switch 40 is in turn transformed into a bridge device.
  • the fixed wiring of this jumper plug plate 84 is symbolically shown as wires 83, but is mostly in the form of printed lines on a circuit board 82.
  • the connection 48 that is no longer required for the switchover commands and the other components 49 are removed together with the top plate 46.
  • the top plates 46 can thus be used for further renovation projects.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

In einem Verfahren zur Migration von einer bestehenden bahntechnischen Anlage zu einer neuen bahntechnischen Anlage wird ein Umschalter (40) bereitgestellt. Der Umschalter verbindet in einem stabilen ersten Betriebszustand ein Feldelement (10) mit einer Feldelement-Steuereinrichtung (20) der bestehenden bahntechnischen Anlage. In einem zweiten Betriebszustand verbindet der Umschalter das Feldelement dagegen mit einer Feldelement-Steuereinrichtung (30) der neuen bahntechnischen Anlage. Indem der Umschalter bereitgestellt wird, braucht eine umfassende Übereinstimmungsprüfung nur ein einziges Mal durchgeführt zu werden.

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Migration von einer bestehenden bahntechnischen Anlage zu einer neuen bahntechnischen Anlage sowie eine bahntechnische Vorrichtung, die zur Verwendung in einem solchen Verfahren ausgebildet ist.
    • STAND DER TECHNIK
  • Ein Stellwerk steuert üblicherweise eine grosse Zahl von Feldelementen. Der Begriff "Feldelement" ist ein Oberbegriff für bahntechnische Einrichtungen wie Signale, Weichen, Taster und Balisen, die sich üblicherweise an der Bahnstrecke befinden. Jedes Feldelement wird von einer zugeordneten Feldelement-Steuereinheit angesteuert.
  • Die Migration von einer bestehenden Stellwerksanlage zu einer neuen Anlage im laufenden Betrieb stellt eine grosse Herausforderung dar. Die neue Anlage wird parallel zu der bestehenden Anlage aufgebaut. Ein Umbau und eine Inbetriebnahme der neuen Anlage in einer einzigen Betriebspause (typischerweise eine einzelne Nacht) ist abnahmetechnisch normalerweise nicht möglich. Üblicherweise werden daher verschiedene Teilsysteme während mehreren Betriebspausen einzeln geprüft und abgenommen. Am Ende der Betriebspausen wird die Anlage jeweils wieder in den Ursprungszustand zurückgeführt ("Um-Rückbau"). Dieses Vorgehen ist sehr aufwändig, da bei jedem Umbau und Um-Rückbau eine umfassende Übereinstimmungsprüfung aller betroffenen Teilsysteme erforderlich ist.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, vor der Migration zu einer neuen Anlage die Feldelement-Steuereinheiten der neuen Anlage zunächst zu testen, indem sie mit Simulationsschaltungen ("Betriebsersatzsteckern") bestückt werden, die das Verhalten des betreffenden Feldelements simulieren. Die Betriebsersatzstecker werden direkt auf die Feldelement-Steuereinheiten aufgesteckt. Die Verkabelung wird also nicht simuliert. Der Probebetrieb mit diesen Simulationsschaltungen ist zwar zweckmässig zum Prüfen von Funktionsabläufen und zum Testen der Betriebssoftware, kann aber einen Testbetrieb mit den realen Feldelementen nicht ersetzen. Für Tests mit den realen Feldelementen sind daher dennoch Umbau und Um-Rückbau erforderlich. Insbesondere bei Weichen kann dies meist nicht vermieden werden.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Migration von einer bestehenden bahntechnischen Anlage (konkret einem bestehenden Stellwerk) zu einer neuen Anlage anzugeben, das es erlaubt, die neue Anlage eingehend zu testen, ohne einen Um-Rückbau vornehmen zu müssen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Es wird ein Verfahren zur Migration von einer bestehenden bahntechnischen Anlage zu einer neuen bahntechnischen Anlage angegeben. Die bestehende bahntechnische Anlage weist eine bestehende Feldelement-Steuereinrichtung zur Ansteuerung eines Feldelements auf. Die neue bahntechnische Anlage weist eine neue Feldelement-Steuereinrichtung zur Ansteuerung desselben Feldelements auf. Die neue Feldelement-Steuereinrichtung kann insbesondere dezentral angeordnet und über eine Datenverbindung von einem zentralen Stellwerk aus ansteuerbar sein. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    1. (a) Bereitstellen eines Umschalters, der zwischen einem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand umschaltbar ist; und
    2. (b) Verbinden des Umschalters mit dem Feldelement, der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung und der neuen Feldelement-Steuereinrichtung derart, dass der Umschalter das Feldelement im ersten Betriebszustand mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung und im zweiten Betriebszustand mit der neuen Feldelement-Steuereinrichtung elektrisch verbindet.
  • Die Erfindung ermöglicht es dadurch, das Feldelement wechselweise mit der bestehenden Anlage und der neuen Anlage zu verbinden, ohne dass ein Um-Rückbau durchgeführt zu werden braucht. Das Hin- und Herschalten zwischen der bestehenden Anlage und der neuen Anlage kann z.B. mehrfach und in mehreren Betriebspausen erfolgen. Eine Übereinstimmungsprüfung ist nur ein einziges Mal bei der erstmaligen Inbetriebnahme des Umschalters, d.h. nach dem Schritt (b), erforderlich. In dieser Übereinstimmungsprüfung wird die Verkabelung des Feldelements und der bestehenden und neuen Feldelement-Steuerungseinrichtungen mit dem Umschalter in beiden Stellungen, das heisst im ersten und im zweiten Betriebszustand geprüft. Die Übereinstimmungsprüfung kann in der Praxis sehr aufwändig sein. Sie braucht aber nur ein einziges Mal ausgeführt zu werden, weil die Verdrahtung anschliessend nicht mehr verändert zu werden braucht, selbst wenn zwischen der bestehenden Anlage und der neuen Anlage hin- und hergeschaltet wird.
  • Im vorliegenden Kontext ist der Begriff "neu" als synonym mit dem Ausdruck "dazu vorgesehen, etwas Bestehendes zu ersetzen" zu verstehen. Der Begriff "neu" impliziert also nicht zwingend, dass der betreffende Gegenstand ungebraucht ist.
  • Der erste Betriebszustand des Umschalters ist vorzugsweise ein stabiler Betriebszustand. Ein Betriebszustand des Umschalters wird als "stabil" bezeichnet, wenn er von dem Umschalter auch dann eingenommen wird, wenn der Umschalter nicht aktiv angesteuert wird. Indem der erste Betriebszustand des Umschalters ein stabiler Betriebszustand ist, wird verhindert, dass der Umschalter unbeabsichtigt, z.B. durch einen unbeabsichtigten Spannungsabfall, in den zweiten Betriebszustand gelangt. Auch der zweite Betriebszustand kann ein stabiler Betriebszustand sein. Der Umschalter wird in diesem Fall als bistabil bezeichnet. Der Umschalter kann aber auch monostabil sein, d.h. er kann so ausgebildet sein, dass er den zweiten Betriebszustand nur so lange einnimmt, wie er ein entsprechendes Signal empfängt.
  • Das Verfahren kann, wie schon ausgeführt wurde, umfassen, dass ein- oder mehrmals zwischen der bestehenden Anlage und der neuen Anlage umgeschaltet wird. Das Verfahren kann also die folgenden Schritte aufweisen:
    • (c) Ansteuern des Feldelements durch die bestehende Feldelement-Steuereinrichtung, während sich der Umschalter im ersten Betriebszustand befindet;
    • (d) Umschalten des Umschalters vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand; und
    • (e) Ansteuern des Feldelements durch die neue Feldelement-Steuereinrichtung,
  • während sich der Umschalter im zweiten Betriebszustand befindet.
  • Gegebenenfalls kann das Verfahren des Weiteren die folgenden Schritte umfassen: Umschalten des Umschalters vom zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand; und Wiederholen der Schritte (c) bis (e).
  • Der Umschalter kann dazu ausgebildet sein, auf eine der folgenden Weisen umgeschaltet zu werden:
    • manuelles Umschalten; oder
    • gesteuertes Umschalten aufgrund eines analogen oder digitalen elektrischen Signals.
  • Das Verfahren weist vorzugsweise abschliessend den folgenden Schritt auf:
    (f) Ersetzen des Umschalters durch eine Brückeneinrichtung, die das Feldelement permanent mit der neuen Feldelement-Steuereinrichtung verbindet. Die Verdrahtung und die Kodierung der Brückeneinrichtung werden vorgängig mit dem gesamten Verfahren durch die zuständige Behörde abgenommen. Unter "Kodierung" ist hier eine Ausgestaltung zu verstehen, die sicherstellen soll, dass die Brückeneinrichtung genau in der vorgesehenen Weise anstelle des Umschalters eingesetzt wird. Die Kodierung kann farblich oder auf andere Weise erfolgen, z.B. mechanisch durch Gestaltung zueinander komplementärer Elemente, die eine Verbindung auf eine nicht vorgesehene Weise verhindern.
  • Auf diese Weise wird eine sichere, hochverfügbare Verbindung zwischen dem Feldelement und der neuen Feldelement-Steuereinrichtung gewährleistet, nachdem die Tests der neuen Feldelement-Steuereinrichtung abgeschlossen sind. Auch nach diesem Schritt ist keine erneute umfassende Übereinstimmungsprüfung erforderlich, weil die restliche Verdrahtung nicht mehr verändert zu werden braucht.
  • In der Regel wird das Feldelement über eine mehrpolige Schnittstelle angesteuert. Eine weitverbreitete mehrpolige Schnittstelle ist insbesondere die standardisierte Vierdrahtschnittstelle, die es ermöglicht, sowohl das Feldelement anzusteuern als auch seinen Zustand zu überwachen. Vorzugsweise verbindet der Umschalter das Feldelement also über eine Mehrdrahtschnittstelle, insbesondere eine Vierdrahtschnittstelle, wechselweise mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung oder der neuen Feldelement-Steuereinrichtung.
  • Um das Feldelement an den Umschalter anzuschliessen, kann dem Feldelement ein Kabelendverschluss zugeordnet werden. Das Verfahren kann in diesem Fall umfassen:
    • (b1) Bereitstellen eines Kabelendverschlusses, der dem Feldelement zugeordnet ist;
    • (b2) Anschliessen eines ersten mehradrigen Kabels an den Kabelendverschluss zur Verbindung mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung;
    • (b3) Anschliessen eines zweiten mehradrigen Kabels an den Kabelendverschluss zur Verbindung mit dem Feldelement;
    • (b4) Anschliessen mindestens eines dritten mehradrigen Kabels an den Kabelendverschluss zur Verbindung mit dem Umschalter; und
    • (b5) Verbinden des ersten, zweiten und dritten Kabels im Kabelendverschluss derart, dass der Umschalter im ersten Betriebszustand das Feldelement mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung elektrisch verbindet.
  • Der Kabelendverschluss dient in diesem Fall also dazu, die verschiedenen Kabel so miteinander zu verbinden, dass das Feldelement über den Umweg des Umschalters weiterhin von der bestehenden Anlage angesteuert werden kann.
  • Es wird ausserdem eine Vorrichtung zur Migration von einer bestehenden bahntechnischen Anlage mit einer bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung zu einer neuen bahntechnischen Anlage mit einer neuen Feldelement-Steuereinrichtung nach Anspruch 8 vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist neben der neuen Feldelement-Steuereinrichtung den erwähnten Umschalter auf, der zwischen einem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand umschaltbar ist und der dazu ausgebildet ist, im stabilen ersten Betriebszustand das Feldelement mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung elektrisch zu verbinden und im zweiten Betriebszustand das Feldelement mit der neuen Feldelement-Steuereinrichtung elektrisch zu verbinden.
  • Wie schon erläutert wurde, kann der Umschalter dazu ausgebildet sein, das Feldelement jeweils über eine Mehrdrahtschnittstelle, insbesondere eine Vierdrahtschnittstelle, wechselweise mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung oder neuen Feldelement-Steuereinrichtung elektrisch zu verbinden.
  • Dazu kann der Umschalter mindestens ein Relais mit einer Mehrzahl von zwangsgeführten Schaltkontakten aufweisen. Das Relais hat zwei Schaltzustände. Der erste Schaltzustand ist dem ersten Betriebszustand des Umschalters zugeordnet, der zweite Schaltzustand dem zweiten Betriebszustand des Umschalters. Das Relais ist vorzugsweise bistabil, kann aber auch monostabil sein. Bei einem monostabilen Relais ist der erste Schaltzustand vorzugsweise der stabile Zustand. Allgemein ausgedrückt ist der erste Schaltzustand der Ausgangszustand des Relais. Das Relais weist eine Mehrzahl von Schaltkontakten auf. Die Schaltkontakte werden als "Öffner" (engl. "normally closed", NC) bezeichnet, wenn sie im ersten Schaltzustand geschlossen sind. Sie werden als "Schliesser" (engl. "normally open", NO) bezeichnet, wenn sie im ersten Schaltzustand geöffnet sind.
  • Unter Umständen ist kein Relais mit einer ausreichenden Zahl von zwangsgeführten Schaltkontakten erhältlich, um alle Anschlüsse des Feldelements gemeinsam umzuschalten und gleichzeitig den Schaltzustand des Relais zu überwachen. Daher kann der Umschalter anstelle eines einzigen Relais ein erstes und zweites Relais mit zwangsgeführten Schaltkontakten aufweisen. Das erste Relais kann eine Mehrzahl von ersten Schaltkontakten aufweisen, um einen ersten Teil der Anschlüsse des Feldelements wechselweise mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung oder der neuen Feldelement-Steuereinrichtung zu verbinden. Insbesondere kann das erste Relais eine Mehrzahl von ersten Schliessern aufweisen, um einen ersten Teil der Anschlüsse des Feldelements mit der neuen Feldelement-Steuereinrichtung zu verbinden, sowie eine Mehrzahl von ersten Öffnern, um den ersten Teil der Anschlüsse des Feldelements von der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung zu trennen. Entsprechend kann das zweite Relais eine Mehrzahl von zweiten Schaltkontakten aufweisen, um einen zweiten Teil der Anschlüsse des Feldelements wechselweise mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung oder der neuen Feldelement-Steuereinrichtung zu verbinden. Konkret kann das zweite Relais eine Mehrzahl von zweiten Schliessern aufweisen, um einen zweiten Teil der Anschlüsse des Feldelements mit der neuen Feldelement-Steuereinrichtung zu verbinden, sowie eine Mehrzahl von zweiten Öffnern, um den zweiten Teil der Anschlüsse des Feldelements von der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung zu trennen. Das erste Relais kann ausserdem dritte Schaltkontakte und das zweite Relais vierte Schaltkontakte aufweisen. Die dritten Schaltkontakte können derart mit den zweiten Schaltkontakten in Serie geschaltet sein, und die vierten Schaltkontakte können derart mit den ersten Schaltkontakten in Serie geschaltet sein, dass in jedem Schaltzustand des ersten und zweiten Relais eine galvanische Trennung zwischen der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung und der neuen Feldelement-Steuereinrichtung gewährleistet ist. Konkret kann mit jedem ersten Schliesser des ersten Relais ein vierter Schliesser des zweiten Relais in Serie geschaltet sein, und mit jedem zweiten Schliesser des zweiten Relais kann ein dritter Schliesser des ersten Relais in Serie geschaltet sein. Alternativ oder zusätzlich kann mit jedem der ersten bzw. zweiten Öffner ein vierter bzw. dritter Öffner des jeweils anderen Relais in Serie geschaltet sein. Auch Mischformen sind möglich. Ausgewählte Schaltkontakte der beiden Relais sind dabei immer derart über Kreuz miteinander in Serie geschaltet, dass die galvanische Trennung zwischen der bestehenden und der neuen Feldelement-Steuereinrichtung in allen Schaltzuständen der beiden Relais gewährleistet ist. Dadurch wird die mechanische Zwangsführung der beiden Relais sozusagen in Form einer elektrischen Verriegelung fortgesetzt.
  • Die Vorrichtung kann ausserdem eine Überwachungseinrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, den Umschalter hinsichtlich seines ersten und zweiten Betriebszustands zu überwachen. Dazu können weitere Schaltkontakte des Relais bzw. der beiden Relais dienen. Falls der Umschalter ein erstes und zweites Relais aufweist, wobei das erste Relais dazu ausgebildet ist, einen Teil der Adern des Verbindungskabels wechselweise mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung oder der neuen Feldelement-Steuereinrichtung zu verbinden und wobei das zweite Relais dazu ausgebildet ist, einen anderen Teil der Adern des Verbindungskabels wechselweise mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung oder der neuen Feldelement-Steuereinrichtung zu verbinden, kann die Überwachungseinrichtung dazu ausgebildet sein, Schaltzustände jeweils mindestens eines zur Überwachung dienenden Schaltkontakts des ersten und zweiten Relais zu überwachen. Dies kann mit Hilfe einer geeigneten Logikschaltung erfolgen, die anhand der Schaltzustände der zur Überwachung dienenden Schaltkontakte ein Ausgangssignal abgibt, wobei das Ausgangssignal bevorzugt anzeigt, ob sich der Umschalter im ersten Betriebszustand, im zweiten Betriebszustand oder einem Fehlerzustand befindet. Insbesondere kann die Überwachungseinrichtung dazu ausgebildet sein, Schaltzustände jeweils eines zur Überwachung dienenden Schliessers des ersten und zweiten Relais sowie jeweils eines zur Überwachung dienenden Öffners des ersten und zweiten Relais zu überwachen. Vorzugsweise sind die überwachten Schliesser des ersten und zweiten Relais in Serie geschaltet und die überwachten Öffner des ersten und zweiten Relais in Serie geschaltet.
  • Die Vorrichtung kann eine Mehrzahl von neuen Feldelement-Steuereinrichtungen und zugeordneten Umschaltern aufweisen. Die Umschalter können nach Art einer "Daisy Chain" miteinander verkettet sein. In diesem Fall kann eine Globalüberwachungseinrichtung für die Umschalter vorgesehen werden, wobei die Globalüberwachungseinrichtung eine Logikschaltung aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein erstes globales Überwachungssignal auszugeben, wenn alle Umschalter den ersten Betriebszustand einnehmen, und ein zweites globales Überwachungssignal auszugeben, wenn alle Umschalter den zweiten Betriebszustand einnehmen.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine bestehende bahntechnische Anlage zusammen mit einer neuen bahntechnischen Anlage in einer ersten Umbauphase;
    Fig. 2
    die beiden bahntechnischen Anlagen der Fig. 1 in einer zweiten Umbauphase;
    Fig. 3
    die beiden bahntechnischen Anlagen der Fig. 1 in einer dritten Umbauphase;
    Fig. 4
    die beiden bahntechnischen Anlagen der Fig. 1 in einer vierten Umbauphase;
    Fig. 5
    einen schematischen Schaltplan einer Vierdrahtschnittstelle mit einem zugehörigen Weichenantrieb in der linken Endlage;
    Fig. 6
    einen schematischen Schaltplan einer Vierdrahtschnittstelle mit dem zugehörigen Weichenantrieb in der rechten Endlage;
    Fig. 7
    eine Funktionsskizze eines Umschalters gemäss einer ersten Ausführungsform;
    Fig. 8
    eine Funktionsskizze eines Umschalters gemäss einer zweiten Ausführungsform;
    Fig. 9
    eine Funktionsskizze der Aktoren des Umschalters der Fig. 8;
    Fig. 10
    eine Funktionsskizze einer Mehrzahl von Umschaltern mit zugeordneter Überwachungseinrichtung;
    Fig. 11
    einen Umschalter gemäss einer ersten Ausführungsvariante in einer schematischen Seitenansicht;
    Fig. 12
    den Umschalter der Fig. 11 in einer schematischen Draufsicht;
    Fig. 13
    einen Umschalter gemäss einer zweiten Ausführungsvariante in einer schematischen Seitenansicht; und
    Fig. 14
    den Umschalter der Fig. 13 in einer schematischen Draufsicht.
    BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN Migration von einer bestehenden bahntechnischen Anlage zu einer neuen bahntechnischen Anlage
  • Die Figuren 1 bis 4 illustrieren die verschiedenen Umbauphasen während der Migration von einer bestehenden bahntechnischen Anlage zu einer neuen bahntechnischen Anlage unter Verwendung eines Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung.
  • Die bestehende Anlage ist im vorliegenden Beispiel ein herkömmliches Stellwerk 20, in dem sich eine Vielzahl von bestehenden Feldelement-Steuereinrichtungen für Feldelemente wie Weichen, Signale und Balisen befinden. Eine der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtungen steuert im vorliegenden Beispiel ein Feldelement in Form einer Weiche 10 an.
  • Die neue Anlage ist im vorliegenden Beispiel eine moderne "Smart Rail"-Anlage mit einer dezentralen Steuereinheit 50, die mit einem zentralen Stellwerk 60 über eine kabelgebundene oder drahtlose digitale Datenverbindung 62 kommuniziert, z.B. unter dem IP-Protokoll. Insbesondere kann die Steuereinheit 50 ein sogenannter "Distributed Power - Object Controller" (DP-OC) sein. Die Steuereinheit 50 umfasst mehrere einzelne Feldelement-Steuereinrichtungen 30, d.h. einzelne "Object Controller". Im vorliegenden Beispiel ist eine dieser Feldelement-Steuereinrichtungen 30 dazu vorgesehen, nach der Migration die Weiche 10 anzusteuern. Die Steuereinheit 50 umfasst des Weiteren mehrere Umschalter 40, deren Funktion nachstehend näher erläutert wird. Jeder Feldelement-Steuereinrichtung 30 ist ein Umschalter 40 zugeordnet. Der betreffende Umschalter 40 ist mit der Feldelement-Steuereinrichtung 30 über eine mehrpolige Leitung 32, z.B. in Form eines Kabels oder bei hoher Integrationsdichte in Form einer gedruckten Schaltung, verbunden.
  • Die Weiche 10 weist einen Antrieb 12 auf. Der Antrieb 12 wird über ein Anschlusskabel 14 angesteuert, und über dasselbe Kabel wird der Betriebszustand der Weiche ausgelesen. Im vorliegenden Beispiel wird die Weiche 10 über die sogenannte Vierdrahtschnittstelle betrieben. Dazu weist das Anschlusskabel 14 vier Adern auf. Die Vierdrahtschnittstelle wird nachstehend noch näher erläutert. Stattdessen könnte die Weiche aber auch über eine andere Mehrdrahtschnittstelle, z.B. die bekannte Siebendrahtschnittstelle, angesteuert und ausgelesen werden. Entsprechend kämen Kabel mit einer anderen Anzahl von Adern zum Einsatz.
    • Erste Umbauphase
  • Eine erste Umbauphase ist in der Figur 1 illustriert. Nachfolgend sei die bestehende Anlage beschrieben. Das vieradrige Anschlusskabel 14 der Weiche 10 ist mit einem bestehenden, vierpoligen Kabelendverschluss (KEV) 24 verbunden. Ein vieradriges Verbindungskabel 22 verbindet den Kabelendverschluss 24 mit dem bestehenden Stellwerk 20. Der Kabelendverschluss 24 dient dazu, die Adern der beiden Kabel 14, 22 jeweils paarweise elektrisch miteinander zu verbinden. Auf diese Weise steuert das bestehende Stellwerk 20 die Weiche 10 via das Verbindungskabel 22 und das Anschlusskabel 14 an.
  • In dieser ersten Umbauphase wird zusätzlich zum bestehenden Kabelendverschluss 24 ein neuer, achtpoliger Kabelendverschluss 70 in der Nähe bereitgestellt. Der zugeordnete Umschalter 40 wird über zwei vieradrige Verbindungskabel 72, 74 oder ein achtadriges Verbindungskabel mit dem neuen Kabelendverschluss 70 verbunden. Der neue Kabelendverschluss 70 ist aber noch nicht mit der Weiche 10 verbunden.
    • Zweite Umbauphase
  • Die zweite Umbauphase ist in der Figur 2 illustriert. In der zweiten Umbauphase wird einerseits das Anschlusskabel 14 der Weiche 10 im neuen Kabelendverschluss 70 mit dem Verbindungskabel 74 verbunden. Andererseits wird das Verbindungskabel 22 vom bestehenden Stellwerk 20 im neuen Kabelendverschluss 70 mit dem Verbindungskabel 72 verbunden. Der Umschalter 40 befindet sich in einem stabilen ersten Betriebszustand. In diesem Betriebszustand verbindet er die Verbindungskabel 72 und 74 miteinander.
  • Insgesamt steuert nach dieser Umbauphase immer noch das bestehende Stellwerk 20 die Weiche 10 an, allerdings nun über die Verbindungskabel 22 und 72, den Umschalter 40, das Verbindungskabel 74 und das Anschlusskabel 14. Die neuen Feldelement-Steuereinrichtungen 30 sind also noch nicht aktiv. Sie können weiterhin ohne Einschränkungen modifiziert werden. Dasselbe gilt auch für andere Teile der neuen Stellwerksarchitektur.
  • Nach dieser Umbauphase wird die eine eingehende Übereinstimmungsprüfung gemäss einem vorgegebenen Protokoll durchgeführt. Damit wird überprüft, ob alle Adern sämtlicher Kabel korrekt miteinander verbunden wurden. Diese Prüfung ist in der Praxis meist sehr aufwändig und erfordert den Einsatz mehrerer Personen. Sie braucht aber nur ein einziges Mal durchgeführt zu werden.
    • Dritte Umbauphase
  • Die dritte Umbauphase ist in der Fig. 3 illustriert. In dieser Phase erfolgt ein Testbetrieb der neuen Anlage. Dazu wird der Umschalter 40 in einen zweiten Betriebszustand gebracht. In diesem Zustand verbindet er die Weiche 10 über die Kabel 14, 74 und die Leitung 32 mit der neuen Feldelement-Steuereinrichtung 30. Die Weiche 10 wird nun also von der neuen Feldelement-Steuereinrichtung 30 angesteuert. Bei Bedarf kann aber jederzeit in den vorherigen Zustand zurückgeschaltet werden.
  • Der Umschalter kann auf unterschiedliche Weisen angesteuert werden:
    • Lokale Bedienung mit einem Bedienschalter innerhalb der Steuereinheit (DP-OC) 50;
    • Ansteuerung mit elektrischen Signalen, die innerhalb der Steuereinheit 50 erzeugt werden;
    • direkte Ansteuerung mittels digitaler Signale ab dem neuen Stellwerk 60 über ein temporäres Kabel 64;
    • direkte Ansteuerung über einen Funknetzkanal ab dem neuen Stellwerk 60; oder
    • direkte Ansteuerung ab einer weiteren Lokalität, z.B. auch ab dem bestehenden Stellwerk 20.
  • In dieser Testbetriebsphase wird also zwischen der bestehenden Anlage und der neuen Anlage hin- und hergeschaltet. Dabei ist es nicht nötig, irgendwelche Veränderungen an der physischen Verkabelung vorzunehmen. Dies ist sehr wichtig, da ansonsten eine erneute, aufwändige Übereinstimmungsprüfung durchgeführt werden müsste. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es aber gerade, diese Prüfung nur ein einziges Mal, nämlich nach der zweiten Umbauphase, durchzuführen und auf weitere Übereinstimmungsprüfungen zu verzichten.
    • Vierte Umbauphase
  • Die vierte Umbauphase ist in der Fig. 4 illustriert. Nach erfolgreicher Inbetriebnahme der neuen Anlage kann das bestehende Stellwerk 20 mitsamt dem Verbindungskabel 22 und dem bisherigen Kabelendverschluss 24 zurückgebaut werden. Der Umschalter 40 wird nun durch eine Brückeneinrichtung 80 ersetzt, die eine permanente, stabile und hochverfügbare Verbindung zwischen der neuen Feldelement-Steuereinrichtung 30 und der Weiche 10 sicherstellt.
    • Hintergrund: Vierdrahtschnittstelle
  • Seit mehreren Jahrzehnten existiert eine standardisierte elektrische Schnittstelle für bahntechnische Feldelemente, insbesondere Weichen, in Form der sogenannten Vierdrahtschnittstelle. Diese Schnittstelle ist im deutschsprachigen Raum weit verbreitet. Die Schnittstelle weist vier Anschlüsse auf. Wenn das Feldelement eine Weiche ist, werden über die vier Anschlüsse sowohl die Antriebsenergie für den Weichenantrieb als auch Ströme zur Überwachung der Stellung der Weiche im Ruhezustand übertragen. Moderne Feldelement-Steuereinrichtungen für Weichen erkennen auch Aderschlüsse, d.h. Kurzschlüsse zwischen den einzelnen Adern im Kabel.
  • Die Figuren 5 und 6 illustrieren beispielhaft einen Weichenantrieb mit Vierdrahtschnittstelle. Die Vierdrahtschnittstelle weist vier Anschlüsse X1, X2, X3 und X4 auf. In der Praxis werden daran die Adern eines Anschlusskabels für den Weichenantrieb angeschlossen, im Beispiel der Figuren 1 bis 4 die Adern des Kabels 14. Auch diese Adern werden im Folgenden entsprechend mit X1 bis X4 bezeichnet.
  • Der Weichenantrieb weist einen Drehstrom-Antriebsmotor mit Motorwicklungen L1, L2 und L3 auf. Ein erstes Ende der Motorwicklung L1 ist mit dem Anschluss X1 der Vierdraht-Schnittstelle verbunden, ein erstes Ende der Motorwicklung L2 mit dem Anschluss X2, und ein erstes Ende der Motorwicklung L3 mit dem Anschluss X3. Das zweite Ende der Motorwicklung L1 ist über einen als Wechsler wirkenden ersten Endlagekontakt m1 wechselweise mit dem Anschluss X4 oder mit dem zweiten Ende der Motorwicklung L3 verbunden. Das zweite Ende der Motorwicklung L2 ist über einen ebenfalls als Wechsler wirkenden zweiten Endlagekontakt m2 ebenfalls wechselweise mit dem Anschluss X4 oder mit dem zweiten Ende der Motorwicklung L3 verbunden.
  • In der Figur 5 befinden sich die Endlagekontakte in einer Stellung, die der linken Endlage der Weiche entspricht. In dieser Stellung ist der Anschluss X1 der Vierdraht-Schnittstelle über die Motorwicklung L1, den ersten Endlagekontakt m1 und die Motorwicklung L3 mit dem Anschluss X3 verbunden, und der Anschluss X2 ist über die Motorwicklung L2 und den zweiten Endlagekontakt m2 mit dem Anschluss X4 verbunden.
  • Im Umstellbetrieb wird an die Anschlüsse X1 bis X4 ein Dreiphasen-Drehstrom mit geeigneter Phasenlage angelegt. Dieser führt dazu, dass der Antriebsmotor eine Umstellung der Weiche von der linken in die rechte Endlage bewirkt.
  • Im traditionellen Überwacherbetrieb wird zur Überwachung der linken Endlage eine DC-Überwachungsspannung an die Anschlüsse X2 und X3 angelegt, und es werden einerseits der daraus resultierende Strom durch den Anschluss X3 und andererseits die Spannung zwischen den Anschlüssen X1 und X4 gemessen. Wenn sich die Weiche in der linken Endlage befindet, entspricht die gemessene Spannung zwischen den Anschlüssen X1 und X4 im Wesentlichen der Überwachungsspannung, und der gemessene Strom ist sehr gering. Falls die linke Endlage nicht erreicht wurde oder die Weiche aufgefahren wurde, befindet sich der zweite Endlagekontakt m2 in einer anderen Stellung. In diesem Fall ist die gemessene Spannung zwischen den Anschlüssen X1 und X4 gleich Null, und der gemessene Strom ist stark erhöht.
  • In der Figur 6 befinden sich die Endlagekontakte in einer Stellung, die der rechten Endlage der Weiche entspricht. In dieser Stellung ist der Anschluss X1 der Vierdrahtschnittstelle über die Motorwicklung L1 und den ersten Endlagekontakt m1 mit dem Anschluss X4 verbunden, und der Anschluss X2 ist über die Motorwicklung L2, den zweiten Endlagekontakt m2 und die Motorwicklung L3 mit dem Anschluss X3 verbunden.
  • Im traditionellen Überwacherbetrieb wird zur Überwachung der rechten Endlage eine DC-Überwachungsspannung an die Anschlüsse X1 und X3 angelegt, und es werden einerseits der daraus resultierende Strom durch den Anschluss X3 und andererseits die Spannung zwischen den Anschlüssen X2 und X4 gemessen. Wenn sich die Weiche in der rechten Endlage befindet, entspricht die gemessene Spannung zwischen den Anschlüssen X2 und X4 im Wesentlichen der Überwachungsspannung, und der gemessene Strom ist sehr gering. Falls die rechte Endlage nicht erreicht wurde oder die Weiche aufgefahren wurde, befindet sich der erste Endlagekontakt m1 in einer anderen Stellung. In diesem Fall ist die gemessene Spannung zwischen den Anschlüssen X2 und X4 gleich Null, und der gemessene Strom ist stark erhöht. Auf diese Weise kann der Betriebszustand der Weiche zuverlässig ermittelt werden.
  • Allerdings ist die Vierdrahtschnittstelle symmetrisch hinsichtlich der Anschlüsse X1 und X2, d.h. eine Vertauschung dieser Anschlüsse kann nicht ohne Weiteres erkannt werden. Eine solche Vertauschung kann fatale Folgen haben. Während der Übereinstimmungsprüfung muss daher ein besonderes Augenmerk auf die korrekte Verdrahtung der Vierdrahtschnittstelle gelegt werden.
    • Erste Ausführungsform eines Umschalters
  • In der Figur 7 ist beispielhaft eine Funktionsskizze eines Umschalters 40 gemäss einer ersten Ausführungsform illustriert. Der Umschalter weist ein Relais 90 auf, dessen Kontakte aus Sicherheitsgründen zwangsgeführt sind. Ziel der Zwangsführung ist es, sicherzustellen, dass Schliesser sich niemals im selben Zustand befinden können wie Öffner.
  • Es wird auf die folgenden Normen verwiesen: DIN EN 50205:2003-01 bzw. die ersetzende Norm DIN EN 61810-3:2016-01 "Elektromechanische Elementarrelais - Teil 3: Relais mit (mechanisch) zwangsgeführten Kontakten"; DIN EN 61810-1:2015-10 "Elektromechanische Elementarrelais - Teil 1: Allgemeine und Sicherheitsanforderungen" und DIN EN 61810-2:2018-06 "Elektromechanische Elementarrelais - Teil 2: Funktionsfähigkeit (Zuverlässigkeit)" sowie DIN EN 60664-1:2008-01 "Isolationskoordination für elektrische Betriebsmittel in Niederspannungsanlagen - Teil 1: Grundsätze, Anforderungen und Prüfungen".
  • Im vorliegenden Beispiel weist das Relais 90 fünf Wechsler auf, d.h. fünf Öffner und fünf Schliesser, die paarweise zu Wechslern verschaltet wurden. Diese Schaltkontakte sind über eine nur schematisch angedeutete mechanische Zwangsführung 91 gekoppelt. Vier der Wechsler dienen zur wechselweisen Verbindung der Adern X1 bis X4 des Kabels 74 mit den entsprechenden Adern des Kabels 72 (erster Schaltzustand, Verbindung des Feldelements mit der bestehenden Anlage) oder der Leitung 32 (zweiter Schaltzustand, Verbindung des Feldelements mit der neuen Anlage). Der fünfte Wechsler 101 dient zur Überwachung des Schaltzustands des Relais 90. Er ist mit einer nur schematisch dargestellten Überwachungseinrichtung 100 verbunden. Anhand der Stellung des Wechslers 101 kann die Überwachungseinrichtung feststellen, ob das Relais 90 seinen ersten oder seinen zweiten Schaltzustand einnimmt, d.h., ob der Umschalter 40 seinen ersten oder zweiten Betriebszustand einnimmt.
    • Zweite Ausführungsform eines Umschalters
  • Die erste Ausführungsform des Umschalters erfordert ein Relais mit fünf Öffnern und fünf Schliessern. Leider sind Relais mit insgesamt zehn zwangsgeführten Schaltkontakten in der Praxis selten erhältlich, weil der mechanische Aufwand für eine grosse Zahl zwangsgeführter Schaltkontakte sehr gross wird. In der Praxis müssen daher häufig mehrere Relais verwendet werden, um dieselbe Funktionalität zu erreichen. Dies bedingt jedoch einen zusätzlichen Aufwand, um sicherzustellen, dass selbst im Fall einer Fehlfunktion eines der Relais keine galvanische Verbindung zwischen der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung und der neuen Feldelement-Steuereinrichtung erfolgen kann, und um die Schaltzustände beider Relais zu überwachen.
  • In der Figur 8 ist beispielhaft eine Funktionsskizze eines Umschalters 40 gemäss einer zweiten Ausführungsform illustriert, in der zwei Relais 90a, 90b eingesetzt werden, wobei diese Relais so miteinander verschaltet ("elektrisch verriegelt") sind, dass die oben genannten Anforderungen erfüllt sind.
  • Das erste Relais 90a weist je zwei Öffner und Schliesser auf, die zu zwei Wechslern 92a, 93a verschaltet wurden. Diese Wechsler 92a, 93a dienen zur wechselweisen Verbindung der Adern X1 und X4 des Kabels 74 mit den entsprechenden Adern des Kabels 72 (erster Schaltzustand) oder der Leitung 32 (zweiter Schaltzustand). Ein weiterer Öffner 101a und Schliesser 102a dienen der Überwachung des Schaltzustands dieses Relais. Zwei weitere Schliesser 94a, 95a dienen dazu, gezielt die Adern X2 und X3 der Leitung 32 mit Wechslern des zweiten Relais 90b zu verbinden. Eine Zwangsführung 91a führt alle genannten Kontakte des ersten Relais 90a.
  • Das zweite Relais 90b ist analog aufgebaut und verschaltet. Auch dieses Relais weist je zwei Öffner und Schliesser auf, die zu zwei Wechslern 92b, 93b verschaltet wurden. Diese Wechsler 92b, 93b dienen zur wechselweisen Verbindung der Adern X2 und X3 des Kabels 74 mit den entsprechenden Adern des Kabels 72 (erster Schaltzustand) oder der Leitung 32 (zweiter Schaltzustand). Ein weiterer Öffner 101b und Schliesser 102b dienen der Überwachung des Schaltzustands dieses Relais. Zwei weitere Schliesser 94b, 95b dienen dazu, gezielt die Adern X1 und X4 der Leitung 32 mit den Wechslern des ersten Relais 90a zu verbinden. Eine Zwangsführung 91b führt alle genannten Kontakte des zweiten Relais 90b.
  • Jedes Relais 90a, 90b weist nun also nur noch acht Schaltkontakte auf: fünf Schliesser und drei Öffner. Solche Relais mit zwangsgeführten Kontakten sind kommerziell ohne Weiteres erhältlich, z.B. als eine Kontaktbestückungsvariante des Modells OB 5623 von E. Dold & Söhne KG, Furtwangen, Deutschland.
  • In der Fig. 8 sind beide Relais 90a, 90b in ihrem ersten Schaltzustand dargestellt. Dies entspricht dem ersten Betriebszustand des Umschalters 40. Alle Adern X1 bis X4 des Kabels 74 sind mit den entsprechenden Adern des Kabels 72 verbunden. Das Feldelement ist dadurch mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung verbunden.
  • Wenn der Umschalter seinen zweiten Betriebszustand einnimmt, befinden sich beide Relais 90a, 90b in ihren zweiten Schaltzustand. In diesem Zustand sind alle Adern X1 bis X4 des Kabels 74 mit den entsprechenden Adern der Leitung 32 verbunden. Das Feldelement ist dadurch mit der neuen Feldelement-Steuereinrichtung verbunden.
  • Falls aufgrund eines Defekts nur das erste Relais 90a in den zweiten Schaltzustand schalten sollte, während das zweite Relais 90b im ersten Schaltzustand verbleibt, tritt folgende Situation ein: Die Wechsler 92a, 93a des ersten Relais sind nun umgeschaltet; allerdings sind die Schliesser 94b, 95b weiterhin offen. Dadurch sind die Adern X1, X4 der Leitung 32 weder mit den entsprechenden Adern des Kabels 72 noch mit den entsprechenden Adern des Kabels 74 verbunden. Die Wechsler 92b, 93b des zweiten Relais sind immer noch im Zustand der Fig. 8. Dadurch sind auch die Adern X2, X3 der Leitung 32 weder mit den entsprechenden Adern des Kabels 72 noch mit den entsprechenden Adern des Kabels 74 verbunden. Insgesamt existiert somit nach wie vor eine galvanische Trennung zwischen der alten Feldelement-Steuereinrichtung und der neuen Feldelement-Steuereinrichtung. Das gilt analog auch, falls nur das zweite Relais 90b in den zweiten Schaltzustand schalten sollte, während das erste Relais 90a im ersten Schaltzustand verbleibt.
  • Auf diese Weise wird eine elektrische Verriegelung erreicht, die die mechanische Zwangsführung der beiden Relais elektrisch ergänzt. In jedem, auch fehlerhaften, Schaltzustand ist eine galvanische Trennung zwischen der alten Feldelement-Steuereinrichtung und der neuen Feldelement-Steuereinrichtung sichergestellt.
  • Die zur Überwachung dienenden Schaltkontakte 101a, 101b der beiden Relais 90a, 90b sind in Serie geschaltet. Dadurch kann die Überwachungseinrichtung 100 feststellen, ob beide Relais den ersten Schaltzustand einnehmen. Auch die Schaltkontakte 102a, 102b beider Relais sind in Serie geschaltet. Dadurch kann die Überwachungseinrichtung 100 feststellen, ob beide Relais den zweiten Schaltzustand einnehmen. In einem normalen Betriebszustand sind entweder beide Schaltkontakte 101a, 101b oder beide Schaltkontakte 102a, 102b geschlossen. Dadurch kann überwacht werden, ob der Umschalter seinen ersten oder zweiten Betriebszustand einnimmt. Falls in beiden Zweigen gleichzeitig mindestens ein Kontakt offen ist, kann auf eine Fehlfunktion geschlossen werden. Selbstverständlich kann die Überwachung aber auch auf eine andere Weise geschehen, z.B. mit Hilfe einer Logikschaltung, die jeweils einen Schaltkontakt (Öffner oder Schliesser) jedes Relais überwacht und deren Ausgangssignal von den Stellungen dieser Schaltkontakte abhängt (z.B. bei Öffnern: beide Öffner geschlossen bedeutet erster Betriebszustand, beide Öffner offen bedeutet zweiter Betriebszustand, ein Öffner offen und einer geschlossen bedeutet Fehler).
  • Die Figur 9 illustriert eine mögliche Verschaltung der Aktoren (Wicklungen) der beiden Relais 90a, 90b. Beide Relais sind in dieser Ausführungsform bistabil. Das erste Relais 90a weist einen ersten Aktor 96a auf, um das Relais in den ersten Schaltzustand zu bringen, sowie einen zweiten Aktor 97a, um das Relais in den zweiten Schaltzustand zu bringen. Entsprechend weist auch das zweite Relais 90b einen ersten Aktor 96b und einen zweiten Aktor 97b auf. Die ersten Aktoren 96a, 96b der beiden Relais sind in Serie geschaltet. Ein Betätigungselement 121 in Form eines mechanischen oder elektrischen Schalters verbindet die beiden Aktoren 96a, 96b mit einer Versorgungsspannung, um beide Relais in den ersten Schaltzustand zu bringen. Falls der Stromkreis irgendwo unterbrochen sein sollte, kann wegen der Serienschaltung keines der beiden Relais 90a, 90b schalten. Auch die zweiten Aktoren 97a, 97b der beiden Relais sind in Serie geschaltet. Ein Betätigungselement 122 verbindet die beiden Aktoren 97a, 97b mit einer Versorgungsspannung, um beide Relais in den zweiten Schaltzustand zu bringen. Falls der Stromkreis irgendwo unterbrochen sein sollte, kann wegen der Serienschaltung wiederum keines der beiden Relais 90a, 90b schalten. Auf diese Weise können Fehlschaltungen vermieden werden. Die Schalter oder Betätigungselemente 121, 122 werde jeweils nur kurzzeitig bedient, d.h. die Spannung wird als Schaltimpuls angelegt.
    • Verkettung mehrerer Umschalter
  • Mehrere Umschalter, z.B. alle Umschalter einer Steuereinheit (DP-OC) 50, können nach Art einer "Daisy Chain" miteinander verkettet werden, so dass sie gemeinsam betätigt und gemeinsam überwacht werden können.
  • Dies ist in der Fig. 10 illustriert. In diesem Beispiel sind drei Umschalter 40 miteinander verkettet, wobei jeweils sechs Adern die aufeinanderfolgenden Umschalter miteinander verbinden. Die Aktoren 96a, 96b der beiden Relais 90a, 90b jedes Umschalters 40 sind jeweils entsprechend der Fig. 9 paarweise in Serie geschaltet. Die Paare 96a, 96b aus verschiedenen Umschaltern sind parallel zueinander geschaltet und werden alle gemeinsam durch ein Betätigungselement 121 aktiviert. Analog sind auch die Aktoren 97a, 97b paarweise in Serie geschaltet, und diese Paare aus verschiedenen Umschaltern sind parallel zueinander geschaltet und werden alle gemeinsam durch ein Betätigungselement 122 aktiviert. Auf dieser Weise können alle Umschalter simultan zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand hin- und hergeschaltet werden.
  • Jeder Umschalter 40 weist eine individuelle Überwachungseinrichtung auf. Diese wird im vorliegenden Fall beispielhaft durch zwei Lämpchen oder LEDs 103, 104 gebildet wird, an denen bei geschlossenen Kontakten eine Versorgungsspannung von z.B. +48 VDC gegenüber Masse (0 VDC) anliegt. Wenn die Kontakte 101a, 101b beide geschlossen sind, leuchtet das Lämpchen 103 und zeigt so an, dass sich der Umschalter im ersten Betriebszustand befindet. Wenn die Kontakte 102a, 102b beide geschlossen sind, leuchtet das Lämpchen 104 und zeigt so an, dass sich der Umschalter im zweiten Betriebszustand befindet.
  • Die Umschalter weisen zudem gemeinsam eine Globalüberwachungseinrichtung 110 auf. Diese umfasst für jeden Umschalter ein erstes Logikgatter 111 (im vorliegenden Beispiel ein AND-Gatter), das von der individuellen Überwachungseinrichtung des betreffenden Umschalters ein Überwachungssignal für den ersten Betriebszustand empfängt und mit dem Ausgang des entsprechenden Logikgatters des vorhergehenden Umschalters verknüpft. Ausserdem umfasst die Globalüberwachungseinrichtung 110 für jeden Umschalter ein zweites Logikgatter 112 (im vorliegenden Beispiel ebenfalls ein AND-Gatter), das das Überwachungssignal für den zweiten Betriebszustand des betreffenden Umschalters mit dem Ausgang des entsprechenden Logikgatters des vorhergehenden Umschalters verknüpft.
  • Die Logikschaltung aus den Logikgattern 111, 112 gibt insgesamt ein erstes globales Überwachungssignal aus, wenn alle Umschalter 40 den ersten Betriebszustand einnehmen. Dies ist durch ein erstes Lämpchen 113 angedeutet. Die Logikschaltung gibt ein zweites globales Überwachungssignal aus, wenn alle Umschalter 40 den zweiten Betriebszustand einnehmen. Dies ist durch ein zweites Lämpchen 114 angedeutet. Die globalen Überwachungssignale können auch von einem entfernten Ort aus ausgelesen werden. Wenn keines dieser Überwachungssignale aktiv ist, deutet das auf eine Fehlfunktion in mindestens einem der Umschalter hin. In diesem Fall können die Betriebszustände der einzelnen Umschalter mit Hilfe der individuellen Überwachungseinrichtungen 100 vor Ort überprüft werden, um die Fehlerquelle zu eruieren.
    • Erste Ausführungsvariante für die Konstruktion eines Umschalters
  • In den Figuren 11 und 12 ist eine erste Ausführungsvariante eines Umschalters 40 illustriert.
  • Der Umschalter 40 weist eine Grundplatte 41 auf. Die Grundplatte 41 ist auf einer Führungsschiene 52 montiert.
  • Auf dieser Grundplatte sind drei Anschlussgruppen 42, 43, 44 in der Bauart Klemme oder Stecker montiert. Die Anschlussgruppe 42 verbindet den Umschalter mit dem Kabel 72 zur bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung. Die Anschlussgruppe 43 verbindet den Umschalter mit der Leitung 32 zur neuen Feldelement-Steuereinrichtung. An der Anschlussgruppe 44 ist das Kabel 74 zum Feldelement (hier zur Weiche 10) angeschlossen. Diese Anschlussgruppen werden gemäss dem hier vorgeschlagenen Verfahren in der zweiten Umbauphase angeschlossen, und die Korrektheit der Verkabelung wird mit mehreren Personen überprüft. Die Verdrahtung dieser Anschlussgruppen wird in der Folge nie mehr verändert und bleibt bis zur vollständigen Ausserbetriebnahme der bestehenden Anlage bestehen.
  • An einem weiteren Anschluss 48 empfängt der Umschalter während der dritten Umbauphase seine Befehle zur Umschaltung zwischen der bestehenden Anlage und der neuen Anlage. In der vierten Umbauphase wird diese Umschaltung nicht mehr benötigt, und der Anschluss 48 wird ausser Betrieb genommen.
  • Auf der Grundplatte 41 sind Sockel 45 für die Relais 90a, 90b angebracht. Die Relais 90a, 90b sind in diesen Sockeln eingesteckt. Auf der Grundplatte 41 können noch weitere Komponenten 49 vorhanden sein.
  • In der die Migration abschliessenden vierten Umbauphase 4 werden die Relais 90a, 90b gegen festverdrahtete Brückenstecker 81 ausgetauscht. Dadurch wird der Umschalter 40 in eine Brückeneinrichtung transformiert. Die feste Verdrahtung dieser Brückenstecker 81 ist symbolhaft als Drähte 83 dargestellt, ist aber meist in Form von gedruckten Leitungen auf einer Leiterplatte 82 ausgeführt. Die übrigen Komponenten 49 verbleiben auf der Grundplatte.
    • Zweite Ausführungsvariante für die Konstruktion eines Umschalters
  • In den Figuren 13 und 14 ist eine zweite Ausführungsvariante eines Umschalters 40 illustriert. Gleichwirkende Elemente sind mit den selben Bezugszeichen wie in den Figuren 11 und 12 bezeichnet.
  • Auch in dieser Ausführungsvariante trägt die Grundplatte 41 die vorstehend beschriebenen drei Anschlussgruppen 42, 43, 44. Die Sockel 45 nehmen nun aber nicht direkt die Relais 90a, 90b auf. Stattdessen sind die Relais 90a, 90b auf einer Aufsatzplatte 46 montiert, die als Ganzes in die Sockel 45 eingesteckt ist. Die Aufsatzplatte trägt ausserdem den Anschluss 48 für die Umschaltbefehle sowie optional weitere Komponenten 49. Die Steckverbindung der Aufsatzplatte 46 in den Sockeln 45 ist mechanisch derart ausgeführt ("kodiert"), dass keine Fehlsteckung möglich ist.
  • In der die Migration abschliessenden vierten Umbauphase 4 wird nun die gesamte Aufsatzplatte 46 gegen eine festverdrahtete Brückensteckerplatte 84 ausgetauscht. Dadurch wird der Umschalter 40 wiederum in eine Brückeneinrichtung transformiert. Wiederum ist die feste Verdrahtung dieser Brückensteckerplatte 84 symbolhaft als Drähte 83 dargestellt, ist aber meist in Form von gedruckten Leitungen auf einer Leiterplatte 82 ausgeführt. Der nicht mehr benötigte Anschluss 48 für die Umschaltbefehle sowie die weiteren Komponenten 49 werden gemeinsam mit der Aufsatzplatte 46 entfernt. Die Aufsatzplatten 46 können dadurch für weitere Umbauprojekte weiterverwendet werden.
    • Abwandlungen
  • Es versteht sich von selbst, dass eine Vielzahl von Abwandlungen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele möglich ist, ohne den Bereich der in den Ansprüchen definierten Erfindung zu verlassen. So können in den Figuren 1 bis 4 die bestehende Anlage und die neue Anlage auch anders aufgebaut sein als vorstehend beschrieben. Statt einer Weiche kann auch eine andere Art von Feldelement angesteuert werden. Die Schnittstelle zum Feldelement muss nicht notwendig eine Vierdrahtschnittstelle sein. Die Beschaltung der Relais kann auch auf andere Weise als vorstehend dargestellt erfolgen; bevorzugt bleibt dabei aber eine mechanische Zwangsführung und/oder elektrische Verriegelung gewährleistet. Die Relais können bistabil oder monostabil ausgeführt sein, wobei bei einer monostabilen Ausführung der stabile Betriebszustand vorzugsweise für die Verbindung zur bestehenden Anlage genutzt wird. Die Überwachung der Betriebszustände kann auch auf eine andere Art als vorstehend dargestellt erfolgen. Insbesondere sind für die Globalüberwachung auch andere Arten von Logikschaltungen möglich, wie sie dem Fachmann an sich bekannt sind. Die Betriebszustände können selbstverständlich auch in anderer Weise als durch einfache Lämpchen oder LEDs erfasst werden. Auch in konstruktiver Hinsicht können die Umschalter anders als vorstehend dargestellt aufgebaut sein.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 10
    Weiche
    12
    Weichenantrieb
    14
    Anschlusskabel
    20
    bestehendes Stellwerk
    22
    Verbindungskabel
    24
    Kabelendverschluss
    30
    Steuereinrichtung
    32
    Leitung
    40
    Umschalter
    41
    Grundplatte
    42
    Anschlussgruppe
    43
    Anschlussgruppe
    44
    Anschlussgruppe
    45
    Sockel
    46
    Aufsatzplatte
    48
    Anschluss
    49
    Komponente
    50
    Steuereinheit
    60
    neues Stellwerk
    62
    Datenverbindung
    64
    temporäres Kabel
    70
    Kabelendverschluss
    72
    Verbindungskabel
    74
    Verbindungskabel
    80
    Brückenelement
    81
    Brückenstecker
    82
    Leiterplatte
    83
    Drähte
    84
    Brückensteckerplatte
    90
    Relais
    90a, 90b
    Relais
    91
    Zwangsführung
    91a, 91b
    Zwangsführung
    92a, 92b
    Wechsler
    93a, 93b
    Wechsler
    94a, 94b
    Schliesser
    95a, 95b
    Schliesser
    96a, 96b
    Aktor
    97a, 97b
    Aktor
    100
    Überwachungseinrichtung
    101
    Wechsler
    101a, 101b
    Öffner
    102a, 102b
    Schliesser
    103
    Lämpchen
    104
    Lämpchen
    110
    Globalüberwachungseinrichtung
    111
    Logikgatter
    112
    Logikgatter
    113
    Lämpchen
    114
    Lämpchen
    121
    Betätigungselement
    122
    Betätigungselement
    X1, X2, X3, X4
    Anschluss/Ader
    +48 VDC
    Versorgungsspannung
    0 VDC
    Masse

Claims (15)

  1. Verfahren zur Migration von einer bestehenden bahntechnischen Anlage zu einer neuen bahntechnischen Anlage,
    wobei die bestehende bahntechnische Anlage eine bestehende Feldelement-Steuereinrichtung (20) zur Ansteuerung eines Feldelements (10) aufweist, und
    wobei die neue bahntechnische Anlage eine neue Feldelement-Steuereinrichtung (30) zur Ansteuerung desselben Feldelements (10) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst:
    (a) Bereitstellen eines Umschalters (40), der zwischen einem vorzugsweise stabilen ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand umschaltbar ist; und
    (b) Verbinden des Umschalters (40) mit dem Feldelement (10), der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung (20) und der neuen Feldelement-Steuereinrichtung (30) derart, dass der Umschalter (40) das Feldelement (10) im ersten Betriebszustand mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung (20) und im zweiten Betriebszustand mit der neuen Feldelement-Steuereinrichtung (30) elektrisch verbindet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach dem Schritt (b) eine Übereinstimmungsprüfung durchgeführt wird, bei der die Verbindung zwischen dem Feldelement (10), dem Umschalter (40), der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung (20) und der neuen Feldelement-Steuereinrichtung (30) im ersten und im zweiten Betriebszustand geprüft wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend die folgenden Schritte:
    (c) Ansteuern des Feldelements (10) durch die bestehende Feldelement-Steuereinrichtung (20),während sich der Umschalter (40) im ersten Betriebszustand befindet;
    (d) Umschalten des Umschalters (40) in den zweiten Betriebszustand; und
    (e) Ansteuern des Feldelements (10) durch die neue Feldelement-Steuereinrichtung (30), während sich der Umschalter (40) im zweiten Betriebszustand befindet.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Umschalter (40) dazu ausgebildet ist, auf eine der folgenden Weisen umgeschaltet zu werden:
    manuelles Umschalten; oder
    gesteuertes Umschalten aufgrund eines analogen oder digitalen elektrischen Signals.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausserdem aufweisend:
    (f) Ersetzen des Umschalters (40) durch eine Brückeneinrichtung (80), die das Feldelement (10) permanent mit der neuen Feldelement-Steuereinrichtung (30) verbindet.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Umschalter (40) das Feldelement (10) über eine Mehrdrahtschnittstelle, insbesondere eine Vierdrahtschnittstelle, wechselweise mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung (20) oder der neuen Feldelement-Steuereinrichtung (30) elektrisch verbindet.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei Schritt (b) umfasst:
    (b1) Bereitstellen eines Kabelendverschlusses (70), der dem Feldelement (10) zugeordnet ist;
    (b2) Anschliessen eines ersten mehradrigen Kabels (22) an den Kabelendverschluss (70) zur Verbindung mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung (20);
    (b3) Anschliessen eines zweiten mehradrigen Kabels (14) an den Kabelendverschluss zur Verbindung mit dem Feldelement (10);
    (b4) Anschliessen mindestens eines dritten mehradrigen Kabels (72, 74) an den Kabelendverschluss zur Verbindung mit dem Umschalter (40); und
    (b5) Verbinden der Adern des ersten, zweiten und dritten Kabels im Kabelendverschluss (70) derart, dass der Umschalter (40) im ersten Betriebszustand das Feldelement (10) mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung (20) elektrisch verbindet.
  8. Vorrichtung zur Migration von einer bestehenden bahntechnischen Anlage mit einer bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung (20) zu einer neuen bahntechnischen Anlage mit einer neuen Feldelement-Steuereinrichtung (30),
    dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aufweist:
    die neue Feldelement-Steuereinrichtung (30); und
    einen Umschalter (40), der zwischen einem vorzugsweise stabilen ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand umschaltbar ist und der dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebszustand das Feldelement (10) mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung (20) elektrisch zu verbinden und im zweiten Betriebszustand das Feldelement (10) mit der neuen Feldelement-Steuereinrichtung (30) elektrisch zu verbinden.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Umschalter (40) dazu ausgebildet ist, das Feldelement (10) jeweils über eine Mehrdrahtschnittstelle, insbesondere eine Vierdrahtschnittstelle, wechselweise mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung (20) oder der neuen Feldelement-Steuereinrichtung (30) elektrisch zu verbinden.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Umschalter (40) mindestens ein Relais (90; 90a, 90b) mit einer Mehrzahl von zwangsgeführten Schaltkontakten aufweist, wobei das Relais (90; 90a, 90b) vorzugsweise bistabil ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
    wobei das Feldelement (10) eine Mehrzahl von Anschlüssen (X1-X4) aufweist, wobei der Umschalter (40) ein erstes und zweites Relais (90a, 90b) mit zwangsgeführten Schaltkontakten aufweist,
    wobei das erste Relais (90a) eine Mehrzahl von ersten Schaltkontakten (92a, 93a) aufweist, um einen ersten Teil der Anschlüsse (X1, X4) des Feldelements (10) wechselweise mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung (20) oder der neuen Feldelement-Steuereinrichtung (30) zu verbinden,
    wobei das zweite Relais (90b) eine Mehrzahl von zweiten Schaltkontakten (92b, 93b) aufweist, um einen zweiten Teil der Anschlüsse (X2, X3) des Feldelements (10) wechselweise mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung (20) oder der neuen Feldelement-Steuereinrichtung (30) zu verbinden,
    wobei die das erste Relais (90a) dritte Schaltkontakte (94a, 95a) und das zweite Relais vierte Schaltkontakte (94b, 95b) aufweist, und
    wobei die dritten Schaltkontakte (94a, 95a) derart mit den zweiten Schaltkontakten (92b, 93b) und die vierten Schaltkontakte (94b, 95b) derart mit den ersten Schaltkontakten (92a, 92b) in Serie geschaltet sind, dass in jedem Schaltzustand des ersten und zweiten Relais (90a, 90b) eine galvanische Trennung zwischen der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung (20) und der neuen Feldelement-Steuereinrichtung (30) gewährleistet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, aufweisend eine Überwachungseinrichtung (100), die dazu ausgebildet ist, den Umschalter (40) hinsichtlich seines ersten und zweiten Betriebszustands zu überwachen.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
    wobei das Feldelement (10) eine Mehrzahl von Anschlüssen (X1-X4) aufweist,
    wobei der Umschalter (40) ein erstes und zweites Relais (90a, 90b) aufweist,
    wobei das erste Relais (90a) dazu ausgebildet ist, einen ersten Teil der Anschlüsse (X1, X4) des Feldelements (10) wechselweise mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung (20) oder der neuen Feldelement-Steuereinrichtung (30) zu verbinden,
    wobei das zweite Relais (90b) dazu ausgebildet ist, einen zweiten Teil der Anschlüsse (X2, X3) des Feldelements (10) wechselweise mit der bestehenden Feldelement-Steuereinrichtung (20) oder der neuen Feldelement-Steuereinrichtung (30) zu verbinden, und
    wobei die Überwachungseinrichtung (100) dazu ausgebildet ist, Schaltzustände jeweils mindestens eines zur Überwachung dienenden Schaltkontakts des ersten und zweiten Relais (90a, 90b) zu überwachen.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
    wobei das erste und zweite Relais (90a, 90b) jeweils einen zur Überwachung dienenden Öffner (101a, 101b) und jeweils einen zur Überwachung dienenden Schliesser (102a, 102b) umfassen,
    wobei die zur Überwachung dienenden Öffner (101a, 101b) des ersten und zweiten Relais (90a, 90b) in Serie geschaltet sind, und
    wobei die zur Überwachung dienenden Schliesser (102a, 102b) des ersten und zweiten Relais (90a, 90b) in Serie geschaltet sind.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, aufweisend eine Mehrzahl von neuen Feldelement-Steuereinrichtungen (30) und zugeordneten Umschaltern (40) sowie eine Globalüberwachungseinrichtung (110) für die Umschalter (40),
    wobei die Globalüberwachungseinrichtung (110) eine Logikschaltung (111, 112) aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein erstes globales Überwachungssignal (113) auszugeben, wenn alle Umschalter (40) den ersten Betriebszustand einnehmen, und ein zweites globales Überwachungssignal (114) auszugeben, wenn alle Umschalter (40) den zweiten Betriebszustand einnehmen.
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