JPH1129042A - 鉄道交通調整システムに適用可能なディジタルメッセージ確認装置 - Google Patents
鉄道交通調整システムに適用可能なディジタルメッセージ確認装置Info
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Abstract
削減されたディジタルメッセージ確認装置の提供を目的
とする。 【解決手段】 本発明のディジタルメッセージ確認装置
は、鉄道交通調整システムに適用可能であり、アクチュ
エータの動作を保証するオン・オフ式アナログ安全信号
を出力増幅器を用いて生成する前に、並行した2本の処
理チャネルからの2個のディジタルメッセージの絶対的
な同一性及び動的状態が検査される。本発明の装置は、
予め相対的に反転されたメッセージが夫々に供給される
相互入力と、メッセージに関する同一性検査信号を与え
る出力を有する発振器からなる連続対角とを有するホイ
ートストン・ダイオードブリッジにより構成され、同一
性検査信号は静止形継電器を介して出力増幅器を制御す
る。
Description
動作を保証するオン・オフ式アナログ安全信号を出力増
幅器を用いて発生させる前に、二つの処理チャネルから
並列に生じる二つのディジタルメッセージの絶対的な同
一性及び動的状態が検査される形のディジタルメッセー
ジ確認装置に関する。
に引き続いて、サービスを受ける人の安全に影響を与え
る可能性のある動作をなすシステムにおいて、いかなる
妨害又は劣化に対しても人とシステムによって制御され
る機器の双方に危険な状況を生じさせる可能性が全くな
いということを保証し得るようにシステムを組織化する
ことが絶対的に不可欠である。
動作によってシステムが制限的な動作の状態(例えば、
車両のスローダウン若しくは停止)、又は、絶対安全な
状態(例えば、電源の遮断)のいずれかをとるように設
計、組織化されている。鉄道輸送の分野で広く使用され
ている安全のフェール・セーフ概念は1本の処理チャネ
ルしか利用しないが、この考え方は、高い安全性レベル
ではあるが確率的であり絶対的ではない安全性のレベル
だけを保証するディジタル管理に基づく自動装置には適
用できない。
致する結果が要求される2本の処理チャネルを並列に使
用する必要があるにもかかわらず、ディジタルシステム
の判定及び管理能力に起因して、ディジタルシステムに
よる解決策の方が屡々選ばれている。この目的のため、
フェール・セーフであるように設計され、意思決定及び
確認用部品を構成し、2本のディジタル処理チャネルか
らの結果を収束させる共通機能を実行する回路が使用さ
れる。ディジタル処理チャネルから生じた2個の2値メ
ッセージの絶対的な同一性及び動的状態が検査された
後、確認回路は対応するオン・オフ命令をシステムのア
クチュエータに送るべく決定する。
必要がある。換言すれば、各メッセージは、“ビット毎
に”順番に連続的に伝送される数バイトのシーケンスに
よって構成される。また、ディジタル処理チャネルのソ
フトウェアは、伝送されたメッセージが数個、例えば、
3個よりも多い同じ2進値の連続的なビットにより構成
されないように組織化されるので、メッセージの動的状
態を検査することが可能である。かくして、2個の処理
チャネルによって伝送されたメッセージが同時に若しく
は別個に“凍結”している場合、システムは自動的に安
全条件に切り替わり、システムの欠陥を知らせる必要が
ある。
最初の機能、即ち、メッセージの同一性検査は、図1に
示されたタイプの回路を必要とする。同図に示された回
路は、2個のメッセージX及びYに対し、少なくとも2
個の相補形インバータと、2個の論理アンドゲートと、
1個の論理オアゲートとからなる。第2の確認機能、即
ち、メッセージの動的検査は、図2に示された回路を必
要とする。同図に示された回路は、少なくとも3個の論
理アンドゲートと、2個の立ち下がり時間遅延器とから
なる。
路は、外観上は単純であるが、フェール・セーフになる
よう設計するためには、非常に多数の部品を必要とし、
例えば、印刷回路基板の表面で一様に著しい密集を生じ
させる。
記従来技術の欠点を軽減することであり、そのため、本
発明は、アクチュエータの動作を保証するオン・オフ式
アナログ安全信号を出力増幅器を用いて発生させる前
に、二つの処理チャネルから並行に生じる二つのディジ
タルメッセージの絶対的な同一性及び動的状態が検査さ
れるタイプのディジタルメッセージ確認装置を提供す
る。本発明のディジタルメッセージ確認装置は、本質的
にホイートストン・ダイオードブリッジを有し、ホイー
トストン・ダイオードブリッジの相互のエントリには予
め相対的に反転された2個のメッセージが供給され、連
続対角はメッセージ同一性検査信号を出力する発振器に
より構成され、メッセージ同一性検査信号は静止形継電
器を介して出力増幅器を制御することを特徴とする。
ッセージが完全に一致しているとき、より厳密に言う
と、実際上ビット毎に相補的である場合に限り作動し、
絶対的な安全性を保証する。本発明によるディジタルメ
ッセージ確認装置は、2個のディジタルメッセージが夫
々に供給され、メッセージの状態の変化の遷移に基づい
て動作する2個のダイオードポンプを更に有し、この2
個のダイオードポンプは、オアゲートを介して静止形継
電器に供給されるべき電圧を発生する。
から発生した2個のディジタルメッセージが共に一致
し、かつ、“凍結”していない場合に限り、出力増幅器
の動作を制御し得る。従って、本発明の装置は、2個の
検査、即ち、2個のメッセージの同一性検査及び動的状
態検査の共通機能を便宜に実行する。また、本発明によ
れば、2個の検査機能を従来技術の場合よりも数百倍小
さい印刷回路基板表面に、完全に安全な状態で設けるこ
とができる。
は、2個の別のダイオードポンプからなる安全解除(arm
ing)系を更に有し、一方のダイオードポンプはディジタ
ル処理チャネルから安全解除制御信号を受け、他方のダ
イオードポンプは出力増幅器から自続信号を受け、2個
のダイオードポンプは、オアゲートを介して発振器の動
作に必要とされる電源電圧を供給する。
て、各段は前の段からエネルギーを獲得し、スプリアス
信号又は幹線電源による重要な回路の偶発的な帰還を防
止する。好ましくは、ホイートストン・ブリッジの発振
器は、立ち下がり時間遅延器が設けられ、これにより、
2個のディジタルメッセージの間の僅かな同期のずれを
許容できるようになる。
ドポンプはホイートストン・ブリッジの相互の入力に接
続され、これらの入力の信号レベルで別の検査が行われ
る。
付図面を参照してその例に限定されることなく示された
以下の実施例の説明から明らかになる。図3には、制御
されるべき2本の処理チャネル(図示しない)から並行
して発生した2個のディジタルメッセージA及びBの同
定を行う本発明による回路が示されている。この回路
は、本質的に、相互のエントリ2及び3にメッセージA
及びメッセージBが夫々に供給されるホイートストン・
ダイオード・ブリッジ1により構成され、好ましくは、
メッセージBはある手段を用いて反転
ジ1の連続対角は発振器4に接続され、発振器4の出力
信号sは静止形継電器5を介して出力増幅器6の動作を
制御する。この配置のため、発振器4は、2個のディジ
タルメッセージA及びBが完全に同一であるときに限
り、より厳密に言うと、2個のメッセージ
に限り動作可能であり、出力信号sを静止形継電器5に
伝送する。静止形継電器5は、増幅器7の動作を保証
し、増幅器7は、出力のオン・オフ式アナログ安全信号
Sを、例えば、鉄道交通調整システムの場合には、信号
器の動作を保証する安全リレーによって構成される図示
しない1個以上のアクチュエータに伝送する。
知られ、例えば、インバータのグループが付随したRC
回路により構成されている発振器の方が有利である。ま
た、この発振器は、メッセージA及びBを形成するビッ
トの値の2進変化の時点で保持動作を許可する立ち下が
り時間遅延器θ1 が設けられ、これにより、2個のメッ
セージの間で僅かな同期のずれ又は巨視的な同期を許可
する。このようにして、装置の合理的な有効性は、スプ
リアス信号の影響によって共通モードが2本のチャネル
に不正確な一致コードを発生させる可能性がある2本の
ディジタルチャネルに共通した同期クロックに関するリ
ソースを有することなく保証される。
ェール・セーフ形の回路によって占有された表面よりも
約900倍小さい印刷回路基板表面上に製造し得る点に
注意する必要がある。これは、数個のアクチュエータコ
マンドを全く同一の標準化されたフォーマットの印刷回
路基板上に実装することが可能になる点で有利である。
動的状態を検査する本発明による回路が示されている。
この回路は、本質的に、2個のディジタルメッセージA
及びB、又は、
プCP1及びCP2により構成されている。好ましく
は、2個のダイオードポンプはホイートストン・ブリッ
ジ1の相互入力2及び3に直結され、
のレベルに関する別の検査を行う。ダイオードポンプC
P1及びCP2は、メッセージA及びBの状態の変化に
対応した遷移を使用し、オアゲートOU1と関連付けら
れ、オアゲートOU1は、以下により詳細に説明するよ
うに電圧v2から静止形継電器5に給電するため必要な
電圧v3を発生させる。立ち下がり時間遅延器θ3 は電
圧v3上に設けられ、確認装置のスイッチオフのトリガ
及び信号の降下の前に、出力増幅器6を制御する静止形
継電器5を介して安全情報Sをアクチュエータに伝送す
ると共に2個のディジタルメッセージA及びBの不活性
化の許容可能な時間の調整を行う。静止形継電器5は、
2種類の検査、即ち、メッセージA及びBに関する同一
性検査並びに動的状態検査のための共通機能を行い、両
方のメッセージが同時に一致し(より厳密に言うと、相
補的であり)、かつ、“凍結”していない場合に限り、
出力増幅器6の動作を制御し得る。
ンプの動作原理を説明する。図5において、最初に、メ
ッセージA又はBによって制御されるリレーRLが設け
られ、リレーRLは電圧v2の両端に接続されている。
しかし、実際上、リレーRLの役割は静止形インバータ
によって担われる点に注意する必要がある。リレーRL
の中間点にキャパシタC1が接続され、キャパシタC1
はダイオードd1及びd2を介して+v2及び+v3に
夫々接続されている。電圧v3の両端にはフィルタリン
グキャパシタCが静止形継電器5によって形成されたユ
ーザ回路と並列に接続される。
れたメッセージ
せ、即ち、ダイオードD1を介してキャパシタC1を装
荷する。図6に二重の矢印で表されたメッセージ
2の+側に変化させるので、キャパシタC1からダイオ
ードD2を介してフィルタリングキャパシタCにエネル
ギーが輸送される。静止形継電器5の動作のため必要と
される電圧v3は、図6に示される如く、フィルタリン
グキャパシタCの両端に徐々に生成される。メッセージ
Aに対するメッセージBの反転は、ダイオードポンプC
P1及びCP2による電圧v3の交番式再充電を許可す
る点で更に有利であることに注意する必要がある。
基準としているので、ダイオードポンプCP1及びCP
2はエネルギー源として使用された電圧v2から潜在的
に電圧v2を上回る電圧v3を発生させることが分か
る。このようにして、フェール・セーフ設計の電子技術
の分野で常に関心事である供給電源による安全回路のリ
ーク等を通じた偶発的な帰還の危険を回避できるように
なる。実際上、最初に電圧v3の+側と電圧v2の−側
との間の第1のリークの可能性があるが、この場合、ユ
ーザ回路5上の電圧は反転されるので動作しない。ま
た、電圧v2の+側と電圧v3の+側との間に第2のリ
ークの可能性があるが、ユーザ回路5の両端の電圧v3
はゼロになり動作しない。その上、電圧v3のエネルギ
ーが電圧v2のエネルギーから得られるので、電圧v3
から電圧v2へのエネルギーの輸送は全く不可能であ
る。
に示されている。同図によれば、確認装置は、先ず第1
に、ホイートストン・ブリッジ1と、立ち下がり時間遅
延器θ1 を備えた発振器4と、出力増幅器6を制御する
静止形継電器5とからなる。同図には、オアゲートOU
1関連した2個のダイオードポンプCP1及びCP2
と、電圧v3のレベルN3とレベルN4との間に接続さ
れた及び立ち下がり時間遅延器θ3 とが示されている。
の間に接続された光電カップラPH1及びPH2、並び
に、静止形インバータINV1及びINV2を夫々介し
て、補イートストン・ブリッジ1の相互入力2及び3に
供給される。光電カップラは信号の直流電流絶縁を提供
し、一方、インバータは信号のレベルを再生する。イン
バータは、実質的に、オン・オフ式レベル増幅器とし
て、入力信号の周期で電圧v2によって構成された電源
のレベルN3又はN2の上限又は下限で動作する。ま
た、インバータは、ダイオードポンプCP1及びCP2
がある場合、図5に示されたリレーRLの役割を果た
す。
アゲートOU2が付随した2個の別のダイオードポンプ
CP3及びCP4によって構成された完全に静止形安全
解除系が設けられ、オアゲートOU2の出力は電圧v2
のレベルN3に接続されている。長い信号により構成さ
れた安全解除制御信号Cは、例えば、局部的な幹線の2
4V電源電圧からなる電圧v1のレベルN1とレベルN
2との間に接続された光電カップラPH3及び静止形イ
ンバータINV3を介してダイオードポンプCP3に供
給される。ダイオードポンプCP4は、アンドゲートを
介して出力増幅器6から発生した自続信号により給電さ
れ、アンドゲートの他方の入力には安全解除制御信号C
が与えられる。出力増幅器6は、安全信号Sの出力だけ
ではなく、2本のディジタル処理チャネル用に設計され
た第3の絶縁された出力又は“再読込”出力を含む点に
注意する必要がある。
のため必要とされる電圧v2は、局部幹線の電圧v1か
らダイオードポンプCP3及びCP4によって生成され
る。立ち下がり時間遅延器θ2 は、安全解除制御信号C
を用いてダイオードポンプCP3によって供給された初
期エネルギーに代わって自続信号を用いてダイオードポ
ンプCP4によって供給されたエネルギーに要求される
時間を調整するため、電圧v2上に設けられる。
ダイオードD1は簡単な抵抗によって置換されているの
で、安全解除コマンドに対し選択された時間を随意的に
制御することが可能である点に注意する必要がある。実
際上、図5のキャパシタC1を充電するのは、安全解除
信号Cの負側のエッジではなく、完全な形の長い安全解
除信号Cである。
5に示されたダイオードD2のカソードの並列接続だけ
に対応することに注意する必要がある。かくして、結
局、各段が前の段からエネルギーを獲得する種々の供給
源のピラミッド型アーキテクチャが得られ、重要な回路
の偶発的な帰還を防止することが可能になる。レベルN
2とN3との間に収まる電圧v2は、幹線電源であるレ
ベルN1とN2との間に収まる電圧v1からエネルギー
を獲得する。これはダイオードポンプCP3及びCP4
を用いてオアゲートOU2によって再生される。レベル
N3とレベルN2との間に収まる電圧v3は、ダイオー
ドポンプCP1及びCP2を用いて電圧v2からエネル
ギーを獲得し、オアゲートOU1によって再生される。
この電圧v3は、静止形継電器5によって使用され“電
源様式”を制御する安全情報を構成し、静止形継電器は
2個のディジタルメッセージA及びBに対する同一性及
び動的状態検査情報のための共通機能を実行する。
と静止形遅延5との間に挿入された他の光電カップラP
H4、及び、静止形遅延5と出力増幅器6との間に挿入
されたPH5を含むことに注意する必要がある。光電カ
ップラPH4は電圧v2と電圧v3との間に電気絶縁機
能を提供し、光電カップラPH5は電圧v3と電圧v1
との間に電気絶縁機能を提供する。上記光電カップラの
入力/出力アウトリークは、レベルN2に接近するレベ
ルN3及びN4だけに影響を与え、そこから電圧v3が
徐々に消失し、次に、電圧v2が徐々に消失し、アクチ
ュエータへの安全情報の伝送と共に安全信号Sの降下を
生じる。
による確認装置の動作例を説明する。同図には、2個の
ディジタルメッセージ
ドCP3の安全解除エネルギーと、発振器4からの信号
sと、出力増幅器6からの信号、即ち、安全出力信号
S、再読込信号及び自続信号が示されている。確認装置
がオフされているとき、即ち、安全条件にあるとき、電
圧v2及びv3はゼロであるので、レベルN3及びN4
はレベルN2の電位である。
する処理は以下のように行われ得る。2個のディジタル
処理チャネルのマイクロプロセッサ又は別の回路は、入
力に到着した入来情報を連続的に検査し、予定された自
己テストを行う。対応したディジタル結果は、一方の結
果が他方によって偶発的に複製されることを防止するた
め、コード変換された結果の交換によりチャネル間で比
較される。各チャネル毎に、上記の結果が他方のチャネ
ルの結果によって確証された場合、確認装置を安全解除
させるためマイクロプロセッサによって合同決定が行わ
れる。
は、ダイオードポンプCP3のキャパシタC1を充電す
るため必要な時間の間に伝送される。この安全解除コマ
ンド信号は、この自続信号は、確認装置がオンしている
間、即ち、状態“1”である間にスプリアスパルスの可
能性を提供し、アンドゲートを介してダイオードポンプ
CP4に給電する自続信号を同時に遮断することに注意
する必要がある。
時点t1で安全解除信号Cの降下と同時に、2個のディ
ジタルメッセージA及びBの直列伝送を開始させるべく
組織化される。この時点で、信号Cの降下は、インバー
タINV3の出力をN2の電位に変化させ、次に、安全
解除コマンドの間に獲得されたダイオードポンプCP3
のエネルギーがレベルN3に輸送される。かくして電圧
v2が形成されるので、発振器4は、2個のメッセージ
A及びBが実際に存在し、かつ、相補的で在る限り、時
点t2に動作を開始することができる。
に示される如く、オアゲートOU1のダイオードポンプ
CP1及びCP2を介してレベルN3とレベルN4との
間に収まる電圧v3を徐々に確定する。静止形継電器5
は給電され、出力増幅器6の動作を制御し得る。電圧v
3の確定のため必要な時間遅延を表す時間t3−t1の
後、図8に示されるように、ディジタル処理チャネル用
の再読込信号及びアクチュエータ用の安全信号Sと共
に、自続信号が増幅器6の出力に発生する。上記の全信
号は、交番式オン・オフ信号であることに注意する必要
がある。
た初期エネルギーが必要ではなくなり、ダイオードポン
プCP4を用いて自続信号によって供給されるエネルギ
ーが必要とされ、初期エネルギーを代替する。自続信号
がθ2 及びθ3 と適合しない時間の間に中断された場
合、レベルN3及びレベルN4は降下し、確認装置は全
体として不可逆的にターンオフし、電源電圧v2及びv
3の取消の結果として、絶対的な欠陥メモリを構成す
る。
装置は、特に列車の自動運転及び列車運行の制御用シス
テムに適用するのが有利であるが、一般的に、例えば、
機械若しくは工業的プロセスを安全に停止させるため、
入力信号の検出に基づいてオン・オフ式の安全信号を供
給する必要がある全ての産業分野に適用可能である。
は、非常に小さい印刷回路基板上に製造し得る点に注意
する必要がある。例えば、ハイブリッド回路技術を用い
る実施例の場合に、装置全体を3cm2 を超えない表面
積に収容することができる。
同一性を検査する回路の構成図である。
動的状態を検査する回路の構成図である。
路の概略図である。
回路の概略図である。
る。
ある。
る。
である。
プラ INV1,INV2,INV3 静止形インバータ
Claims (10)
- 【請求項1】 アクチュエータの動作を保証するオン・
オフ式アナログ安全信号(S)を出力増幅器(6)を用
いて生成する前に、並行した2本の処理チャネルからの
2個のディジタルメッセージ(A及びB)の絶対的な同
一性及び動的状態が検査されるディジタルメッセージを
確認する装置において、 予め相対的に反転された上記2個のメッセージ(A,
B)が夫々に供給される相互入力(2及び3)と、上記
メッセージ(A,B)に関する同一性検査信号を与える
出力を有する発振器からなる連続対角とを有するホイー
トストン・ダイオードブリッジ(1)により構成され、 上記同一性検査信号は静止形継電器(5)を介して上記
出力増幅器(6)を制御することを特徴とする装置。 - 【請求項2】 上記2個のディジタルメッセージ(A,
B)が夫々に供給され、上記メッセージの状態の変化の
遷移に基づいて動作する2個のダイオードポンプ(CP
1,CP2)を更に有し、 上記2個のダイオードポンプ(CP1,CP2)は、オ
アゲート(OU1)を介して上記静止形継電器(5)を
給電するため必要な電圧(v3)を供給することを特徴
とする請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 上記ディジタル処理チャネルからの安全
解除コマンド(C)が供給される別のダイオードポンプ
(CP3)及び上記出力増幅器(6)からの自続信号が
供給される別のダイオードポンプ(CP4)からなる安
全解除系を更に有し、 上記2個の別のダイオードポンプ(CP3,CP4)
は、オアゲート(OU2)を介して、上記発振器(4)
の動作のため必要な電源電圧(v2)を供給することを
特徴とする請求項2記載の装置。 - 【請求項4】 上記ホイートストン・ブリッジ(1)の
発振器(4)は立ち下がり時間遅延器(θ1 )が設けら
れていることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれ
か1項記載の装置。 - 【請求項5】 上記最初の2個のダイオードポンプ(C
P1,CP2)は上記ホイートストン・ブリッジ(1)
の上記相互入力(2,3)に接続されていることを特徴
とする請求項2記載の装置。 - 【請求項6】 上記2個のディジタルメッセージ(A,
B)は、光電カップラ(PH1,PH2)を介して上記
ホイートストン・ブリッジに供給されることを特徴とす
る請求項2乃至5のうちいずれか1項記載の装置。 - 【請求項7】 第1の光電カップラ(PH4)は上記発
振器(4)と上記静止形継電器(5)との間に挿入さ
れ、 第2の光電カップラ(PH5)は上記静止形継電器
(5)と上記出力増幅器(6)との間に挿入されている
ことを特徴とする請求項2乃至5のうちいずれか1項記
載の装置。 - 【請求項8】 上記安全解除コマンド信号(C)は光電
カップラ(PH3)を介して対応するダイオードポンプ
(PH3)に供給されることを特徴とする請求項3記載
の装置。 - 【請求項9】 立ち下がり時間遅延器(θ2 )が上記発
振器(4)の上記電源電圧(v2)に設けられているこ
とを特徴とする請求項3又は8記載の装置。 - 【請求項10】 立ち下がり時間遅延器(θ3 )が上記
静止形継電器(5)の上記電源電圧(v3)に設けられ
ていることを特徴とする請求項2乃至9のうちいずれか
1項記載の装置。
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