WO2014019924A2 - Lichtsignal - Google Patents

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    • B61L2207/00—Features of light signals
    • B61L2207/02—Features of light signals using light-emitting diodes [LEDs]

Definitions

  • the invention relates to a light signal, in particular for railway safety systems, with an LED signal generator.
  • LED signalers are increasingly used for existing - and not only for new - railway safety systems. For this purpose, incandescent lamps of the existing system often have to be exchanged for LED signaling devices.
  • light signals are triggered by signal circuits. These switch the signal transmitters on and off and, if necessary, monitor the proper functioning of the signal transmitters via the current flow. Although these basic functions are almost always the same, light signals differ in their specific properties. This includes in particular
  • supply voltage in particular AC voltage, DC voltage or modulated DC voltage
  • level of the supply voltage in particular AC voltage, DC voltage or modulated DC voltage
  • Light signal circuits not even from the same manufacturer.
  • the resulting diversity of light signal circuits leads, especially when replacing the light bulbs by LED light sources, to very different demands on the LED signal generator.
  • the invention has for its object to provide a light signal with an LED signal generator, which allows universal applicability of the LED signal generator for a wide variety of requirements for the properties of the light signal.
  • the object is achieved in that a programming interface is provided for specifying parameters for the LED signal generator.
  • the programming function is used to specify relevant parameters of the LED signal transmitter.
  • This parameter programming can be designed so that the programming is performed once before the installation of the signal generator, wherein the programming interface is not part of the LED signal transmitter and thus is available for the programming of multiple LED signal heads.
  • it is particularly convenient to equip each LED signal generator with a programming interface since programming can be carried out almost constantly and as required, for example during maintenance or repair work.
  • the programming interface enables universal use of the LED signal generator in conjunction with any signal circuit.
  • a particularly advantageous embodiment is according to
  • Claim 2 in addition to the programming interface provided a test interface for reading out parameters of the LED signal generator.
  • the test interface can be used to check the most important or all programmed parameters as well as additional parameters of the LED signal generator, especially at the end of the manufacturing process.
  • relevant parameters that are suitable for monitoring the error-free operation of the LED signal generator are continuously read out and evaluated.
  • the parameters relate according to claim 3 preferably to LED control and / or operating voltage selection and / or characteristic adjustment and / or monitoring.
  • the parameter with respect to the LED drive according to claim 4 comprises a color selection, which takes place for example by a color mixing by means of driving different LEDs.
  • the programming function preferably determines not only the individual color loci for the LED signal generator, but also the color selection for each specific signaling case.
  • the parameter relating to the operating voltage selection relates according to claim 5 an operating voltage level at AC voltage and / or DC voltage and / or pulsating DC voltage.
  • LED signal transmitters which can be controlled with different operating voltages, be easily adapted to the respective boundary conditions.
  • the parameter with respect to the characteristic adjustment comprises an operating point-dependent current consumption of the LED signal generator.
  • additional current paths are switched on or off in order to increase or decrease the overall current consumption of the LED signal transmitter.
  • the current consumption corresponding to the free or blocked bypass-like current paths in turn determines the position of the operating point and thus the characteristic curve, namely the voltage-dependent light intensity.
  • the parameters to be measured are an applied voltage and / or a current consumption and / or a light intensity.
  • the measured quantities are evaluated with respect to the following states:
  • the programming according to claim 8 must ensure a routine for ensuring a signal-technically safe operating state. For example, it may make sense to use the signal for a signal whose green light point is driving
  • the programming interface interacts with a function group for parameter specification. This function group ensures that the programmed parameters are passed on to the module responsible for setting the parameter. However, the transfer of the individual parameters from the programming interface to the responsible module is also possible directly, for example by assigning recipient addresses.
  • test interface can also be directly connected to these modules, in particular by using an addressing, according to claim 10 via a function group, namely for parameter checking, with the modules whose parameters are to be read out
  • a communication link between the programming interface and / or the test interface and a center according to claim 11.
  • encryption and suitable addressing of these wireless communication radio signals is recommended.
  • a cable connection for example via a bus system, between the light signal and the control panel.
  • Figure 2 is an information flow for programming
  • FIG. 3 shows an information flow for monitoring.
  • Figure 1 illustrates the relationship between light intensity and voltage and between current and voltage for a LED signal generator. It can be seen that certain luminous intensity or current window for night operation
  • the default setting for night operation is omitted if the LED signal transmitter only requires the operating states daytime operation and shutdown.
  • FIGS. 2 and 3 schematically illustrate the most important assemblies and functional groups of an LED signal generator 1.
  • the LED signal generator 1 is peripherally connected to a programming interface 2, a test interface 3 and supply terminals 4.
  • Internal components are an LED control 5, an operating voltage selection 6, a characteristic adjustment 7 and a monitoring 8 as well as function groups for parameter specification 9 and for parameter checking 10.
  • FIG. 2 shows the mode of operation of the programming via the programming interface 2 for specific requirements of the LED signal generator 1.
  • the parameters for the LED control 5, for example the color selection, the operating voltage selection 6, for example direct current or alternating current and voltage level, the characteristic adaptation 7 and the monitoring 8 are distributed by the programming interface 2 via the parameter specification 9 to the corresponding modules.
  • the function group parameter specification 9 ensures that the correct parameters are transferred to the appropriate modules.
  • the parameter specification 9 can be omitted. len, if the programming interface transfers the individual parameters address-controlled directly.
  • FIG. 3 shows the information flow quasi in the opposite direction for testing purposes.
  • the actual actual parameters are read out from the test interface 3 analogously to the programming interface 2 either via addresses directly or via the function group parameter check 10. In this way it can be ascertained whether the programming was correct and whether fault conditions of various kinds occur during operation.
  • the safe function is the signal generator 1 by its architecture itself.
  • the parameters can be continuously monitored.
  • various other information for example, the actual light intensity can be read continuously or as needed.
  • This wider use of the educafaces 3 allows a simpler architecture of the LED signal generator 1, since monitoring functions, for example, the light intensity, externally, for example, from a Stell ⁇ part can be taken in a central office.

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lichtsignal, insbesondere für Eisenbahnsicherungsanlagen, mit einem LED-Signalgeber (1). Um universelle Anwendbarkeit des LED-Signalgebers (1) für verschiedenste Betriebsbedingungen zu erreichen, ist erfindungsgemäß ein Programmierinterface (2) zur Vorgabe von Parametern für den LED-Signalgeber (1) vorgesehen.

Description

Beschreibung
Lichtsignal Die Erfindung betrifft ein Lichtsignal, insbesondere für Eisenbahnsicherungsanlagen, mit einem LED-Signalgeber.
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich im Wesentlichen auf ein Eisenbahn-Lichtsignal, ohne dass die Erfindung auf diese spezielle Anwendung beschränkt sein soll. Auch für andere Verkehrswege oder für Industrieanlagen ist eine Anwendung denkbar.
LED-Signalgeber werden zunehmend für bestehende - und nicht nur für neue - Eisenbahnsicherungsanlagen eingesetzt. Dazu müssen häufig Glühlampen der Bestandsanlage gegen LED-Signalgeber getauscht werden.
Prinzipiell werden Lichtsignale von Signalschaltungen ange- steuert. Diese schalten die Signalgeber ein und aus und überwachen gegebenenfalls die ordnungsgemäße Funktion der Signalgeber über den Stromfluss. Obwohl diese Grundfunktionen fast immer dieselben sind, unterscheiden sich Lichtsignale in ihren spezifischen Eigenschaften. Dazu gehören insbesondere
- eine Glimmgrenze bei ausgeschaltetem Zustand, da diese die Stellentfernung zwischen dem Signalgeber und der Signalschaltung beeinflusst,
- die Art der Speisespannung, insbesondere Wechselspannung, Gleichspannung oder modulierte Gleichspannung, - die Höhe der Speisespannung,
- die Leistungsaufnahme des Signalgebers,
- Lichtstärkefenster für Tag- und Nachtbetrieb sowie
- Überwachungsfenster bezüglich Strom und/oder Spannung und/oder Lichtstärke zur Fehlererkennung.
Diese unterschiedlichen Eigenschaften der Lichtsignale erfordern, dass Signalgeber und Lichtsignalschaltung genau aufeinander abgestimmt sind. Diese Abstimmung erfolgt bei Signalge- bern mit Glühlampen derart, dass die Lichtsignalschaltungen speziell für die Verwendung bestimmter Glühlampen dimensioniert wurden. Die Randbedingungen für die Dimensionierung sind jedoch sehr unterschiedlich, da keine normativen Vorga- ben bestehen. Als Resultat gibt es kaum zwei identische
Lichtsignalschaltungen, auch nicht von demselben Hersteller. Die so entstandene Vielfalt von Lichtsignalschaltungen führt, insbesondere bei Austausch der Glühlampen durch LED-Lichtquellen, zu sehr unterschiedlichen Anforderungen an die LED- Signalgeber.
Bei Signalgebern mit lassen sich gleichartige Signalgeber einfach für unterschiedliche Farben durch Verwendung unterschiedlicher Farbfilter konfigurieren. Unterschiedliche Sig- nalfarben bei LED-Signalgebern benötigen eine Bestückung mit unterschiedlichen LEDs. Die LEDs lassen sich aber nicht so einfach tauschen wie Farbfilter. Letztlich steigt die Anzahl unterschiedlicher Signalgebervarianten mit der Anzahl unterschiedlicher Signalschaltungen und Farbanforderungen.
Nachteilig ist vor allem, dass jede Signalgebervariante nur in einer geringen Stückzahl produziert werden kann, wodurch die Produktionskosten erheblich steigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lichtsignal mit einem LED-Signalgeber anzugeben, welches eine universelle Anwendbarkeit des LED-Signalgebers für verschiedenste Anforderungen an die Eigenschaften des Lichtsignals ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Programmierinterface zur Vorgabe von Parametern für den LED- Signalgeber vorgesehen ist.
Zusätzlich zur allgemeinen Funktion des LED-Signalgebers dient die Programmierfunktion dazu, relevante Parameter des LED-Signalgebers vorzugeben. Diese Parameterprogrammierung kann so ausgelegt sein, dass die Programmierung einmalig vor dem Einbau des Signalgebers durchgeführt wird, wobei das Programmierinterface nicht Bestandteil des LED-Signalgebers sein muss und somit für die Programmierung mehrerer LED-Signalgeber zur Verfügung steht. Besonders komfortabel ist jedoch die Ausstattung jedes LED-Signalgebers mit einem Programmierinterface, da dann die Programmierung quasi ständig und be- darfsgemäß, beispielsweise bei Wartungs- oder Reparaturarbeiten, erfolgen kann. Das Programmierinterface ermöglicht einen universellen Einsatz des LED-Signalgebers im Zusammenwirken mit jeder beliebigen Signalschaltung. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist gemäß
Anspruch 2 zusätzlich zum Programmierinterface ein Prüfinterface zum Auslesen von Parametern des LED-Signalgebers vorgesehen. Das Prüfinterface kann zur Überprüfung der wichtigsten oder aller programmierten Parameter sowie auch zusätzlicher Parameter des LED-Signalgebers, insbesondere am Abschluss des Herstellungsprozesses, dienen. Vorzugsweise werden relevante Parameter, die zur Überwachung der fehlerfreien Funktion des LED-Signalgebers geeignet sind, kontinuierlich ausgelesen und ausgewertet .
Die Parameter beziehen sich gemäß Anspruch 3 vorzugsweise auf LED-Ansteuerung und/oder Betriebsspannungswahl und/oder Kennlinienanpassung und/oder Überwachung. Im Einzelnen umfasst der Parameter bezüglich der LED-Ansteuerung gemäß Anspruch 4 eine Farbauswahl, die beispielsweise durch eine Farbmischung mittels Ansteuerung unterschiedlicher LEDs erfolgt. Dabei bestimmt die Programmierfunktion vorzugsweise nicht nur die einzelnen Farborte für den LED-Signalge- ber, sondern auch die Farbauswahl für jeden konkreten Signa- lisierungsfall .
Der Parameter bezüglich der Betriebsspannungswahl betrifft gemäß Anspruch 5 eine Betriebsspannungshöhe bei Wechselspan- nung und/oder Gleichspannung und/oder pulsierender Gleichspannung. Auf diese Weise können LED-Signalgeber, die mit unterschiedlichen Betriebsspannungen angesteuert werden können, auf einfache Weise an die jeweiligen Randbedingungen ange- passt werden.
Gemäß Anspruch 6 ist vorgesehen, dass die Parameter bezüglich der Kennlinienanpassung eine arbeitspunktabhängige Stromaufnahme des LED-Signalgebers umfasst. Bei der Kennlinienanpassung werden weitere Strompfade zugeschaltet oder gesperrt, um die Gesamtstromaufnahme des LED-Signalgebers zu erhöhen oder zu verringern. Die Stromaufnahme entsprechend der freien oder gesperrten bypassartigen Strompfade wiederum bestimmt die Lage des Arbeitspunktes und somit die Kennlinie, nämlich die spannungsabhängige Lichtstärke.
Bezüglich der Überwachung sind gemäß Anspruch 7 als Parameter eine anliegende Spannung und/oder eine Stromaufnahme und/oder eine Lichtstärke zu messen. Die gemessenen Größen werden hinsichtlich folgender Zustände ausgewertet:
- ausgeschaltet,
- Nachtbetrieb,
- Tagbetrieb,
- Fehlerzustand hinsichtlich Lichtstärke,
- Fehlerzustand hinsichtlich Stromaufnahme,
- Undefinierter Zustand und
- Überspannung.
Bei Fehlerzustand, Undefinierter Zustand und Überspannung muss die Programmierung gemäß Anspruch 8 eine Routine zur Gewährleistung eines signaltechnisch sicheren Betriebszustandes sicherstellen. Beispielsweise kann es sinnvoll sein, bei ei- nem Signal, dessen grüner Lichtpunkt Fahrt bedeutet, die
Lichtstärke dieses Lichtpunktes bei erkanntem Fehlerzustand auszuschalten. Andererseits kann es sinnvoll sein, bei einem Signal, dessen roter Lichtpunkt Halt bedeutet, die Lichtstärke dieses Lichtpunktes bei einem erkannten Fehlerzustand zum Beispiel mit Taglichtstärke einzuschalten. Wie der Signalgeber sich im Fehlerzustand bei einem konkreten Anwendungsfall verhalten soll, ist eine zu programmierende Eigenschaft . Gemäß Anspruch 9 wirkt das Programmierinterface mit einer Funktionsgruppe zur Parametervorgabe zusammen. Diese Funktionsgruppe stellt sicher, dass die programmierten Parameter jeweils an die für die Einstellung des Parameters zuständige Baugruppe weitergegeben werden. Die Weitergabe der einzelnen Parameter von dem Programmierinterface an die zuständige Baugruppe ist aber auch auf direktem Wege, beispielsweise durch Vergabe von Empfängeradressen möglich.
Auch das Prüfinterface kann gemäß Anspruch 10 über eine Funktionsgruppe, nämlich zur Parameterprüfung, mit den Baugruppen, deren Parameter ausgelesen werden sollen oder aber mit diesen Baugruppen, insbesondere durch Nutzung einer Adressierung, direkt verbunden sein
Vorzugsweise besteht zwischen dem Programmierinterface und/oder dem Prüfinterface und einer Zentrale gemäß Anspruch 11 eine Kommunikationsverbindung. Um Manipulationen auszuschließen, ist eine Verschlüsselung sowie eine geeignete Adressierung dieser drahtlosen Kommunikationsfunksignale zu empfehlen. Möglich ist aber auch eine Kabelverbindung, zum Beispiel über ein Bussystem, zwischen dem Lichtsignal und der Zentrale .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 zu programmierende und zu überwachende Kennlinienabschnitte für einen LED-Signalgeber,
Figur 2 einen Informationsfluss für die Programmierung und
Figur 3 einen Informationsfluss für die Überwachung.
Figur 1 veranschaulicht den Zusammenhang zwischen Lichtstärke und Spannung sowie zwischen Strom und Spannung für einen LED- Signalgeber. Es ist ersichtlich, dass bestimmte Lichtstärke- beziehungsweise Stromfenster für Nachtbetrieb
Figure imgf000008_0005
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beziehungsweise
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sowie für den Tagbetrieb beziehungsweise durch zuge
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ordnete Spannungsbereiche und
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einzustellen sind, um die für den Nachtbetrieb und für den Tagbetrieb erforderliche Lichtstärke sicherzustellen. Die konkreten Arbeitspunkte für die einzelnen Kennlinienbereiche ergeben sich dabei wie folgt: · Ausgeschalteter Zustand: Lichtstärke „aus" bei
Figure imgf000008_0010
• Nachbetrieb : Lichtstärke „Nacht" bei
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Tagbetrieb: Lichtstärke „Tag" bei
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• Fehlerzustand hinsichtlich Lichtstärke bei
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Programmierung: Strom < oder Strom >
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Fehlerzustand hinsichtlich des Stromes bei
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Programmierung: Lichtstärke „aus" oder „Nacht" oder „Tag · Undefinierter Bereich bei
Figure imgf000008_0002
Programmierung :
Strom < oder Strom > und/oder
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000009_0002
Lichtstärke „aus" oder „Nacht" oder „Tag"
Überspannung bei U >
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Programmierung :
Strom < oder Strom > und/oder
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Figure imgf000009_0005
Lichtstärke „aus" oder „Nacht" oder „Tag"
Je nach Anforderung an den konkreten LED-Signalgeber müssen unter Umständen nicht alle Arbeitspunktbereiche programmiert und überwacht werden. Beispielsweise entfällt die Vorgabe für Nachtbetrieb, wenn der LED-Signalgeber nur die Betriebszu- stände Tagbetrieb und Ausschaltung benötigt.
Die Figuren 2 und 3 veranschaulichen schematisch die wichtigsten Baugruppen und Funktionsgruppen eines LED-Signalge- bers 1. Peripher ist der LED-Signalgeber 1 mit einem Programmierinterface 2, einem Prüfinterface 3 und Versorgungsan¬ schlüssen 4 verbunden. Interne Baugruppen sind eine LED-An- steuerung 5, eine Betriebsspannungswahl 6, eine Kennlinienanpassung 7 und eine Überwachung 8 sowie Funktionsgruppen zur Parametervorgabe 9 und zur Parameterprüfung 10.
Figur 2 zeigt die Funktionsweise der Programmierung über das Programmierinterface 2 für konkrete Anforderungen an den LED- Signalgeber 1. Es ist ersichtlich, dass die Parameter für die LED-Ansteuerung 5, beispielsweise die Farbauswahl, die Betriebsspannungswahl 6, beispielsweise Gleichstrom oder Wechselstrom und Spannungshöhe, die Kennlinienanpassung 7 und die Überwachung 8 von dem Programmierinterface 2 über die Parametervorgabe 9 an die entsprechenden Baugruppen verteilt wer- den. Die Funktionsgruppe Parametervorgabe 9 stellt sicher, dass die richtigen Parameter an die dafür zuständigen Baugruppen übergeben werden. Die Parametervorgabe 9 kann entfal- len, wenn das Programmierinterface die einzelnen Parameter adressengesteuert direkt übergibt.
Figur 3 zeigt den Informationsfluss quasi in umgekehrter Richtung für Prüfzwecke. Dazu werden die tatsächlichen Ist- Parameter von dem Prüfinterface 3 analog zum Programmierinterface 2 entweder über Adressen direkt oder über die Funktionsgruppe Parameterprüfung 10 ausgelesen. Auf diese Weise lässt sich feststellen, ob die Programmierung korrekt war und ob während des Betriebes Fehlerzustände verschiedenster Art auftreten .
Sind die Versorgungsanschlüsse 4 für die Signalgeberansteuerung vorgesehen, erfolgt die Prüfung nur unmittelbar nach der Programmierung oder im Rahmen einer Inspektion. Die sichere Funktion stellt der Signalgeber 1 durch seine Architektur selbst her.
Bei Signalgebern 1, die nicht über die Versorgungsanschlüsse 4 angesteuert werden, lassen sich die Parameter kontinuierlich überwachen. Außerdem lassen sich diverse weitere Informationen, zum Beispiel die Ist-Lichtstärke kontinuierlich oder bedarfsweise auslesen. Diese umfassendere Nutzung des Prüfinterfaces 3 ermöglicht eine einfachere Architektur des LED-Signalgebers 1, da Überwachungsfunktionen, zum Beispiel für die Lichtstärke, extern, beispielsweise von einem Stell¬ teil in einer Zentrale übernommen werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Lichtsignal, insbesondere für Eisenbahnsicherungsanlagen, mit einem LED-Signalgeber (1),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
ein Programmierinterface (2) zur Vorgabe von Parametern für den LED-Signalgeber (1) vorgesehen ist.
2. Lichtsignal nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
ein Prüfinterface (3) zum Auslesen von Parametern des LED- Signalgebers (1) vorgesehen ist.
3. Lichtsignal nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
Parameter bezüglich LED-Ansteuerung (5) und/oder Betriebsspannungswahl (6) und/oder Kennlinienanpassung (7) und/oder Überwachung (8) vorgesehen sind.
4. Lichtsignal nach Anspruch 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Parameter bezüglich de LED-Ansteuerung (5) eine Farbauswahl umfassen.
5. Lichtsignal nach Anspruch 3 oder 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Parameter bezüglich der Betriebsspannungswahl (6) eine Betriebsspannungshöhe bei Wechselspannung und/oder Gleichspannung und/oder pulsierender Gleichspannung umfassen.
6. Lichtsignal nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Parameter bezüglich der Kennlinienanpassung (7) eine ar- beitspunktabhängige Stromaufnahme des LED-Signalgebers (1) umfassen.
7. Lichtsignal nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Parameter bezüglich der Überwachung (8) eine anliegende Spannung und/oder eine Stromaufnahme und/oder eine Lichtstärke umfassen.
8. Lichtsignal nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Überwachung (8) im Fehlerfall eine vorgegebene Routine zur Gewährleistung eines signaltechnisch sicheren Betriebszustandes einleitet.
9. Lichtsignal nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Programmierinterface (2) mit einer Funktionsgruppe zur Parametervorgabe (9) zusammenwirkt.
10. Lichtsignal nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Prüfinterface (3) mit einer Funktionsgruppe zur Parameterprüfung (10) zusammenwirkt.
11. Lichtsignal nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Programmierinterface (2) und/oder das Prüfinterface (3) über eine drahtlose Kommunikatonsfunkschnittstelle mit einer Zentrale verbunden ist/sind.
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