CN1151940C

CN1151940C - 用于信号技术安全地控制和监视铁路用电器的装置

Info

Publication number: CN1151940C
Application number: CNB971048509A
Authority: CN
Inventors: 于尔根・克劳斯; 于尔根·克劳斯; ・迈耶; 乔基姆·迈耶
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 2004-06-02
Anticipated expiration: 2017-02-13
Also published as: DE19606894A1; DE19606894C2; RU2194646C2; CN1163211A

Abstract

一种用于信号技术安全地监控铁路用电器的装置，其中各用电器电流回路至少具有两个信号技术不安全的开关器。这些开关器由一计算机系统的独立通道进行控制，其中通过开关器的特定配置，保证了只有当计算机系统的两条计算机通道发出一致的接通指令时，才能实现流经用电器的电流回路。假若一个开关器不合时宜地接通，由于在故障情况下报警器信号偏离给定的图形，则计算机系统通过对报警器信号的评定即可识别出。

Description

用于信号技术安全地控制和监视铁路用电器的装置

技术领域

本发明涉及一种用于信号技术安全地控制和监视铁路用电器的装置。

背景技术

目前通常采用电子控制调节机构进行铁路交通的控制和监视(Signal+Draht 75(1983)11，第210-215页)。该电子控制调节机构根据铁路值班站长的要求，或应自动装置的激发向将行驶在路段上的列车发出行驶命令，提供相应的轨道、对轨道进行监视，并且在列车驶过后重新进路解锁。与继电器控制调节机构的情况相同，电子控制调节机构现场件(Feldelemente)的控制和监视装置是内部设备的组成部分。其中与在继电器控制调节机构的情况相同，对转辙器的控制和监视是通过采用继电器技术的安全转辙器电路实现的。转辙器控制和监视装置的信号技术可靠性是通过程序安全和对安全技术器件的采用实现的；程序安全是建立在以规定的间隔或者甚至是事件控制地对所有与控制和监视过程相联系的元器件进行检测的基础上。灯光信号控制的情况与转辙器控制的情况类似。在这里必要的可靠性也是通过对安全技术器件的采用和程序安全实现的。根据运行过程将对控制部分中的所有器件、通向灯光信号的馈线和信号灯进行检测。如果要求短于运行过程的检测周期，则也可以进行直至信号灯功能的检测。监视器和报警器的反应被传递给一个进行判定的计算机系统，该计算机系统通过额定值/实际值比较对信号进行分析判断，并作出相应反应。

即使是电子控制调节机构也与继电器控制调节机构的情况相同，迄今一直采用信号继电器进行通向用电器的芯线的通断控制。该继电器是专门为铁路信号技术领域研制的继电器，在该继电器中通过触点的相互刚性耦合保证了常闭触头和常开触头不会同时闭合。信号继电器的该特性是可靠的通过其它的随待监视的触点强制运动的其它电流回路中的继电器触点，对例如设置在控制电流回路中的信号继电器触点的触点位置进行监视的前提条件。这种信号继电器当然要比通用的控制继电器贵得多，甚至在后者结构可靠的情况下，也是如此。迄今这种控制继电器一直未能在对安全要求严格的铁路信号领域得到应用，这是因为不能保证一个由一个电路或一个计算机监视的触点的开关位置实际上与在安全相关的用电器电流回路中的该继电器的一个相应触点的开关位置一致。不能进行检测也是迄今对这种与安全相关的电流回路没有采用电子开关件，而是通常采用安全继电器的多个串联的触点或单个触点的原因。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于信号技术安全控制和监视铁路用的装置。该装置足以胜任专门用于铁路中与安全相关的控制，而不必采用专门为此研制的、被证明是可靠的信号继电器。对替代信号继电器的继电器/接触器仅根据电气工作条件、可靠性和费用进行选择。

本发明的目的是这样实现的，即采用一种用于信号技术安全地控制和监视铁路用电器的装置，具有如下特征：

a)每个用电器电流回路至少具有两个串联的、相互不受影响进行控制的、信号技术不安全的开关器，用于电流回路的断开/闭合，

b)两个开关器由一安全的计算机系统独立的计算机通道进行控制，

c)电流回路的每根芯线含有两个开关器中的一个开关器，

d)至少有一报警器，用于识别一个由流经用电器电源电流或检测电流衍生出的或由用电器至少间接连通的、取决于用电器的工作状态的检测电压，

e)一个不合时宜地闭合或断开的开关器相应于在正常工作时的开关位置情况下调整的检测电压，明显地改变该检测电压，

f)由安全计算机系统的两条计算机通道评定报警器的输出信号，并且计算机系统根据实时不希望出现的报警器输出信号，识别出至少一个开关器的不合时宜的断开/闭合。

附图说明

下面借助在附图中示出的实施例对本发明作进一步的说明。附图中：

图1为一灯光信号控制调节部分的局部示图；

图2为一转辙器控制调节部分的局部示图。

具体实施方式

在图中为便于观看，省略了对说明本发明不太必要的开关件的标记。

图1中示出的灯光信号LS备有一个容许信号灯LG和一个停车信号灯LR，这两个灯由一控制调节机构交替接通。为此，这两个信号灯通过图中示意表示的较长的馈线L1、L2与控制调节机构的内部设备连接。以已知的方式，由控制机构开始顺序调节的调节器S0和S1用于对信号灯进行通断控制。由一安全计算机系统实现该调节器的接通，该计算机系统与其它计算机系统共同构成控制调节机构。该计算机系统的一条通道控制一个调节器，并且另一条通道控制另一个调节器。在图1中用点线表示通道分隔；虚线则表示装置的各器件间的永久性电位分隔。

这两个调节器S0和S1与已有技术不同的是，它们不是带有强制运动的常开和常闭触点的信号继电器，而是带有非强制运动的转换触点S0/1和S0/2及S1/1的控制继电器。它们的机械设计应使单个的转换触点，当其被熔接在一个位置时，它在有关继电器转接时不再能换向；常闭触点保持闭合并且常开触点保持断开；这意味着，在出现故障时调节器触点中的一个被机械固定，而继电器的另一转接触点继续正常工作。即使在采用可靠的调节器的情况下，这种触点咬死在一个或另一个位置上的现象也是不可避免的；出现的故障将被显示出。

由于采用信号技术不安全的调节器S0、S1，所以不可能通过与触点S0/1、S0/2；S1/1配合的有关调节器的其它触点对调节器的正常工作状况进行可靠的监视。所以进行监视的计算机系统被指定用于监控实时接通的灯光信号电流回路中的调节器的开关位置，以实现对其功能的检测。此点目前是通过对电压的监视实现的，该电压是由测量过程中在实时监视的信号灯的电源回路内的测量电阻Rx上流动的电源电流形成的。该测量电压通过一光电耦合器OK3被加到一监视器U的窗鉴别器FD上，该鉴别器对实时测量电压进行判定，并把判定结果通过光电耦合器OK1继续传递给安全计算机系统的两条计算机通道上。计算机系统读入由窗鉴别器输送给其的信号，并且在出现故障情况下根据当前并不希望的信息信号的出现识别出至少一个开关器的不合时宜的断开/闭合。根据图1中显示停车信号的信号灯LR被接通时在灯电流回路中流动的电源电流，计算机系统借助由窗鉴别器传递给其的信息信号识别出，符合运行条件断开的调节器S0的两个常闭触点S01/1和S02/2和同样被断开的调节器S1的常闭触点S1/1实际上是闭合的。如果这些触点中的一个受故障影响停留在当时其它的开关位置，则流经停车信号灯的电流被中断，或测量电阻被短路，从而使窗鉴别器向计算机系统传递一个在此时并不希望出现的信息信号。进行判断的计算机系统在接通容许信号灯LG时，即可识别出，是否这些触点中的一个被咬死在所述位置上。为此计算机系统首先通过一条计算机通道促使调节器S0换向。如果其触点工作正常，则触点S0/2中断尚处于连通状态的停车信号灯LR的电源回路，而触点S0/1将触点S0/2换接；停车信号灯仍保持接通状态。但触点S0/1不仅跨接了触点S0/2，而且也把测量电阻Rx跨接，从而在仅接通调节器S0时窗鉴别器FD将检定出低于预定门限值，并将相应的信号传递给进行判定的计算机系统。同时，触点S0/1与触点S0/2配合将容许信号灯LG单极接通。如果此时受故障影响，由于芯线接触在通向显示容许信号的信号灯LG的芯线上被加有电压，这将会导致此后的电流在测量电阻Rx上产生一个压降，该压降通过窗鉴别器收集，并接着通告给计算机系统；计算机系统根据有关信息信号的不合时宜的出现，识别出故障的存在。两个调节器触点S0/1、S0/2中的一个的熔接后果与芯线接触时相同。例如当调节器触点S0/1被熔接在所述位置上，则熔接状态在接通调节器S0时被识别出，这是因为通过此后被换向的调节器触点S0/2流经容许信号灯LG的电流被中断，从而使窗鉴别器加给计算机系统一个在此时不希望出现的信息信号之故。当调节器触点S0/2熔接在所述位置上时，情况类似。在接通调节器S0时仅调节器触点S0/1换向。这阻碍了容许信号灯LG的连通，这是因为该触点接通的不是通向正常灯驶信号灯LG的连接，而是通向停车信号灯LR的连接。

调节器触点S1/1被熔接在一个或另一个位置上使得接通容许信号灯LG或断开停车信号灯LR是不可能的。窗鉴别器相应的反馈信号将向计算机系统通报出现的故障。

当调节器触点S0/1熔接在图1中未示出的位置时，该位置是其接通容许信号灯时到达的位置，则在断开容许信号灯后虽然可以点亮停车信号灯，但没有相应的监视信号，这是因为触点S0/1跨接在测量电阻Rx两端之故。如果调节器触点S0/2熔接在图1中未示出的位置，则容许信号显示仍被接通，而不是停车信号显示被接通。一相应的报警信号向计算机系统通报出现的故障，并阻止发出信号。

其实，向计算机系统传递的故障信号与在接通容许信号灯不久前对通向该信号灯的馈线与位于其它电位的线路的芯线接触检验时发出的信号相同，即向计算机系统发送一个实时不希望出现的状况信号。该状况信号与工作正常开关位置时产生的状况信号有明显的区别。

有益的方式是，分配给进行控制的计算机系统仅有有限数量的用电器。这样就能对用电器和/或与控制和监视过程有关的开关件周期地进行或事件控制地进行功能检验。计算机系统通过对监视信号的周期性读入和判定，识别出报警状态图中的每个转换是否正常或不正常。通过首先单极和接着才双极对用电器的接通，根据加在通向用电器馈线上的在给定状况上的电位，在用电器连通回路中的调节器闭合。因此可以对此进行监视，并因此开创了对这些调节器采用完全普通的信号继电器或接触器的可能。

监视断开触点(机械的或电子的)开关位置的另一种方案在于电源回路和监视回路的电耦合。接通触点在错误的开关位置时，此时不希望出现的电压将接到进行监视的报警器上，其中不希望出现的信号状况将向计算机通报存在故障。图2示出本发明的这种实施例；涉及的是本发明在转辙器中的应用，该转辙器以已知的方式由一交流电源通过四条芯线供电。每根芯线包含一个开关器H11/1、H21/1、H12/1或H22/1，该开关器系通用的控制继电器H11、H21、H12、H22的一个触点。每两个这些控制继电器串联在一起，而且共同接通和断开。接通是通过进行控制和监视的安全计算机系统的一条或另一条计算机通道实现的；断开是通过一个运行电流监视器LU实现的，该监视器可以检测是否到达扳动道岔的最终位置，并且在识别出扳动道岔的最终位置时中断分别串联的控制继电器的电源回路。控制继电器对两条计算机通道的分配，应使转辙器WA电机线圈W1至W3的电源回路始终通过开关器受由不同的计算机通道操作的控制继电器控制。转辙器在所述道岔的最终位置时，串联的线圈W1和W3仅通过开关器H11/1和H21/1接通，并且线圈W2仅仅通过开关器H12/1和H22/1接通；由不同的计算机通道对各自附属的控制继电器进行控制。在转辙器运行时链接的相电压加在线圈W1和W3或W3和W2上。两个控制电流回路流经开关器H12/1和H21/1或H11/1和H21/1；附属的控制继电器被分配给不同的计算机通道。当转辙器到达其新的扳动道岔的最终位置，但驱动触点尚未换接时，电机线圈在驱动触点接通后被断开前，通过开关器H11/1和H21/1对电机线圈W2和W3加电压，并且通过开关器H12/1和H21/1对线圈W1加电压。控制继电器的断开是通过运行电流监视器LU实现的，该监视器由驱动触点无流连接。甚至在旋转阶段也是通过开关器实现对驱动线圈馈电的，这些开关器由不同的计算机通道进行控制。

如果在接通转辙器时，一个或多个开关器不能闭合，则转辙器或者不能运行或者需要运行不能允许的过长时间。这两种情况由报警器识别出，并通报给计算机系统，对报警器下面还将加以说明。如果一个或多个开关器在断开转辙器时不断开，则报警器同样对此识别出，并通报给计算机系统。下面将对其作用方式详细说明。

两个报警器M1和M2用于监视转辙器，并且因此用于直接识别不合时宜断开或闭合的开关器。这两个报警器被设计成运算放大器，并且用于向两个计算机通道发出状况信号。每个报警器可以根据输送给其的输入电位发出两个不同的信号，其中报警器将一个信号作为第一位，并且另一个信号作为第二位插入发给配属的计算机通道的报警电报MK1或MK2内。两个报警器通过专用线路单极接地。其信号输入端通过活动桥式触点B5、B6、B1与两根通向转辙器的芯线连接。另两根通向转辙器的芯线通过活动桥式触点B3、B4与两个直流电压源U3、U4的进行电位控制的输出端连接，其中一根芯线与电压源U3的正极连接，并且另一根芯线与电压源U4的负极连接。两个直流电压源的其它触点通过专用线路接地。通过驱动触点AK1至AK4由两个直流电压源U3、U4提供的电位作为监视电位分别加到一个或另一个报警器M1、M2上。当转辙器在扳动道岔的最终位置时，正电位加在报警器M1的信号输入端，并且负电位加在报警器M2的信号输入端。转辙器在另一扳动通岔的最终位置时，负电位加在报警器M1的信号输入端，并且正电位加在报警器M2的信号输入端。在转辙器运行期间，计算机对由报警器M1、M2发出的报警信号不进行判定。为此运行电流监视器LU的计算机系统含有相应的状态信号，该状态信号例如可以插入到输送给两条计算机通道的报警电报MK1、MK2的第三位上。但也可以通过运行电流监视器的输出信号，将报警器转接到无效位置上，并且用此方法防止在转辙器运行期间对状态信号进行分析判断。

如果这时由于一个或多个与驱动线圈电源回路连接的开关器出现故障，在对转辙器断开时例如由于熔接保持闭合时，则至少在一个报警器上由失效的开关器接入有关控制芯线上的控制电压与输送给报警器的监视电位叠加。报警器则因此在输出端没有输出信号。此情况将被对报警电报进行判断的计算机系统认定为故障。

如果在接通转辙器时一个或多个调节器没有按正常情况闭合，例如由于它们的触点被熔接在静止位置上，则运行电流监视器还会在为转辙器运行规定的最大值之后将报警器转接到无效位置，并通报给计算机系统。由于没有预期的报警信号，因而计算机系统识别出存在故障。

因此可以可靠地识别出在两个开关位置可能出现的开关功能故障。鉴于此，就转辙器控制而言，这时就可以通过控制继电器接通和断开该转辙器，并且可以不采用迄今一直为此应用的昂贵的信号继电器。也可以采用电子开关件替代控制继电器，对电源线路进行通断控制，这是因为计算机系统同样也可以识别出其功能故障。

如果用电器的控制调节电压以及导出的监视电位的电压都在地电位上，则通过监视电位的短路即可可靠地识别出用电器的接地。

Claims

1.一种用于信号技术安全地控制和监视铁路用电器的装置，其特征在于：

a)每个用电器电流回路至少具有两个串联的、相互不受影响进行控制的、信号技术不安全的开关器(S0/1、S0/2、S1/1；H11/1、H21/1；H12/1、H22/1)，用于电流回路的断开/闭合，

c)电流回路的每根芯线含有两个开关器中的一个开关器，

d)至少有一报警器(FD；M1、M2)，用于识别一个由流经用电器(LG、LR；WA)电源电流或检测电流衍生出的或由用电器至少间接连通的、取决于用电器的工作状态的检测电压，

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：开关器由控制继电器(H11、H12；H21、H22)的触点构成。

3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：开关器是无触点开关的电子器件。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于：配属给每个计算机系统的用电器数量是有限的，从而使计算机系统除了对用电器进行控制外，还可以对用电器和/或与控制和/或监视过程有关的开关件进行周期的和/或事件控制的功能检测。

5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于：功能检测包括以时间先后的开关步骤对单个或多个用电器的首先单极和接着双极接通和当时被接通芯线的相应监视电位的读入和评定。

6.按照权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于：不管是用电器的控制电压，还是衍生出监视电位的单个电压/多个电压，都具有一个共同的基准电位。

7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于：基准电位是地电位。

8.按照权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于：至少在用电器(WA)可以交替地换接到两个可能的端位置中的一个处，备有两个用于采集监视电位的报警器(M1、M2)，以便对该端位置进行监视，该监视电位由独立的直流电压源(U3、U4)经由用电器控制的位置触点(AK1至AK4)加给报警器，这些独立的直流电压源也与报警器相同，其极性不同，但加在共同的基准电位上，并且其中其配置应使在用电器的一个端位置时由一个直流电压源(U3)开始，经至少一个位置触点(AK4)将正的监视电位(+)加到报警器(M1)上，并且由另一个直流电压源(U4)开始，经至少另一个位置触点(Ak1)将负的监视电位(-)加到另一个报警器(M2)上，而在用电器的另一端位置时情况正好相反。

9.按照权利要求8所述的装置，其特征在于：两个直流电压源(U3、U4)和两个报警器(M1、M2)分别通过两条单独线路加到共同的基准电位上。

10.按照权利要求8所述的装置，其特征在于：报警器是运算放大器。