DE3515962A1 - Anordnung zur signaltechnisch sicheren steuerung und ausfallueberwachung wechselstromgespeister doppelfadenlampen eines lichtsignals, insbesondere vorsignals in eisenbahnsignalanlagen - Google Patents

Description

• Anordnung zur signaltechnisch sicheren Steuerung und Aus-
• fallüberwachung wechselstromgespeister Doppelfadenlampen eines Lichtsignals, insbesondere Vorsignals in Eisenbahnsignalanlagen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur signaltechnisch sicheren Steuerung und Ausfallüberwachung der wechselstromgespeistenDoppelfcdenlampen eines Lichtsignals, wie es im Oberbegriff des Anspruchs näher definiert ist.
• Die bekannten derartigen Einrichtungen arbeiten mit sechsadrigen Signalleitungen zwischen Stellwerk und Signal und Signalrelaisschaltungen. Bei Fadenbrüchen wird automatisch von Haupt- auf Nebenfaden umgeschaltet und es ist auch erkennbar, daß ein Fehler vorliegt, jedoch nicht welcher. Für genauere Bestimmung ist ein Mehraufwand, auch an Leitungen, erforderlich. Durch die Verwendung von Signalrelaisschaltungen, die an sich nicht mehr in die ansonsten vollelek- tronischen Stellwerkskonzepte passen, ergibt sich darüber hinaus ein Kontaktverschleiß, ein höherer Leistungsverbrauch und auch ein größeres Gerätevolumen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, neben verschleißfreier Steuerung durch Leistungselektronik und geringerem Energieverbrauch zusätzlich auch eine gezielte Fehlerdiagnose zu erreichen, wobei adersparend und aderkompatibel ein weitgehendem Einsatz der Mikroprozessortechnik erfolgen soll.
• Diese Aufgabe wird für eine Anordnung der eingangs genannten Art gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
• Anhand der Figuren der Zeichnung und eines schematischen Avusführungsbeispieles wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert.
• Es zeigen: Fig. 1 ein Übersichtsbild einer Vorsignalsteuerung Fig. 2 das Prinzip der Signalansteuerung und Überwachung Fig. 3 eine detaillierte Schaltung nach der Erfindung Fig. 4 ein Rückmeldungs-Impulsdiagramm Fig. 5 und 6 Impulsdiagramme für defekte Hauptfäden Fig. 7 und 8 Impulsdiagramme für defekte Nebenfäden Fig. 1 zeigt ein Vorsignal 1 einer Außenanlage II. Beim Vorsignal kann es sich um ein Einfahr-Vorsignal, ein Ausfahr-Vorsignal, ein 7.ertralblock-Vorsignal oder einen Vorsignalwiederholer handeln. Die vier Signallampen des Vorsignals 1 tragen die Bezugszeichen gel, ge2, gnl, gen2. Sind wie hier dargestellt, die Signallampen gel und ge2 als Doppelphasen- lampen ausgeführt, werden, wie dargestellt, 12 Adern benötigt. Sie führen zum Schaltkasten 2, der am Mast 3 des Vorsignales 1 befestigt ist und normalerweise eine Relaissteuerung für Umsetzung, Steuerung, Überwachung enthält.
• Vom Schaltkasten 2 geht eine Signalleitung 4 mit 6 Adern ab. Die Signalleitung 4 (maximal 6,5 km Länge) führt zur Innenanlage I (Stellwerk) mit einem Stellwerksrechner 5, der die Signalbegriffe bildet. Die Schnittstellen sind gestrichelt angedeutet. Es gibt hier drei Signalbegriffe VrO, Vrl, Vr2.
• Darin bedeuten VrO = Zughalt erwarten = Signalbild gel/ge2 Vrl = Fahrt erwarten = gnl/gn2 Vr2 = Langsamfahrterwarten = gel/gn2.
• Die Steuerung und Versorgung solch eines alleinstehenden Vorsignales 1 erfolgt bekanntermaßen vom Stellwerk her (I) über die Signalleitung 4. Wenn keine Fahrinformation übertragen wird - so auch bei einer Störung - wird VrO = ge/ge angezeigt.
• Bei auftretendem Defekt darf kein höherwertiger Signalbegriff ausgegeben werden, d.h. die Signallampen müssen überwacht werden.
• Fig. 2 zeigt das Prinzip der Signalansteuerung und Überwachung. Mit I und II sind wieder Innen- (Stellwerk) und Außen anlage (Vorsignal) bezeichnet. In der Innenanlage I werden die erforderlichen Signalbegriffe durch den zweikanalig arbeitenden Rechner 5 sicher gebildet (Fahrwegelement-, Steuerungs- und Sicherungsrechner) und mittels eines elektronischen Signalschalters 6 wird je nach Signalbegriff über die Adern a, b oder c die Betriebsspannung R-Mp (220 V) zur Außenanlage II durchgeschaltet. Werden die Signalbegriffe Vrl oder Vr2 nicht ausgegeben, wird immer der Signalbegriff VrO = Zughalt erwarten durchgesteuert. Für diesen Signalbegriff fließt der Signal strom dabei über einen ÜberwacherÜl einer Überwacherstufe 7 und außerhalb der Innenanlage I über die Ader a zur Primärwicklung eines Übertragers 8.1 am Vorsignal 1 und über die gemeinsame Ader d wieder zurück.
• Weitere Überwacher Ü2, Ü3, Ü5 sind für die übrigen Adern b, c, e vorgesehen. Die Ader d (Mp) wird nicht überwacht.
• Die Überwacher geben ausgangsseitig Kontrollsignale El bis E5 aus, solange ein Signalstrom fließt. Diese werden auf getrennte Überwachungseingänge des zweikanaligen Stellwerksrechners 5 geführt und damit das Vorhandensein der Signalströme erfaßt. Sekundärseitig kann den Übertragern 8.1 bis 8.3 eine auf die entsprechende Lampenspannung (12 V) heruntertransformierte Signalspannung entnommen werden. Gleichzeitig erfolgt eine Potentialtrennung. Die Signallampe ge (nur eine Signallampe ist hier dargestellt) ist mit einem Haupt- (HF) und einem Nebenfaden (NF) ausgeführt, wie die gekreuzte Darstellung ausweist. Hat der Hauptfaden HF eine Unterbrechung, so erfolgt in der Außenanlage II selbsttätig die Umschaltung auf den Nebenfaden NF. Dazu wird der Fadenstrom von einem Hauptfadenüberwacher HÜ überwacht und bei festgestelltem Ausfall über den Nebenfadenschalter NS der Nebenfaden NF zugeschaltet. Alle störungsfreien und störungsbehafteten Vorgänge werden über den Übertrager 8.4 ausgekoppelt und dem Stellwerksrechner 5 in der Innen anlage I unter Stromfluß über Überwacher Üs übermittelt.
• Anhand der detaillierten Schaltung nach Fig. 3, ab Schnittstelle am Schaltkasten des Vorsignals 1, wird die Erfindung in Funktion beschrieben.
• Störungsfreier Schaltvorgang: Wird z.B. der Signalbegriff VrO durchgesteuert und der Übertrager 8.1 erhält Signalspannung, dann fließt ein Lampenstrom für den Signalbegriff VrO von der Sekundärwicklung über den Hauptfaden HF der Lampe ge2, den Überwacher Ül, den Relaiskontakt uml, den Haupftfaden HF von Lampe gel, den Überwacher Ü2 und zurück zur Sekundärwicklung. Mittels der in Reihe liegenden Abgleichwiderstände R1 bis R3 können die Lampenströme auf die erforderlichen Werte eingestellt werden. Mit H& ist noch eine Scheibenheizung für das Gelbsignal angedeutet. Mit dem Auftreten eines Stromes am Übertrager 8.1 wird für Steuerzwecke ein Teil sekundärseitig gleichgerichtet (V1) und es werden zwei Zeitglieder Z1 und Z2 angesteuert, von denen Z2 eine Einschaltverzögerung von ca. einer Sekunde aufweist. Zunächst ist Stromschalter S1 stromführend und der Nebenfaden NF von Signallampe ge2 brennt kurz (ca. 50 ms). Anschließend schaltet der Überwacher Ü1 den Stromschalter S1 wieder aus, falls auch der Hauptfaden HF von ge2 stromführend ist. Nach einer Verzögerungszeit von ca. 1 Sekunde (Einschaltverzögerung) wird der Zeitschalter Z2 aktiv und schaltet über den Wechselstromschalter S2 auch den Nebenfaden NF der Signallampe gel zu. Danach wird auch der Nebenfaden NF von Signallampe gel wieder über Ü2 abgeschaltet, falls der Hauptfaden in Ordnung ist. Am Ausgangsübertrager 8.4 wird über die Anschlüsse AB, E, F und sekundärseitig über Ader e eine Impulsfolge gemäß Figur 4 ausgegeben.
• Gleiches geschieht im zeitlichen Versatz für die Signallampen gn2 und gnl. Die Zeitglieder sind mit Z3, Z4 bezeichnet. Auch hier wird für jeden Nebenfadenzweig eine Wicklung am Übertrager 8.4 eingesetzt, hier die Anschlüsse CD, EF.
• Möglich ist es der Ergänzung halber auch, sämtliche Impulse über nur eine einzige Primärwicklung laufen zu lassen.
• Die bereits angesprochene Fig. 4 zeigt das Impulsdiagramm für störungsfreien Betrieb. Bei einem ordnungsgemäßen Betrieb fließt erkennbar ein Dauerstrom über die Überwacher Ül und Ü2 und die Hauptfäden ge2 und gel. Die Nebenfäden NF sind nur zeitweilig und zeitversetzt zugeschaltet. Über den Übertrager 8.4 wird nur dieses Zu- und Abschalten der Nebenfäden übertragen. Zwei kurze Folgeimpulse zeigen, daß alles in Ordnung ist. Nach einer Prüftaktpause muß dasselbe Bild erscheinen. Die Prüfimpulse werden sekundärseitig vom Übertrager 8.4 als Kontrolispannungen zum Stellwerksrechner über die Adern e und d übertragen und entsprechend ausgewertet.
• Tritt beim Einschalten des Signalbegriffes nicht die in Fig. 4 wiedergegebene Impulsfolge am Übertrager 8.4 auf, so liegt ein Defekt an den Signal lampen ge2 und gel vor. Aus dem Störbild kann der Stellwerksrechner 5 direkt den Fehler erkennen.
• Die verschiedenen Störbilder sind den Fig. 5 bis 8 entnehmbar.
• Bei vorliegendem Hauptfadendefekt (vgl. Fig. 5 und 6) schaltet der entsprechende elektronische Wechselstromschalter S1 oder S2 den zugehörigen Nebenfaden ein, aber nicht mehr aus. Am Übertrager 8.4 wird dies dann als Dauerstrichsignal ausgegeben, solange der Signalbegriff ansteht. Um eine kurze Fehleroffenbarungszeit zu erlangen, wird in einem programmierbaren Abstand der Signalbegriff kurzzeitig unterbrochen Diese Unterbrechung ist so kurz , daß sie optisch nicht wahrnehmbar ist. Durch diesen kurzen Prüft akut ist es möglich, am Übertrager 8.4 wieder eine definierte Impulsfolge zu erzeugen, die jeden Defekt an jeder Signallampe erkennbar macht.
• Fig. 5 zeigt ein Impulsdiagramm, bei dem der Hauptfaden HF von Signallampe ge2 defekt wird. Im oberen Teil ist noch alles in Ordnung. Beim Fehler stellt sich das mittlere Bild ein und nach einer Prüftaktpause mit erneutem Zuschalten bleibt vgl. dem unteren Bild ein Dauerstrichimpuls von Anfang an stehen.
• Fig. 6 zeigt das Impulsdiagramm, wenn der Hauptfaden HF von Signallampe gel durchbrennt. Dabei ergibt sich nach der Pulstaktpause letztlich ein kurzer Impuls, gefolgt von einem Dauerstrichimpuls.
• Ist beim Einschalten der Nebenfaden NF defekt, so wird dies ebenfalls erfaßt. Vgl. der Fig. 7 und 8 ist bei nur einem übertragenden Einzelimpuls ein Nebenfaden defekt. Wird nur der erste Impuls übertragen, so ist hier der Nebenfaden gel defekt, wird nur der zweite Impuls übertragen, ist der Nebenfaden ge2 defekt.
• Durch die Erfindung kann rationell eine gezielte Fehlerdiagnose durch den Einsatz der Mikroelektronik miterstellt werden, wobei durch Aderkompatibilität nicht einmal an dem vorhandenen Signalleitungsmaterial etwas verändert zu werden braucht. Die übrigen Vorteile wurden schon benannt.

Claims (9)

1. Patentansprüche 1. Anordnung zur signaltechnisch sicheren Steuerung und Ausfallüberwachung wechseistromgespeister DoppelfadeRampen eines Lichtsignals, insbesondere Vorsignals in Eisenbahnsignalanlagen, unter Verwendung eines steuernden Stell,werksrechners, einer Signalleitung zum Signal und einer /fadenüberwachung am Signalstandort, dadurch cekennzeichnet, daß die Steuerung und Ausfallüberwachung aderkompatibel für die übliche Signalleitung (4) ausgelegt ist, wobei für jeden Signalbegrff (VrO, Vri, Vr2) eine definierte Ader (a, b, c) Verwendung findet und ferner nur eine weitere Ader (e) für alle Rückmeldevorgänge und eine weitere Ader (d) als zu allen übrigen Adern gemeinsame Rückleitung vorgesehen ist, daß die Adern (a, b, c) an getrennte Trennübertrager (8.1, 8.2, 8.3) führen, über die die Haupt- (HF) und Nebenfäden (NF) der Signallampen (z.B. ge2 und gel) des jeweiligen Signalbegriffes (z.B. VrO) und jeweils den Doppelfadenlampen zugeordnete Steuereinrichtungen (z.B.

   Z1, S1 Ü bzw. Z2 52i 22) zu ) gespeist werden, daß die Nebenfäden (NF) der verschiedenen Signallampen (z.B. ge2 und gel) eines Signalbegriffes (hier z.B. VrO) zu Prüfzwecken definiert zeitversetzt den Hauptfäden (HF) ein und nach definiertem Zeitablauf wieder ausgeschaltet werden, und daß die entstehenden Impulseber einen Rückmeldeübertrager (8.4) und eine Rückmeldeader (e) an den Stellwerksrechner (5) rückübertragen werden, wobei über das Impulsbild Fehlerort und Fehler arzt für den Rechner erkennbar ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen der Signallampen Zeitglieder enthalten (z.B. Z1, Z2 für VrO) mit denen bei gleichzeitigem Einschalten der Hauptfäden (HF) der beiden Signallampen (hier ge2 und gel) deren Nebenfäden (NF) kurzzeitig aber zeitversetzt über Wechselstromschalter (S1, S2) mit eingeschaltet werden und bei intakten Hauptfäden (HF) nach Zeitablauf wieder abgeschaltet werden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschalten der Nebenfäden (NF) bei Hauptfadenstrom über einen zugeordneten Überwacher (Ül bzw. Ü2) durch den Wechselstromschalter (S1 bzw. S2) erfolgt.
4. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung zwischen dem jeweiligen Überwacher (z.B. Ül) und dem zugeordneten Wechselstromschalter (z.B. S1) für den Nebenfaden (NF) der Signallampe (z.B. ge2) abgegriffen (Klemmen A, B) und an eine Teilprimärwicklung (z.B. A, B) des Rückmeldeübertragers (8.4) geführt ist.
5. 5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils das zweite Zeitglied (z.B. Z2) eine Einschaltverzögerung aufweist.
6. 6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signallampen jedes Signalbildes in einem Zyklus einzeln durchgeprüft werden, wobei jeweils nach einem kurzen nicht wahrnehmbaren Ausschalten (Taktpause) eine Wiedereinschaltung erfolgt.
7. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Wiedereinschalten ein Doppelimpuls am Übertrager (8.4) Hinweis auf intakte Glühfäden gibt.
8. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Wiedereinschalten ein Dauerstrichimpuls ggf. in Verbindung mit einem Einzellmpuls am Übertrager (8.4) Hinweise auf Hauptphasenfehler bestimmter Signallampen gibt.
9. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Wiedereinschalten aus der Lage eines bloßen Einzelimpulses Nebenfadenfehler bestimmter Signallampen erkennbar sind.