DE2948384C2 - Sicherheitseinrichtung zur Geschwindigkeitsregelung für schienengebundene Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung zur Geschwindigkeitsregelung für schienengebundene Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Automatische Geschwindigkeitsregelsysteme für schienengebundene Fahrzeuge, die ein automatisches Fahren und Bremsen des Triebfahrzeuges ermöglichen, sind allgemein bekannt Diese Systeme sind in konventioneller Technik als verbindungsprogrammierte Schaltungen aufgebaut, wobei die Regelung und Überwachung in analoger Technik erfolgt Die verbindungsprogrammierte Technik hat in nachteiliger Weise einen hohen Schaltungsaufwand zur Folge.

Es ist auch bekannt, auf schienengebundenen Fahrzeugen speicherprogrammierte Einrichtungen (Bordrechner) zur Fahrzeugsteuerung einzusetzen. Aus der DE-AS 27 01 924 ist eine Steuereinrichtung für spurgebundene Fahrzeuge bekannt, bei der zwei parallel arbeitende Bordrechner vorgesehen sind. Die Bordrechner werten Steuerbefehle einer Zentrale aus und stellen Meldungen zur Zentrale zusammen, wobei die Ergebnisse der beiden Bordrechner einer Vergleichseinrichtung auf dem Fahrzeug zugeführt werden. Wenn die Ergebnisse der beiden Rechner nicht übereinstimmen, wird eine Sendung von Daten zur Zentrale gesperrt und eine Notbremsung eingeleitet.

Eine ähnliche Einrichtung ist aus der DE-AS 27 01 925 bekannt, wobei jedoch die beiden Bordrechner der Fahrzeuge aus je zwei Einzelrechnern bestehen, die alle Ergebnisse getrennt erarbeiten und miteinander vergleichen. Mit Hilfe einer Umschaltlogik kann durch die Zentrale eine Umschaltung von einem Bordrechner auf einen anderen Bordrechner vorgenommen werden.

Auch diese Einrichtung dient nicht zur automatischen Geschwindigkeitsregelung.

Ausgehend von dem aus der DE-AS 27 01 924 bekannten Stand der Technik auf dem Gebiet der Fahrzeugsteuerungen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitseinrichtung zur Geschwindigkeitsregelung für schienengebundene Fahrzeuge anzugeben, die ein Höchstmaß an Sicherheit für das automatische Fahr- und Bremssystem des Triebfahrzeuges gewährleistet durch Einbezug der Überwachung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs der Funktionsfähigkeit der Sicherheitseinrichtung selbst und der Spannungsversorgung der Peripheriegeräte.

Diese Aufgabe wird durch eine Sicherheitseinrichtung mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile bestehen insbesondere im speicherprogrammierten Aufbau des Systems. Es ermöglicht ein schnelles Erkennen von Einfech-Fehlern, es reagiert beim Auftreten von Fehlern immer zur sicheren Seite und löst dabei eine optische oder akustische Störmeldung sowie Konsequenzen in der Fahrsteuerung des Triebfahrzeuges aus.
Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Un-

teransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert

Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild des Sicherheitssystems zur Geschwindigkeitsregelung,

F i g. 2 einen Initialisierungsverlauf des Systems.

In Fig. 1 ist ein Prinzip-Schaltbild des Sicherheitssystems zur Geschwindigkeitsregelung für schienengebundene Fahrzeuge dargestellt Um die Sicherheit zu erhöhen, ist das System zweikanalig ausgeführt Das System weist zwei Rechner 1 und 2 auf, beispielsweise realisiert mittels zweier Mikroprozessoren. Rechner 1 übernimmt dabei die Regelung des Triebfahrzeuges und die Überwachung der Geschwindigkeit des Zuges mit Hilfe eines mathematischen Modells, das das erwartete Fahrverhalten des Triebfahrzeuges simuliert Rechner 2 überwacht lediglich die Geschwindigkeit des Zuges mit Hilfe eines mathematischen Modelles. Beide Modelle sind identisch. Die Modelleingabegrößen, wie gemessene Istgeschwindigkeiten ν«, ι bzw. V*,2, vorgebene Sollgeschwindigkeiten V_soiii bzw. V_so;/2 werden jedem Rechner 1 bzw. 2 über eigene Meßaufnehmer unabhängig voneinander eingegeben. Ferner werden den Rechnern 1 und 2 die Bremsart sowie dem Rechner 1 weitere Meßgrößen zur Regelung (wie z. B. Bremskraftistwerte) eingegeben. Unter Bremsart wird verstanden, ob ein Personenzug oder ein Güterzug gebremst werden soll.

Die Regelung des Triebfahrzeuges erfolgt über ausgangsseitige Stellgrößen des Rechners 1. Die Rechner 1 und 2 berechnen unabhängig voneinander und mit Hilfe des mathematischen Modells die aktuellen Istgeschwindigkeiten Vis, u V,s, 2 in Abhängigkeit der eingegebenen Sollgeschwindigkeiten, Istgeschwindigkeiten und Bremsarten. Im Beharrungszustand des Triebfahrzeuges werden sich dabei Sollgeschwindigkeit, errechnete Istgeschwindigkeit und gemessene Istgeschwindigkeit entsprechen. Bei einer Sollwertänderung weichen dage gen Geschwindigkeitssollwert und gemessene Istgeschwindigkeit wegen der Regelkreisdynamik des Systems voneinander ab. So wird bei einer Bremsvorgabe eine Istgeschwindigkeit gemäß eines vorgegebenen Fahrzeug-Modelles simuliert (= berechnete Istgeschwindigkeit).

Das Fahrverhalten des Triebfahrzeuges, die von den beiden Rechnern 1 und 2 berechneten aktuellen Ist-Geschwindigkeiten, sowie die Spannungsversorgung der Peripherie-Geräte, wie z. B. der Ein/Ausgabe-Einheiten werden von drei Betragsüberwachungseinhsiten 3, 4, 5 unabhängig voneinander überwacht.

Die Betrags-Überwachungseinheiten 3, 4, 5 vergleichen dabei je zwei analoge, ihnen eingangsseitig zugeführte Signale. Oberschreitet die Differenz der beiden Signale die eingestellte Toleranzschwelle, so tinterdrükken die Einheiten einen eingangsseitig an ihnsn liegenden Prüfimpuls.

Dip Retrags-Überwachungseinheit 3 vergleicht die berechnete Ist-Geschwindigkeit V*,_sl2 des Rechners 2 mit der dem Rechner 2 eingegebenen gemessenen Ist-Geschwindigkeit V,j, 2, d. h. das Fahrverhalten des Triebfahrzeuges wird überwacht.

Die Betrags-Überwachungseinheit 4 vergleicht die berechnete Ist-Geschwindigkeit V*i_sn des Rechners 1 mit der berechneten Ist-Geschwindigkeit V*i_s,2 des Rechners 2, d. h. es wird die störungsfreie Funktion der beiden Rechnersysteme und die korrekte Übertragung der Eingabegrößen kontrolliert.

Die Betrags-Überwachungseinheit 5 kontrolliert die ± f/v-Spannungsversorgung der Penpheriegeräte.

Die Betrags-Überwachungseinheiten 3, 4, 5 sind in Serie geschaltet und ein an der ersten Betrags-Überwachungseinheit anstehender Prüfimpuls Φ? kann diese Serienschaltung nur dann durchlaufen, wenn alle drei Einheiten 3, 4, 5 durchgeschaltet sind. Der PrüFimpuls Φ2 wird dabei nach Durchlaufen der Serienschaltung durch Abschalteinheiten 6 und 7 überprüft

Bei Ausbleiben des Prüfimpulses Φ2 geben die Abschalteinheiten 6,7 die Meldung »Störung« aus. Daraus ergeben sich Konsequenzen in der starlcstromseitigen Steuerung des Triebfahrzeuges.

Beide Rechnersysteme werden von einer Spannungsquelle versorgt. Um bei defekter Spannungsversorgung sicherzustellen, daß die Störung erkannt und gemeldet wird, generiert der Rechner 1 einen Prüfimpuls Φ\. Rechner 2 tastet den Impuls Φ\ ab und generiert in Abhängigkeit von Φ\ den Prüfimpuls Φι- Prüfimpuls Φι durchläuft die Betrags-Überwachungseinheiten 3, 4, 5 (wie bereits erwähnt) und gelangt an die beiden Eingangskanäle der Abschalteinheiten 6 und 7.

Bei Initialisierung und Zurücksetzen (Reset) wird eine Überprüfung der Abschalteinheiten 6, 7 und des Störsignals veranlaßt, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Unter Initialisierung wird dabei jedes Einschalten der automatischen Fahr- und Bremsanlage des Triebfahrzeuges verstanden, d. h. jedes Einschalten hat automatisch eine Überprüfung des Sicherheitssystems zur Folge. Zur Überprüfung wird das System dabei in den Zustand »Störung« versetzt.

Rechner 1 setzt zum Zeitpunkt f = 7/ = Initialisierung über das Signal /?i (Reset 1) die Abschalteinheit 6 in den Zustand »Störung«, d. h. Abschalteinheit 6 gibt ein Störsignal S\ ab (Si = Störung, ~S\ = keine Störung). Rechner 2 seut über das Signal R2 (Reset 2) die Abschalteinheit 7 in den Zustand »Störung«, d. h. Abschalteinheit 7 gibt ein Störsignal Si ab (S2 = Störung, S2 =_k_eine Störung). Rechner 1 kontrolliert das Störsignal 3ζ der Abschalteinheit 7 und generiert bei korrekter Störungsmeldung der Abschalteinheit 7 den Prüfimpuls Φ\ (Linienzüge A-B und L-B in Fig. 2). Rechner 2 kontrolliert das Störsignal Si der Abschalteinheit 6 und gibt bei korrekter Störungsmeldung der Abschalteinheit 6 den Prüfimpuls Φ\ als Prüfimpuls Φ2 an die Betragsüberwachung weiter ( Linienzüge F-G und E-G und J-Kin Fig. 2).

Nachdem die Prüfung in beiden Systemen erfolgreich durchgeführt worden ist, erlöscht die Störungsmeldung Si, S2, falls die nachgeschalteten Betrags-Überwachungseinheiten ungehindert vom Prüfimpuls Φ2 passiert werden und die Prüfimpulse werden freigegeben (Linienzüge C-Dund /-/—/sowie r = Tr = Freigabe in Fig. 2).
Erkennt ein Rechnersystem 1, 2 bei der Überprüfung der Störsignale Si, S2 einen falschen Pegel, wird durch das Ausbleiben des Prüfimpulses Φ2 das System im Zustand »Störung« gehalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Sicherheitseinrichtung zur Geschwindigkeitsregelung für schienengebundene Fahrzeuge, in dem zwei Rectifier vorgesehen sind, deren unabhängig voneinander ermittelte Ergebnisse zur Erhöhung der Sicherheit miteinander verglichen werden, d a durch gekennzeichnet, daß ihnen jeweils unabhängig voneinander gemessene Ist-Geschwindigkeiten (Viau V_is,₂), Sollgeschwindigkeiten CV₅₀;;,, V_som) und Bremsart vorgegeben werden, daß sie jeweils ein zur Überwachung der Geschv/mdigkeit und zum Errechnen der aktuellen Ist-Geschwindigkeit (V*_a,h V₅; 2) dienendes mathematisches Modell aufweisen und von denen der erste Rechner (1) zusätzlich die Geschwindigkeit des Fahrzeuges regelt daß der erste Rechner (1) erne Prüfimpulse (Φι) generiert, die der zweite Rechner (2) abtastet und abhängig davon seinerseits zweite Prüfimpulse (Φ₂) generiert und daß die zweiten Prüfimpulse (Φ₂) zwei Abschalteinheiten (6, 7) zugeleitet werden, die bei Ausbleiben der zweiten Prüfimpulse (Φ₂) zwei Störsignale (S\, 2ζ) abgeben, wobei das Ausbleiben der zweiten Prüfimpulse (Φ₂) abhängig gemacht wird sowohl vom Vergleich der im zweiten Rechner (2) berechneten Ist-Geschwindigkeit (V₁₅₁₂) mit der gemessenen, dem zweiten Rechner (2) zugeführten Ist-Geschwindigkeit (Van) als auch vom Vergleich der im ersten Rechner (1) berechneten Ist-Geschwindigkeit (V*„,\) mit der im zweiten Rechner (2) berechneten Ist-Geschwindigkeit (V*_m2) als auch von der ordnungsgemäßen Spannungsversorgung der Peripheriegeräte.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Initialisierung und Zurücksetzung des Systems die erste Abschalteinheit (6) durch ein Rücksetzsignal (R\) des ersten Rechners (1) sowie die zweite Abschalteinheit (7) durch ein Rücksetzsignal (R₂) des zweiten Rechners (2) in den Zustand »Störung« gebracht werden, daß das erste Störsignal (Si) der ersten Abschalleinheit (6) den zweiten Rechner (2) sowie das zweite Störsignal (S₂) der zweiten Abschalteinheit (7) dem ersten Rechner (1) zugeleitet werden und daß bei korrekter Störungsmeldung der erste Rechner (1) einen ersten Prüfimpuls (Φ\) an den zweiten Rechner (2) sowie der zweite Rechner (2) einen zweiten Prüfimpuls (Φ2) an die Abschalteinheiten (6,7) abgeben.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom zweiten Rechner (2) generierten zweiten Prüfimpulse (Φ₂) über mindestens eine, zwei Eingangssignale vergleichende Betrags-Überwachungseinheit (3, 4, 5) geleitet werden, die die zweiten Prüfimpulse (Φ₂) dann unterdrückt, wenn die Differenz der beiden Signale einen einstellbaren Schweüwert überschreitet.

4. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Betrags-Überwachungseinheit (3) die mit Hilfe des mathematischen Modells im zweiten Rechner (2) berechnete Ist-Geschwindigkeit (V₁₅J₂) mit der gemessenen dem zweiten Rechner (2) zugeführten Ist-Geschwindigkeit (Visa) vergleicht.

5. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Betrags-Überwachungseinheit (4) die mit Hilfe des mathematischen Modells im ersten Rechner (1) berechnete Ist-Geschwindigkeit (V₅,1) mit der im zweiten Rechner (2) berechneten Ist-Geschwindigkeit (V/5,2) vergleicht.

6. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Betrags-Überwachungseinheit (5) die Spannungsversorgungen (± U_x) der Peripheriegeräte überwacht.