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Verkehrssignalanlage zur zentralen Steuerung der an verschiedenen
Kreuzungen aufgestellten Signalgeber mittels über eine allen Kreuzungen gemeinsame
Fernleitung gegebener Impulse Die Erfindung bezieht sich auf eine Verkehrssignalanlage
zur zentralen Steuerung der an verschiedenen Kreuzungen aufgestellten Signalgeber
unter Verwendung von auf Gleichlauf überprüf- und auf Gleichstand einstellbaren
Schrittschaltsystemen, die durch über eine allen Kreuzungen gemeinsame Fernleitung
gegebene Impulse steuerbar sind. Bei zentral ger steuerten Verkehrssignalanlagen
sollen die einzelnen Kreuzungen möglichst nur über eine einzige Leitung von der
Zentrale mit geringem gerätemäßigem Aufwand auf der Geber- und Empfängerseite steuerbar
sein, trotzdem sollen aber alle Schaltbefehle richtig an die einzelnen Kreuzungen
übermittelt werden. Bekannte LUbertragungssysteme verwenden dafür schon Schrittschaltsysteme
an den einzelnen Empfangsstellen und schalten diese durch eine Anzahl Impulse von
der Zentrale entsprechend den an den Kreuzungen auszuführenden Schaltbefehlen fort.
Dabei entstehen aber leicht Übermittlungsfehler, weil schon bei Ausfall eines Impulses
an einer Kreuzung das zugehörige Schrittschaltsystem falsch eingestellt wird. Deshalb
verwendet man für solche Übertragungseinrichtungen, bei denen die Steuerbefehle
mit Hilfe von Impulsen an Schrittschaltsysteme übertragen werden, schon besondere
Sicherheitseinrichtungen, welche nur die Ausführung der richtig übertragenen Impulsbefehle
zulassen. Bei einem Synchronwählerverfahren werden durch einen ersten Impuls ein
nach dem Start-Stopp-Prinzip arbeitender Synchronmotor und in Verbindung damit ein
Schrittschaltsystem gestartet und anschließend durch weitere Impulse die unterschiedlichen
Befehle eingestellt. Schließlich wird durch einen letzten Impuls über den letzten
Kontakt des Schrittschaltsystems der Synchronlauf der Befehlsgeber und Befehlsempfänger
überwacht. Dabei ist jedoch keine Übermittlung der ordnungsgemäßen Befehlsübertragung
von den Empfangsstellen an die Geberstelle vorgesehen, und weiterhin können damit
nicht gleichzeitig mehrere Empfangsstellen richtig eingestellt und überwacht werden.
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Ein anderes System verwendet Impulsreihen konstanter Impulszahl, und
die Befehle werden durch größere Pausen (Befehlspausen) zwischen zwei Impulsen übermittelt.
So wird beispielsweise durch eine Befehlspause während der ersten zehn Impulse eines
von zehn Gruppenrelais erregt und durch eine zweite Befehlspause nach dem zehnten
Impuls der ordnungsgemäße Ablauf der Empfangseinrichtung überwacht. Gleichzeitig
mit dem Ansprechen eines der Gruppenrelais kann durch hintereinandergeschaltete
Kontakte das Ansprechen weiterer Gruppenrelais verhindert werden. Durch eine dritte
Impulspause nach dem elften bis dreiunddreißigsten Impuls kann dann der eigentliche
Kommandobefehl eingestellt werden, wobei die zwei nunmehr synchron laufenden Zähl-
und Kommando-Schrittschaltsysteme in Verbindung mit Prüfrelais verhindern, daß durch
falsch ankommende Impulspausen falsche Kommandobefehle übertragen werden. Schließlich
wird durch eine vierte Impulspause, z. B. nach dem vierunddreißigsten Impuls, der
richtige Ablauf der gesamten Impulsreihe überwacht. In beiden Anlagen wird also
die Zeit als Kriterium für die richtige Befehlsübertragung mit verwendet. Durch
die dafür erforderlichen Zeitglieder werden die Anlagen gerätemäßig aufwendig, und
weiterhin können sich dadurch wiederum Fehler einschleichen. Weiterhin sind auch
noch Anlagen mit Schrittschaltsystemen bekannt, die durch einen Synchronisierimpuls,
der jeweils in einer bestimmten Stellung der Schrittschaltsysteme gegeben wird,
überprüfen, ob dann auch tatsächlich Gleichstand aller Schrittschaltsysteme besteht
und durch Anhalten der vorausgeeilten Schrittschaltsysteme den Synchronismus aller
Systeme erzwingen.
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Bei allen diesen bekannten Einrichtungen besteht also keine Sicherheit,
daß alle Schrittschaltsysteme durch jeden einzelnen Impuls gleichzeitig gemeinsam
fortgeschaltet werden und jedes Abweichen vom Synchronismus nach jeder Impulsgabe
sofort an die Zentrale gemeldet wird, die dann sofort daraus ihre Schlußfolgerungen
ziehen kann und gegebenenfalls die Anlage abschaltet, während sie den nächstfolgenden
Impuls erst nach Meldung der Synchronstellung aller an den Kreuzungen angeordneten
Schrittschaltsysteme gibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine mit Steuerimpulsen und Schrittschaltsystemen über nur eine einzige Steuerleitung
arbeitende Befehlsübertragungseinrichtung zu schaffen, die die oben genannten Nachteile
vermeidet und bei geringem gerätemäßigem Aufwand sicherstellt, daß tatsächlich alle
Schrittschaltsysteme an den Kreuzungen während ihres ganzen Ablaufs die richtige
den gegebenen Impulsen entsprechende Schaltstellung einnehmen. Erfindungsgemäß wird
dies dadurch erreicht, daß in den Leitungsweg eines jeden Schrittschaltsystems (Schrittschaltempfängers)
der verschiedenen Kreuzungen jeweils wahlweise ein hoch- oder niederohmiger Widerstand
über die einzelnen Schaltschritte der Schrittschaltsysteme einschaltbar ist, wobei
die Fortschaltimpulse in Verbindung mit dem hochohmigen Widerstand die Weiterschaltung
des entsprechenden Schrittschaltempfängers bewirken und durch die dann erreichte
Schrittstellung jeweils vom Schrittschaltempfänger der niederohmige Widerstand angeschaltet
wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann in der Zentrale ein Überwachungsrelais
für alle Empfänger an den einzelnen Kreuzungen vorgesehen sein, das den nur bei
Synchronstellung aller Schrittschaltsysteme (Schrittschaltempfänger) vorhandenen
niederohmigen Widerstand des Leitungsweges prüft und das Prüfungsergebnis in Form
eines Schaltbefehles für den Impulsgeber in der Zentrale auswertet. Nach jedem Impuls
wird also die zunächst hochohmige Leitung niederohmig und meldet damit der Zentrale,
daß sämtliche Schrittschaltsysteme den Fortschaltimpuls ausgeführt haben, und erst
dann wird über die nunmehr wiederum hochohmig gewordene Leitung der nächstfolgende
Fortschaltimpuls vom Impulsgeber der Zentrale auf die Leitung gegeben. Solange also
bei irgendeinem Empfänger der niederohmige Widerstand vom Schrittschaltsystem noch
nicht eingeschaltet worden ist, wenn also ein Schrittschaltempfänger den von der
Zentrale befohlenen Schritt noch nicht ausgeführt hat, erhält das überwachungsrelais
nicht genügend Strom, um ansprechen zu können. Zweckmäßigerweise ist irr der Zentrale
als Impulsgeber für die an die Kreuzungen zu gebenden Steuerimpulse ein Schrittschaltgeber
vorgesehen, der den jeweilig nächsten Schritt nur dann ausführt, wenn das Überwachungsrelais
die Synchronstellung aller Schrittschaltsysteme (Schrittschaltgeber und Schrittschaltempfänger)
bestätigt, wobei die die Anzahl der zu gebenden Steuerimpulse bestimmende Schrittzahl
des Schrittschaltgebers durch einen Kommandogeber festlegbar sein kann.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß zur Stellungsüberwachung
des Schrittschaltgebers allen Schrittschaltempfängern Vergleichsrelais zugeordnet
sind, die nach Einstellung des Schrittschaltgebers auf einen neuen Schritt jeweils
Spannung erhalten und dadurch die Weiterschaltung der zugeordneten Schrittschaltempfänger
vornehmen, während diese Relais bei Synchronstellung der Schrittschaltsysteme kurzgeschlossen
sind.
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Um an Leitungen zu sparen, kann man die vom Schrittschaltgeber durchzuführende
Steuerung der Schrittschaltempfänger durch Impulse wechselnder Polarität vornehmen.
In der Praxis wird man dazu am einfachsten eine im Mittelpunkt geerdete Batterie
verwenden, die wahlweise entsprechend der gewünschten Polung einschaltbar ist. Um
den Kurzschluß der Vergleichsrelais in der gewünschten Weise herbeizuführen, werden
auf der Empfangsseite Richtleiter vorgesehen, die entsprechend der Stellung des
Schrittschaltempfängers und entsprechend der durch den Schrittschaltgeber festgelegten
Polarität des Geberimpulses bei Synchronstellung der Schrittschalter wirksam sind.
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Um zu erreichen, daß die gegebenen Befehle erst dann ausgelöst werden,
wenn Koinzidenz zwischen dem gegebenen Kommando und der richtigen RückmeIdung vorhanden
ist, kann man jedem Empfänger ein Kontrollrelais zuordnen und diese Relais mit einem
in der Geberstelle vorgesehenen gemeinsamen Melderelais elektrisch in Reihe schalten.
Der Ansprechwert des Melderelais wird dabei derart bemessen, daß dieses erst anspricht,
wenn die in einer getrennten Rückmeldeleitung liegenden Kontrollrelais kurzgeschlossen
sind. Der Kurzschluß wird nämlich erst dann durchgeführt, wenn in den Empfangsstellen
der Befehl ausgeführt ist und die Schrittschaltempfänger wieder ihre Ruhestellung
einnehmen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus nachstehender
Beschreibung eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels, wobei mit G
die Geberstelle bezeichnet ist, die bei Verkehrssignalanlagen der Zentrale entspricht.
An den Geber G sind über die Fernsteuerleitungen x und y die Empfänger angeschlossen,
die sich bei dem gewählten Beispiel an den einzelnen, von der Zentrale zu steuernden
Kreuzungen befinden. Der Einfachheit halber ist nur der Empfänger E 1 in
allen Einzelheiten dargestellt, der Empfänger En ist nur angedeutet. Eine
größere Zahl weiterer Empfänger könnte in die Verbindungsleitungen x' und y' eingeschaltet
werden. Diese besitzen dann den gleichen Aufbau, wie er im Zusammenhang mit der
Beschreibung des Empfängers E1 im einzelnen erläutert wird.
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Bei dem vorliegenden Beispiel wird angenommen, daß die Impulsreihen,
die einen bestimmten Befehl kennzeichnen, von dem Kommandogeber B 3 g ausgelöst
werden. Die Bezeichnung dieses Kommandogebers soll andeuten, daß gemäß vorliegender
Beschreibung der Befehl »3« übertragen werden soll. Bei Betätigung des Kommandogebers
werden dann bestimmte Kontaktsegmente sgI des Schrittschaltgebers SG an Spannung
gelegt, so daß das Kommandorelais K anspricht und damit über den
k 1-Kontakt die x-Ader auf die EmpfängerE1 und En
durchschaltet. Nach
dem Ansprechen des Kommandorelais K hält sich dieses über den k2-Kontakt, und zwar
über folgenden Stromlauf: 1. (+), ük, k2, Relais K, (-).
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Durch das Schließen des k 1-Kontaktes beim Geber G erhalten die Relais
J1 beim Empfänger E1 und Jn beim Empfänger En Spannung und sprechen ebenfalls
an. Dadurch wird der den Schrittschaltempfänger SE steuernde Kontakt
i 1 geschlossen, und dieses Schrittschaltwerk schaltet um einen Schritt weiter.
Der Schaltarm des Kontaktsegments se III hat dadurch von Stellung »0« auf
Stellung »1« geschaltet, und damit ist nunmehr ein Richtleiter R wirksam, der im
Gegensatz zu dem der Stellung »0« entgegengesetzt gepolt ist. Diese Polung des Richtleiters
bewirkt nun, daß beim Empfänger El das Vergleichsrelais J1 kurzgeschlossen wird.
Das gleiche gilt für
die übrigen angeschlossenen Empfänger, allerdings
nur dann, wenn der jeweilige Schrittschaltempfänger den befohlenen Schritt auch
ausgeführt hat.
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Wenn also alle Vergleichsrelais J kurzgeschlossen sind, so ist dies
ein Zeichen dafür, daß alle Schrittschaltempfänger die gleiche Stellung einnehmen.
Die Fernsteuerleitung x hat durch den Kurzschluß aller Vergleichsrelais J nunmehr
nur einen geringen Widerstand, so daß das Überwachungsrelais UK ansprechen kann.
Der diesem Relais zugeordnete Steuerkontakt ük legt nunmehr den Schrittschaltgeber
SG an Spannung und dreht damit um einen Schritt weiter. Durch das Umlegen des ük-Kontakts
wird zugleich das Kommandorelais K stromlos und fällt ab. Der Kontaktarm des Kontaktsegments
sgII, der vorher in der Nullstellung eine Verbindung zum Minuspol der in der Mitte
geerdeten Stromquelle U hergestellt hat, besitzt nunmehr eine Verbindung zum Pluspol.
Der durch die Stellung des Schaltarmes im Empfänger ausgewählte Richtleiter R wird
durch die Umpolung der Spannung U nunmehr lediglich in Sperrichtung belastet, was
bedeutet, daß der Kurzschluß zum Relais J1 bzw. Jn aufgehoben ist. Dadurch wird
das Ansprechen der Relais J1 bzw. Jn beim nächsten Schaltvorgang vorbereitet.
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Zugleich mit dem Ansprechen des VK-Relais wird über den ük-Kontakt
das K-Relais stromlos und fällt ab. Damit öffnet auch der die Fernsteuerleitung
x durchschaltende Kontakt k l. Nun erhält, bedingt durch die Stellung des
Kommandogebers B 3 g, das Kommandorelais K erneut über den Kontaktarm des Kontaktsegments
sgI Pluspotential und spricht wieder an. Das Relais hält sich wiederum über den
k2-Kontakt und schaltet über den k 1-Kontakt die Fernsteuerleitung auf die Empfänger.
Wie bereits beschrieben, spricht das Vergleichsrelais J 1 ebenso wie die übrigen
Vergleichsrelais der anderen Empfänger wieder an, da durch die Stellung des Kontaktarmes
der Richtleiter R nur in Sperrichtung wirksam ist. Durch das Ansprechen des Relais
J 1 wird wiederum der 11-Kontakt geschlossen, so daß der Schrittschaltempfänger
SE mit seinen Kontaktarmen wiederum einen Schaltschritt durchführt. Wie bereits
im einzelnen erläutert, führt dieser Schaltschritt wiederum dazu, daß der am Kontaktsegment
seIII angeschlossene Richtleiter das Vergleichsrelais J1 wieder kurzschließt und
dadurch eine Rückmeldung des stattgefundenen Schaltschrittes durch das überwachungsrelais
üK erfolgt. Auch hier bewirkt das Ansprechen des überwachungsrelais UK die Auslösung
eines ; neuen Antriebsimpulses auf den Schrittschaltgeber SG und damit auf
der Geberseite erneut die Umpolung der über das Kontaktsegment sgII wirksamen Spannung
U.
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Diese gegenseitige Steuerung von Schrittschaltgeber und Schrittschaltempfänger
wird so lange durchgeführt, bis der Schaltarm, bedingt durch die Stellung des Kommandogebers
B 3 g auf dem Kontaktsegment sgI, die Stellung erreicht hat, daß er an das K-Relais
kein Pluspotential mehr zu geben in der Lage ist. Hat also der Schrittschaltgeber
SG diejenige Stellung erreicht, welche dem eingespeicherten Kommando entspricht,
so wird über das Kontaktsegment sgIII Spannung an die zweite Fernsteuerleitung y
gelegt, wodurch das Relais V 1 im Empfänger E 1 bzw. V n im Empfänger
E n Strom erhält und diese ansprechen. Durch das Ansprechen des V 1-Relais
wird im Empfänger E 1 die Auslösung des gegebenen Kommandos erst wirksam, und zwar
geschieht dies über folgenden Stromweg: 2. (-I-), v l, Kontaktarm des Kontaktsegments
seII, Stellung »3« dieses Segments, Relais B 3, (-).
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Das Relais B 3, das sich über seinen Haltekontakt b 3 nunmehr
von selbst hält, bringt das Relais H 1
zum Ansprechen. Durch eine nicht besonders
dargestellte Rücklaufschaltung wird der Schrittschaltempfänger SE nunmehr
automatisch auf »0« gestellt, wodurch das H-Relais über seinen Haltekontakt h 1
und über einen Nullstellungskontakt des Schrittschaltempfängers SE Pluspotential
erhält. Die Null-; Stellung des Schrittschaltempfängers SE bewirkt ferner,
daß das Kontrollrelais V 1 kurzgeschlossen wird. Ist dieser Kurzschluß auch bei
den übrigen Empfängern durch Nullstellung des Schrittschaltempfängers durchgeführt,
so werden auch dort die entsprechenden Kontrollrelais, im Ausführungsbeispiel ist
nur noch das Relais V n dargestellt, ebenfalls kurzgeschlossen. Damit besitzt
der über das im Geber G für alle Empfänger gemeinsame Melderelais M geführte Leitungsweg
nur noch einen geringen Widerstand, so daß das Melderelais M anspricht und über
die Meldelampe L 1 die Ausführung des gegebenen Kommandos anzeigt.
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Die Sicherheit gegen eine fehlerhafte Kommandoübermittlung wird dadurch
erreicht, daß nur dann, wenn alle Schrittschaltempfänger jeweils die befohlene Stellung
eingenommen haben, d. h. der vorher vorhandene, durch den Richtleiter R bewirkte
Kurzschluß aufgehoben ist, das überwachungsrelais ÜK ansprechen kann. Wenn aber
das Relais ÜK seinen Kontakt ük nicht umlegt, so bleibt das K-Relais über seinen
Haltekontakt k 2 ständig erregt. Außerdem erhält der Schrittschaltgeber SG dann
kein Pluspotential, da der ük-Kontakt für diesen Stromweg dann dauernd geöffnet
ist. Um diesen Fehler in der Impulsübermittlung bzw. die fehlerhafte Ausführung
des gegebenen Kommandos am Ort des Gebers zu melden, besitzt das K-Relais noch einen
dritten Kontakt k3, der in Reihe mit einem Thermorelais Th geschaltet ist.
Der k3-Kontakt wird zwar auch bei normalem Ablauf der Steuervorgänge zu bestimmten
Zeitpunkten geschlossen; die Schließungszeit reicht aber nicht aus, um das Thermorelais
Th ansprechen zu lassen. Die Zeitkonstante dieses Relais ist nämlich derart gewählt,
daß sie erheblich über der normalerweise betriebsmäßigen Schließungszeit des Relais
K liegt. Das dauernde Schließen des Kommandorelais K, das also nur dann eintritt,
wenn einer der Empfänger nicht dem im Geber festgelegten Kommando folgt, wird dann
über den Kontakt th durch die Signallampe L 2 angezeigt.
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Im Störungsfall ist es nun erforderlich, den mit dem Schrittschaltgeber
nicht synchron stehenden Schrittschaltempfänger in die Ausgangsstellung, d. h. Nullstellung,
zurückzuschalten. Dazu wird von Hand der Schalter Trü betätigt und damit die Rückmeldeleitung
y mit dem entgegengesetzten Potential verbunden, das betriebsmäßig wirksam ist.
Zu diesem Zweck ist das Kontrollrelais V 1 durch einen Richtleiter Rv überbrückt,
während dem der Rückstellung dienenden Relais Rü 1 ein in Sperrichtung betriebener
Richtleiter Rrü parallel geschaltet ist. Durch die Parallelschaltung der Richtleiter
Rv bzw. Rrü zu den genannten Relais wird erreicht, daß bei der nun wirk-
Samen
Polung nur das Rückstellungsrelais Rü 1 anspricht. Die Weiterschaltung des Schrittschaltempfängers
erfolgt nun durch einen Taktgeber T, und zwar über den geschlossenen rü 1-Kontakt
und den Kontakt se 1I' des Schrittschaltempfängers. Die Weiterschaltung geschieht
so lange, bis die Nullstellung des Schrittschaltempfängers erreicht ist, also die
in der y-Leitung liegende Reihenschaltung der Relais V 1 und Rü 1 durch den
Kontakt se III' überbrückt wird. Erst dann spricht das Melderelais M an und
läßt über den m-Kontakt die Meldelampe L 1 im Geber aufleuchten. Dadurch wird angezeigt,
daß nunmehr alle Empfänger die Nullstellung erreicht haben, von der aus dann ein
neues Kommando gegeben werden kann.