WO2011061131A1 - Circuit for actuating and monitoring a multiposition switch - Google Patents

Circuit for actuating and monitoring a multiposition switch Download PDF

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WO2011061131A1 PCT/EP2010/067426 EP2010067426W WO2011061131A1 WO 2011061131 A1 WO2011061131 A1 WO 2011061131A1 EP 2010067426 W EP2010067426 W EP 2010067426W WO 2011061131 A1 WO2011061131 A1 WO 2011061131A1
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Abstract

The invention relates to a circuit for actuating and monitoring a multiposition switch that can be positioned in at least three positions by means of a switch tongue (1). In order to achieve security on the basis of proven software modules, according to the invention, a cascaded interconnection of actuating and monitoring logic of a plurality of two-position switches (4.1 to 4.4) is provided.

Description

Beschreibung description
Schaltung zur Ansteuerung und Überwachung einer Mehrlagenweiche Circuit for controlling and monitoring a multilayer switch
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Ansteuerung und Überwachung einer Mehrlagenweiche, welche mittels einer Wei¬ chenzunge in mindestens drei Lagen positionierbar ist. Mehrlagenweichen zur Fahrtrichtungsvorgabe bei mindestens drei Fahrtrichtungen, beispielsweise links abbiegen, gerade¬ aus fahren oder rechts abbiegen, sind in der Bahntechnik weit verbreitet. Insbesondere bei Depoteinfahrten sind häufig fünf und mehr Fahrtrichtungsverzweigungen mit einer einzigen Wei- che zu realisieren, um die Schienenfahrzeuge mit möglichst kurzen Einfahrtwegen im Depot abstellen zu können. Um sicheren Betrieb zu gewährleisten, muss die Mehrlagenweiche hin¬ sichtlich elektrischer und mechanischer Parameter durch eine Zentrale oder ein Stellwerk überwacht werden. Das betrifft insbesondere Antriebsfunktionen, Weichenverschluss und Wei¬ chenlage. Bei Mehrlagenweichen, die aus jeder beliebigen Position X in jede beliebige Position Y stellbar sein sollen, sind die Ansteuer- und Überwachungsfunktionen außerordentlich komplex und von dem Aufbau der jeweiligen Mehrlagenweiche, insbesondere von der Anzahl der zu realisierenden Gleisverzweigungen, abhängig. Das bedeutet, dass für jeden Weichentyp spezielle Ansteuer- und Überwachungslogik erforderlich ist. Darüber hinaus muss für jeden Weichentyp ein umfangreiches Testprogramm und Zulassungsverfahren durchgeführt werden. The invention relates to a circuit for controlling and monitoring a multilayer switch, which is positionable by means of a Wei ¬ Chen tongue in at least three layers. Multilayer switches for driving direction specification in at least three directions, for example, turn left, drive straight ¬ or turn right, are widely used in rail technology. In particular, at depot entrances are often five and more turnouts with a single Weichen to realize in order to park the rail vehicles with the shortest possible entry routes in the depot can. To ensure safe operation, the multi-layer switch back ¬ clearly electrical and mechanical parameters by a central unit or a signal box must be monitored. This applies in particular to drive functions, switch lock and Wei ¬ chenlage. In multi-layer switches, which should be adjustable from any position X in any position Y, the control and monitoring functions are extremely complex and dependent on the structure of the respective multilayer switch, in particular the number of track branches to be realized. This means that special control and monitoring logic is required for each type of switch. In addition, a comprehensive test program and approval procedure must be carried out for each type of switch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile für Mehrlagenweiche zu beseitigen und eine Schaltung anzugeben, durch die eine Verringerung des Entwicklungs- und Zulassungs¬ aufwandes für Mehrlagenweichen erreichbar ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine kaskadierte Zusammenschaltung einer Ansteuer- und Überwachungslogik mehrerer Zweilagenweichen vorgesehen ist. Auf diese Weise kann vielfach bewährte und zugelassene Software für Zweilagenweichen für die Projektierung von Mehrlagenweichen jeglicher Größe verwendet werden. Beispielsweise lässt sich eine Vierlagenweiche durch drei Softwaremodule für Zwei¬ lagenweichen abbilden, indem quasi virtuell an jedes der beiden Verzweigungsgleise nach der ersten Zweilagenweiche eine weitere Zweilagenweiche angeschlossen wird. Neuentwicklungen für SpezialSoftware zur Ansteuerung und Überwachung der verschiedenen Typen von Mehrlagenweichen können weitgehend entfallen. Durch die logische Zusammenschaltung mehrerer Zweilagenweichen in der Software der Mehrlagenweiche stehen sämtli¬ che Eigenschaften von Zweilagenweichen, insbesondere bezüglich Fahrweg-, Durchrutschweg- und Flankenschutzüberwachung, auch für Mehrlagenweichen zur Verfügung. The invention has for its object to eliminate these disadvantages for multilayer switch and specify a circuit by which a reduction of the development and approval ¬ effort for multilayer switches is achievable. The object is achieved in that a cascaded interconnection of a control and monitoring logic of several Zweilagenweichen is provided. In this way, proven and approved software for two-layer turnouts can be used for the design of multi-layer turnouts of any size. For example, a four-position switch can be mapped location soft by three software modules for two ¬ by quasi virtually connected a further two-layer switch to each of the two branch tracks as in the first two-position switch. New developments for special software for controlling and monitoring the various types of multi-layer turnouts can be largely eliminated. By logically combining several two-layer switches in the software of the multilayer soft stand sämtli ¬ che properties of two-layer switches, particularly with respect Roadway, Durchrutschweg- and flank protection monitoring, including multilayer switches available.
Vorteile ergeben sich insbesondere bei Monorail-Bahnen, deren Weichen hydraulisch schwenkbare Beton-Weichenzungen aufweisen. Monorail-Bahnen unterscheiden sich bautechnisch grundlegend von konventionellen Fahrzeug-Zweischienen-Systemen und erfordern daher auch andere Schnittstellen für die Ansteuerung und Überwachung der Weichen. Der Einsatz eines herkömmlichen Weichenantriebes mit seinen integrierten Überwachungs¬ funktionen ist hier technisch nicht möglich, weil der Weichenantrieb hinsichtlich Stellkraft und Stellhub nicht für das Positionieren der Beton-Weichenzungen ausgelegt ist. Um dennoch signaltechnisch sichere Betriebsweise zu erreichen, kann auch hier stellwerksseitige Software in Anlehnung an be¬ kannte Lösungen für Zweilagenweichen unter Zwischenschaltung entsprechender Schnittstellenkoppler verwendet werden. Auch die Hydraulik für das Verschwenken der Beton-Weichenzunge kann mit herkömmlicher Stellwerks- und Schnittstellenkoppler- Technik angesteuert und überwacht werden. Für Monorail-Bahnen sind dazu beispielsweise Siemens-Stellwerksrechner auf Platt¬ form SIMIS ECC und SIMIS PC in Verbindung mit dem Schnitt- stellenkoppler KOPPEL | 24V und KOPPEL60V geeignet. Dabei werden die Kommandoausgabe für die Steuerung und die Meldungs¬ eingabe für die Überwachung über eine Stellteilbaugruppe des sicheren Zwei- von Drei-Stellwerksrechners geführt. In Rich¬ tung Außenanlage werden durch die Stellteilbaugruppen die entsprechenden Kontakte der sicheren Relais auf dem Schnitt- stellenkoppler geschaltet. Advantages arise in particular in monorail railways whose switches have hydraulically pivotable concrete switch points. Monorail railways are structurally fundamentally different from conventional vehicle double-rail systems and therefore require other interfaces for the control and monitoring of points. The use of a conventional point machine drive with its integrated monitoring ¬ functions is technically not possible here, because the point machine is not designed in terms of force and stroke for the positioning of the concrete switch points. To achieve still signally safe operation, stellwerk side software can be used on the basis of be ¬ known solutions for two-layer switches with the interposition of corresponding interface coupler here. Also the hydraulics for pivoting the concrete switch blade can be controlled and monitored using conventional interlocking and interface coupler technology. Have to, for example, Siemens interlocking computers on Platt ¬ form SIMIS ECC and SIMIS PC in conjunction with the cutting stellenkoppler KOPPEL for monorail tracks | 24V and COUPLING 60V suitable. In this case, the command output for the control and the message ¬ input for the monitoring of a control sub-assembly of the safe two- by three-interlocking computer are performed. In Rich ¬ tung grounds the corresponding contacts of safe relays on the interface are switched by the actuating stellenkoppler subassemblies.
Stellwerksrechnersystem und Schnittstellenkoppler dienen vorzugsweise zur Kommandoausgabe für die Positionierung der Wei- chenzunge, zur Ansteuerung mindestens eines Weichenantriebes und zur Überwachung des Weichenantriebes, mindestens eines Weichenverschlusses und der Weichenlage. Bei Zweischienen- Systemen können die Weichenantriebe vom Stellwerksrechnersys¬ tem aus direkt angesteuert und überwacht werden, während bei Monorail-Bahnen eine zwischengeschaltete Hydraulik mit eige¬ ner Steuerlogik nur angeschaltet wird, deren ordnungsgemäßes Funktionieren aber durch Rücklesen der Weichenlage und ggf. der Einrastfunktion eines Weichenverschlusses stellwerkssei¬ tig überwacht wird. The interlocking computer system and interface couplers are preferably used for command output for positioning the diverging tongue, for controlling at least one point machine drive and for monitoring the point machine drive, at least one point lock and the switch point location. In Zweischienen- systems, the switch machines of Stellwerksrechnersys ¬ system of can be directly controlled and monitored, while an intermediate hydraulic with EIGE ¬ ner control logic is only turned on at monorail trains, but their proper functioning by reading back of the turnout position and possibly the locking function of a switch lock is stellwerkssei ¬ tig monitored.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to figurative representations. Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Fünflagenwei- che, FIG. 1 shows a schematic representation of a five-layered surface,
Figur 2 ein Logikschema für die Ansteuerung und Überwachung der Mehrlagenweiche gemäß Figur 1, Figur 3 eine Funktionsübersicht des Logikschemas gemäß Fi¬ gur 2 und FIG. 2 shows a logic diagram for the activation and monitoring of the multilayer switch according to FIG. 1, 3 shows a functional overview of the logic scheme according Fi gur ¬ 2 and
Figur 4 die wesentlichen Komponenten für die Ansteuerung und Überwachung einer Fünflagenweiche bei einer Mo- norail-Bahn . FIG. 4 shows the essential components for the control and monitoring of a five-way switch in a monorail track.
Figur 1 veranschaulicht eine Fünflagenweiche, bei der eine Weichenzunge 1 einen Ausgangsfahrweg 2 in fünf verschiedene Fahrtrichtungen auffächert. Dabei wird die Weichenzunge 1 in fünf Positionen 3.1 bis 3.5 verschwenkt. FIG. 1 illustrates a five-way switch in which a switch tongue 1 fans out an exit route 2 into five different directions of travel. The switch blade 1 is pivoted in five positions 3.1 to 3.5.
Dazu dient eine Ansteuer- und Überwachungslogik, deren Grundprinzip in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist. Die ge- wünschte Position 3.1 bis 3.5 der Weichenzunge 1 ergibt sich aus einer kaskadierten Zusammenschaltung einer Ansteuer- und Überwachungslogik von vier Zweilagenweichen 4.1 bis 4.4. This purpose is served by a control and monitoring logic whose basic principle is shown in Figures 2 and 3. The desired position 3.1 to 3.5 of the switch point 1 results from a cascaded interconnection of a control and monitoring logic of four Zweilagenweichen 4.1 to 4.4.
Durch diese Abbildung der Fünflagenweiche auf vier Zweilagenweichen 4.1 bis 4.4 soll versinnbildlicht werden, dass die bewährte Software für die Ansteuerung und Überwachung vonThis illustration of the five - way switch on four two - way turnouts 4.1 to 4.4 should be symbolized that the proven software for the control and monitoring of
Zweilagenweichen 4.1 bis 4.4 in das Steuer- und Überwachungskonzept der Fünflagenweiche einfließen kann. Komplett neue Software ist auch für die Ansteuerung und Überwachung anderer Mehrlagenweichen mit mindestens drei Positionen einer einzi- gen Weichenzunge 1 nicht erforderlich. Two-layer switches 4.1 to 4.4 can be incorporated in the control and monitoring concept of the five-way switch. Completely new software is also not required for the control and monitoring of other multi-layer turnouts with at least three positions of a single switch tongue 1.
Aus der Funktionsübersicht in Figur 3 geht hervor, welche virtuelle Position, + für Rechtsverzweigung und - für Linksverzweigung, erforderlich ist, um die einzelnen Positionen 3.1 bis 3.5 der Weichenzunge 1 einzustellen. Beispielsweise ist ersichtlich, dass zur Einstellung der Position 3.4 die virtuellen Zweiwegeweichen 4.1 und 4.3 auf Linksverzweigung, d. h. -, und die virtuelle Zweiwegeweiche 4.4 auf Rechtsver¬ zweigung, d. h. +, positioniert werden müssen. Die Position der virtuellen Zweiwegeweiche 4.2 spielt dabei keine Rolle und kann somit unverändert bleiben. Hingegen müssen zur Einstellung der Position 3.5 die virtuellen Zweiwegeweichen 4.1, 4.3 und 4.4 nach links, d. h. -, gestellt werden. The functional overview in FIG. 3 shows which virtual position, + for right branching and - for left branching, is required in order to set the individual positions 3.1 to 3.5 of the switch point 1. For example, it is seen that for adjusting the position 3.4, the virtual two-way switches 4.1 and 4.3 to the left branch, that is to say - and the virtual two-way crossover 4.4 to Rechtsver ¬ branching, that is, +, must be positioned. The position the virtual two-way switch 4.2 plays no role and can therefore remain unchanged. On the other hand, in order to adjust position 3.5, the virtual two-way switches 4.1, 4.3 and 4.4 must be set to the left, ie -.
Das in Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel veranschau¬ licht die wesentlichen Hardware-Komponenten zur Umsetzung des Logikkonzepts gemäß Figuren 2 und 3 für die Ansteuerung und Überwachung einer Fünflagenweiche 5 einer Monorail-Bahn . In einer Innenanlage 6 sind ein Stellwerksrechnersystem 7 und ein Schnittstellenkoppler 8 mit Kabelanschlussschrank 9 untergebracht. Die Kabel werden in einer Außenanlage 10 über einen Kabelanschlusskasten 11 mit der Fünflagenweiche 5 verbunden. Stellwerksseitig werden Anschaltsignale 12 für einen Antriebsmotor 13 der Fünflagenweiche 5 sowie KommandoausgabenThe exemplary embodiment illustrated in FIG. 4 illustrates the essential hardware components for implementing the logic concept according to FIGS. 2 and 3 for the control and monitoring of a five-way switch 5 of a monorail web. In an indoor installation 6, an interlocking computer system 7 and an interface coupler 8 with cable connection cabinet 9 are accommodated. The cables are connected in an outdoor facility 10 via a cable junction box 11 with the five-way switch 5. Anchoring signals 12 for a drive motor 13 of the five-way switch 5 and command outputs
14 zur Vorgabe der Position 3.1 bis 3.5 der fünflagigen Mono- rail-Weiche 5 generiert. Die Positionskommandos 14 werden über den Schnittstellenkoppler 8 in entsprechende signaltechnisch sichere Relaisausgaben umgesetzt und in der Außenanlage 10 von einem weitgehend autonom arbeitenden Hydrauliksystem14 for specifying the position 3.1 to 3.5 of the five-level monorail switch 5 generated. The position commands 14 are implemented via the interface coupler 8 in corresponding fail-safe relay outputs and in the outdoor unit 10 of a largely autonomously operating hydraulic system
15 zum Verschwenken der Beton-Weichenzunge der Fünflagenwei¬ che 5 weiterverarbeitet. Die tatsächliche Position 3.1ist bis 3.5iSt wird an das Stellwerksrechnersystem 7 zurückgemeldet, wie auch die Verschlussfunktionalität 16.1ist bis 16.5ist und die ordnungsgemäße oder fehlerhafte Motorfunktion 17.1 bzw.15 further processed for pivoting the concrete switch blade of Fünflagenwei ¬ che 5. The actual position 3.1i s t to 3.5i St is reported back to the interlocking computer system 7, as well as the shutter functionality 16.1i s t to 16.5i s t and the proper or faulty motor function 17.1 or
17.2. Um die gewünschte Position 3.1 bis 3.5 der schwenkbaren Beton-Weichenzunge ausgehend von jeder möglichen Ausgangspo¬ sition mit höchster Sicherheit vorzugeben und zu überwachen, beruht die Projektierung der Softwaremodule der Innenanlage 6 auf die Verwendung herkömmlicher Software-Module für Zweila¬ genweichen gemäß dem Logikschema der Figuren 2 und 3. Auf diese Weise wird der in der Norm CENELEC EN 50128 definierte höchste Sicherheitslevel SIL4 erreicht, wobei SILO signal¬ technisch nicht sicher und SIL4 signaltechnisch hochgradig sicher bedeutet. Das SIL4-Niveau ist dabei insbesondere für die sogenannten Vital-Funktionen, d. h. die lebenswichtigen Funktionen, nämlich die Motoranschaltung 13 und die Überwachungsfunktionen bezüglich der Weichenzungen-Position 3.1ist bis 3.5iSt und der Verschlussfunktion 16.1ist bis 16.5ist erfor¬ derlich. Die Kommandoausgabe 14 für die Positionierung und die Motorüberwachung 17.1/17.2 können als sogenannte Non-Vi- tal-Funktionen auch auf niedrigerem Sicherheitsniveau realisiert werden. 17.2. In order to set the desired position 3.1 to 3.5 of the pivotable concrete switch blade from any possible Ausgangspo ¬ sition with maximum safety and monitor based the configuration of the software modules of the indoor unit 6 on the use of conventional software modules for Zweila ¬ genweichen according to the logic diagram of the 2 and 3. in this way, defined in the standard CENELEC EN 50128 highest level of security is achieved SIL 4, with SILO signal ¬ technically safe and SIL4 signally highly sure means. The SIL4 level is in particular for the so-called vital functions, ie the vital functions, namely the motor connection 13 and the monitoring functions with respect to the switch blade position 3.1i st to 3.5i St and the shutter function 16.1i st to 16.5i st required ¬ sary. The command output 14 for positioning and motor monitoring 17.1 / 17.2 can also be implemented as so-called non-val- ue functions at a lower safety level.

Claims

Patentansprüche claims
1. Schaltung zur Ansteuerung und Überwachung einer Mehrlagenweiche, welche mittels einer Weichenzunge (1) in mindestens drei Lagen positionierbar ist, 1. circuit for controlling and monitoring a multilayer switch, which is positionable by means of a switch tongue (1) in at least three layers,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
eine kaskadierte Zusammenschaltung einer Ansteuer- und Überwachungslogik mehrerer Zweilagenweichen (4.1 bis 4.4) vorgesehen ist. a cascaded interconnection of a control and monitoring logic of several Zweilagenweichen (4.1 to 4.4) is provided.
2. Schaltung nach Anspruch 1, 2. A circuit according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
ein Stellwerksrechnersystem (7) und Schnittstellenkoppler (8) zur Kommandoausgabe für die Positionierung, zur Ansteuerung mindestens eines Weichenantriebes und zur Überwachung des Weichenantriebes, mindestens eines Weichenverschlusses und der Weichenlage vorgesehen sind. an interlocking computer system (7) and interface coupler (8) are provided for command output for the positioning, for controlling at least one points drive and for monitoring the points drive, at least one point closure and the switch point.
3. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, 3. A circuit according to any one of the preceding claims,
g e k e n n z e i c h n e t d u r c h marked by
Verwendung bei einer Monorail-Bahn, deren Weichen hydraulisch schwenkbare Beton-Weichenzungen aufweisen.  Use with a monorail railway, whose points have hydraulically swiveling concrete switch points.
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