DE3007960C2 - Elektronisches Stellwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Stellwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Stellwerk ist z.B. aus der DE-AS 33 187 bekannt. Die geographischen Bereiche sind hier — z. B. innerhalb eines Bahnhofs — parallel zur Hauptfahrrichtung angeordnet, um bei Ausfall eines Zentralmoduls — hier als Zentraleinheit bezeichnet —, der den zugehörigen geographischen Bereich außer Funktion setzt, Zugfahrten durch die Nachbarbereiche und damit ein Passieren des Stellbezirks zu ermöglichen. Zusätzlich ist in diesem bekannten Stellwerk eine Reserve-Zentraleinheit vorgesehen, die bei Ausfall einer Zentraleinheit diese ersetzt, wobei sie auf die in Speichereinrichtungen der ausgefallenen Zentraleinheit gespeicherten Daten zurückgreift. Neben den Zentraleinheiten enthält das bekannte Stellwerk für alle Fahrwegelemente aus der Spurplantechnik bekannte Elementgruppen, über die sowohl die Fahrwegelemente als auch die den Status der Steilwerksanlage wiedergebenden Darstellungselemente in den Anzeigeeinrichtungen angesteuert werden und in deren Speicherschaltmitteln der jeweilige Status der Stellwerksasilage signaltechnisch sicher gespeichert ist

In einem solchen Stellwerk sind gegenüber einem herkömmlichen Stellwerk Teile der bisher in Relaistechnik ausgeführten Baugruppen durch Rechnertechnik ersetzt Dies bedingt eine gewisse Kosteneinsparung und geringeren Raumbedarf. Auch die Geschwindigkeit der Datenverarbeitung wird erhöht

Dadurch, daß weiterhin Elementgruppen in herkömmlicher Technik verwendet werden, ist dieser Ersatz von Relaistechnik durch Elektronik jedoch nur unvollständig vollzogen und die Reduzierung von Kosten und Raumbedarf dementsprechend gering. Die große Zahl von Speicherschaltmitteln in den Elementgruppen sind wie bei herkömmlichen Stellwerken Träger der Sicherheit des Stellwerks und müssen durch eine umfangreiche Verdrahtung mit den Eingabeelementen der Bedieneinrichtung und den Fahrwegelemencen verbunden und zu Oberwachungs- und Verriegelungskreisen zusammengeschaltet werden.

In der eigenen älteren Anmeldung P 29 09 512.3 wurde bereits ein Spurplanstellwerk vorgeschlagen, welches anstelle von Elementgruppen mit einer großen Zahl von Signalrelais Spurbausteine mit Mehrrechnersystemen verwendet Die Rechner der Mehrrechnersysteme erarbeiten alle Ergebnisse parallel und unabhängig voneinander, wobei eine Freigabe eines Ergebnisses zur Weiterverarbeitung nur erfolgt wenn durch Vergleich festgestellt wurde, daß eine Mehrheit der Rechner zu diesem Ergebnis gelangt ist Die Spurbausteine können jeweils mehrere Elementfunktionen übernehmen. Sie werden erst nach Einbau im Stellwerk durch steckbare Programmspeicher auf bestimmte Elementfunktionen spezialisiert und durch Drahtverbindungen entsprechend der geographischen Lage der ihnen zugeordneten Fahrwegelemente in die Stellwerkelektronik eingefügt. Der Aufbau dieses Stellwerks nach streng geographischen Gesichtspunkten hat neben seinen Vorteilen — übersichtlicher Aufbau, dezentrale Technik, daher geringe Auswirkung von Störungen — den Nachteil, daß er für den Einsatz von Rechnern nicht optimal ist. Es wird im Vergleich zu nach anderen Prinzipien aufgebauten Stellwerken zu viel Speicherplatz und Rechenzeit benötigt.

Die technische Aufgabe eines elektronischen Stellwerks ist die Steuerung einer Eisenbahnanlage mit elektronischen Mitteln, wobei diese so eingesetzt werden daß signaltechnische Sicherheit und hohe Zuverlässigkeit mit möglichst geringem Aufwand erreicht wird.

Diese technische Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Das erfindungsgemäße Stellwerk hat gegenüber dem in der DE-AS 24 33 187 beschriebenen Stellwerk vor allem den Vorteil, daß infolge der Verwendung von Mehrrechnersystemen auch ohne elektromechanische Speicherschaltmittel signaltechnische Sicherheit erreicht wird. Die Aufteilung des Stellbezirks in kleinere geographische Teilstellbereiche ist hier unabhängig von deren Anordnung. Ihre Größe wird so begrenzt, daß in den zugeordneten Zentralmodulen Mikrorechner ver-

wendet werden können. Durch die Überlappung der Teilstellbereiche ist sichergestellt, daß ein Ausfall eines Zentralmoduls nicht zu einer Betriebseinschränkung führt. Der gleichzeitige Ausfall mehrerer Zentralmodule führt nur dann zu einer Betriebseinschränkung, wenn dabei Module betroffen sind, die benachbarten Teilstellbereichen zugeordnet sind. Gegenüber der obengenannten älteren Anmeldung läßt die Abkehr vom reinen Spurplanprinzip hier eine bessere Speicherausnutzung — die Zulässigkeit von Stellhandlungen wird hier z. B. ₎₀ anhand von in Festwertspeichern einprogrammierten Verschlußtufeln geprüft — zu. Der augenblickliche Zustand der Fahrwegelemente wird hier nicht mehr an in den Elementgruppen angeordneten Speicherschaltmitteln, sondern an den Fahrwegelementen selbst abgegriffen. Diese geben hierzu auf Anforderung sichere Statusmeldungen ab. Damit kann der Informationsaustausch zwischen den Zentralmodulen und ihrer Peripherie rechnergerecht über einen Datenbus erfolgen, wobei die Information auch hinsichtlich ihrer Wichtigkeit geordnet und gegebenenfalls bevorzugt abgearbeitet werden kann. Bei größeren Stellwerksanlagen können auch getrennte Kommunikationsmodule zur Verwaltung zweier getrennter Datenbusse, die dem Informationsaustausch mit den Bedien- und Anzeigeeinrichtungen bzw. dem Informationsaustausch mit den Stellgliedern und Sensoren der Fahrwegelemente dienen, vorgesehen werden.

In Anspruch 3 ist eine Ausgestaltung der Erfindung beschrieben, bei der Störungen der Zentralmodule unabhängig vom Kommunikationsrechner schnell erkannt werden und eine sofortige Übernahme Jer Funktionen eines ausgefallenen Zentralmoduls durch einen anderen Zentralmodul ermöglicht wird.

Anhand zweier Zeichnungen sollen nun Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen elektronischen Stellwerks ausführlich beschrieben werden.

F i g. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines elektronischen Stellwerks mit einem Kommunikationsrechner.

F i g. 2 zeigt schematisch den Befehls- und Meldeweg zwischen Zentralmodul und Stellglied.

In Fig. 1 sind dargestellt drei Zentralmodule 1, 2, 3, welche über Datenbusse 10, 11 mit Stellgliedern 7 und Sensoren 8 in der Außenlage des Steilwerks und mit Bediengeräten 9 im Innenbereich verbunden sind. Beide Datenbusse werden von einem Kommunikationsrechner innerhalb eines Kommunikationsmoduls 4 verwaltet. Der Kommunikationsmodul ruft dabei Stellglieder und Sensoren in zyklischer Folge auf, Statusnteldungen über den Datenbus 10 an die Zentralmodule abzusetzen. In den Zyklus einbezogen sind auch die Bediengeräte 9 und, falls vorhanden, Zuglenkrechner 5 oder Steuerzentralen 6 für die Linienzugbeeinflussung. Die Statusmeldungen von der Außenanlage werden außer von dem Rechnersystem desjenigen Zentralmoduls dessen Teil-Stellbereich das die jeweilige Statusmeldung absetzende Stellglied oder ein entsprechender Sensor zugeordnet ist, auch von Anzeigeeinrichtungen 16 ausgewertet, die hierzu mit sicheren Mikrorechnersystemen ausgestattet sind. Über den Datenbus 11 geben die Rechnersysteme go der Zentralmodule Stellbefehle an die Stellglieder 7 sowie Steuerkommandos an Bediengeräte, Zuglenkrechner und steuerbare Sensoren aus. Auch die Steuerzentrale der Linienzugbeeinflussung ist über den Datenbus 11 ansprechbar.

Die Datenübertragung erfolgt dabei über den Kommunikationsrechner, jedoch nicht in zyklischer Folge wie auf dem Datenbus 10, sondern interruptgesteuert, d. h. jeder Modul, der eine Ausgabe zu machen hat, setzt eine Unterbrechungsanforderung (interrupt request) an den Kommunikationsrechner ab. Dieser verarbeitet die gesetzten Anforderungen nacheinander oder nach einer Prioritätsliste und veranlaßt die einzelnen Module zur Ausgabe jeweils eines Stellbefehls bzw. Steuerbefehls an den Kommunikationsrechner. Die hierbei empfangene Information wird seriell über den externen Teil des Datenbusses 11 zur Außenanlage übertragen. Die Datenübertragung erfolgt hierbei dann besonders sicher, wenn sie, wie im Zusammenhang mit F i g. 2 näher erläutert, zweikanalig vorgenommen wird.

Die Zentralmodule — es sind der Einfachheit halber lediglich drei dargestellt — sind über zusätzliche Datenverbindungen 13 mit den ihnen jeweils benachbarten Zentralmodulen verbunden. Über diese Datenverbindungen geben die Rechnersysteme der Zentralmodule Kontrollsignale aus, solange sie durch in kurzen Abständen durchgeführten gegenseitigen Vergleich feststellen, daß eine Mehrheit ihrer Rechner regelmäßig zu gleichen Verarbeitungsergebnissen gelangt. Fehlt das Kontrollsignal eines Zentralmoduls, so übernimmt einer der Nachbarmodule hilfsweise die Funktion des ausgefallenen Zentralmoduls, d. h. er steuert dann nicht nur die Fahrwegelemente der Stammzone des ihm zugeordneten Teilstellbereichs, sondern zusätzlich die Fahrwegelemente in dessen Erweiterungszone, soweit sie der Stammzone des Teilstellbereichs des ausgefallenen Zentralmoduls angehören. Gleichzeitig wird der Ausfall des Kontrollsignals von einer externen Überwachungsschaltung 14 bemerkt und eine entsprechende Störmeldung auf einem Störungsdrucker 15 ausgedruckt.

In F i g. 1 ist noch ein Datenbus 12 dargestellt, der die Zentralmodule mil dem Kommunikationsmodul verbindet. Dieser Datenbus dient zur Abwicklung einer Anfahrprozeduv für das Stellwerk, die z. B. nach einem Stromausfall erforderlich werden kann.

In Fig. 2 sind die Datenbusse 10 und 1! als Verbindung zwischen einem Zentralmodul 17 und einem Stellglied 32, welches einem Fahrwegelement 27 zugeordnet ist, dargestellt. Sie werden von einem im Kommunikationsmodul 4 angeordneten Kommunikationsrechner verwaltet. Der Zentralmodul enthält zwei Mikrorechner 18 und 19, welche alle Ergebnisse unabhängig voneinander erarbeiten und miteinander vergleichen und über eine nicht dargestellte Datenverbindung ein Kontrollsignal an andere Zentralmodule abgeben. Der Datenbus 11 dient in erster Linie zur Abgabe von Stellbefehlen des Zentralmoduls an das Stellglied 32. Hierzu geben beide Mikrorechner des Zentralmoduls hintereinander je ein Befehlstelegramm mit der Adresse des Stellglieds ab. Es ist dabei vorteilhaft, wenn die von den beiden Rechnern stammenden Telegramme dabei in zueinander antivalenter Form abgegeben werden. Eine erste Adresserkennungsschaltung 20 innerhalb des Stellgliedes erkennt alle für das Stellglied bestimmten Befehlstelegramme und gibt sie über eine Redundanzprüfschaltung 21 in der eine Prüfung auf Übertrsgungsfehler erfolgt, in zwei hintereinander angeordnete Speicher 22, 23 ein, welche mit einer Antivalenzprüfschaltung 24 verbunden sind. Stellt die Antivalenzprüfschaltung in den beiden Speichern 22,23 zwei zueinander antivalente Befehlstelegramme fest, so werden diese über Torschaltungen 25 einer Dekodierschaltung 26 zugeführt, welche den Stellbefehl dekodiert und das Fahrwegelement 27 betätigt. Die hierzu benötigte Energie wird einer für alle

Fahrwegelemente gemeinsamen Versorgungsleitung 28 entnommen. Eine signaltechnisch sichere Überwachung der Stellgliedfunktion wird durch Statusmeldungen ermöglicht, welche vom Stellglied über den Datenbus 10 an die Rechner aller jener Zentralmodule, in deren Teilstellbezirk das Stellglied liegt, abgegeben werden. Auch Bediengeräte 9 und Anzeigeeinrichtungen 16 sind an den Datenbus 10 angeschlossen und werten die Statusmeldungen aus. Das Stellglied 32 gibt eine Statusmeldung nur dann ab, wenn es dazu vom Kommunikationsrechner aufgefordert wird. Die Aufforderung, die z. B. aus der Adresse des Stellgliedes bestehen kann, wird durch eine zweite Adresserkennungsschaltung 29 aufgenommen und, sofern das Stellglied betroffen ist, an einen Taktgeber 30 weitergegeben, der daraufhin die Ausgabe einer Statusmeldung aus einem Ausgaberegister 31 veranlaßt. Die Statusmeldung besteht aus Sicherheitsgründen aus zwei in zueinander antivalenter Form ausgegebenen Datentelegrammen, welche die Adresse der zugeordneten Zentralmodule und die eigentliche Statusinformation enthalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Stellwerk mit mindestens einer Bedieneinrichtung und mehreren Zentralmodulen, welche je einem bestimmten geographischen Teil-Stellbereich des Stellbezirks zugeordnet und in der Lage sind, dessen Fahrwegelemente zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralmodule (1, 2, 3,17) bekannte signaltechnisch sicher arbeitende Mehrrechnersysteme enthalten und über Datenleitungen (10, 11) sowohl mit der Bedieneinrichtung (9) als auch mit den Fahrwegelementen (27) zugeordneten Stellgliedern (7) und Sensoren (8) verbunden sind, daß sich die den einzelnen Zentralmodulen zugeordneten Teilstellbereiche aus jeweils einer Stammzone und mindestens einer Erweiterungszone zusammensetzen, wobei die Erweiterungszone jeweils Stammzone eines anderen Zentralmoduls ist, und daß die Zentralmodule bei störungsfreiem Betrieb nur die Fahrwegelemente der Stammzone des ihnen zugeordneten Teilstellbereichs und nur hilfsweise auch die Fahrwegelemente von dessen Erweiterungszone steuern.

2. Elektronisches Stellwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kornmunikationsmodul (4) vorgesehen ist, der mit mindestens einem Rechnersystem ausgestattet ist und den Datenverkehr zwischen den Zentralmodulen und der Bedieneinrichtung einerseits, den Zentralmodulen und den Stellgliedern und Sensoren der jeweils zugeordneten Teilstellbereiche andererseits, organisiert

3. Elektronisches Stellwerk nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechner (18,19) der in den Zentralmodulen (1, 2, 3, 17) enthaltenen Mehrrechnersysteme in bekannter Weise alle Ergebnisse parallel erarbeiten und untereinander vergleichen, daß zusätzliche Datenverbindungen (13) zwischen den einzelnen Zentralmodulen bestehen, über welche diese Kontrollsignale austauschen solange alle oder eine Mehrheit der Rechner der enthaltenen Mehrrechnersysteme zu gleichen Ergebnissen gelangen, und daß bei Ausbleiben des Kontrollsignals eines Zentralmoduls die Steuerung der in der Stammzone des diesem zugeordneten Teilstellbereichs gelegenen Fahrwegelemente von einem Zentralmodul, in dessen Teilstellbereich die Stammzone des ausgefallenen Zentralmoduls liegt, hilfsweise übernommen wird.

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