CH651510A5 - Sicherheitsvorrichtung in einer anordnung zur steuerung des eisenbahnverkehrs. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung in einer Anordnung zur Steuerung des Eisenbahnverkehrs gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Sicherheitsvorrichtungen der in der Einleitung erwähnten Art sind bekannt, beispielsweise aus dem schwedischen Patent Nr. 362 041, in dem ein Rechner in der Verriegelungsanordnung der Sicherheitsvorrichtung zwei Befehle liefert, die die gleiche Bedeutung haben, jedoch verschiedene Formen aufweisen. Andere Verriegelungsanordnungen, die zwei Rechner enthalten und so programmiert sind, dass sie zwei identische Befehle an die Sicherheitsvorrichtung abgeben, sind auch bekannt. Die Interpretation der Befehle für die Sicherheitsvorrichtung wurde ursprünglich durch Decoder mit Relais ausgeführt. Beim Ersatz der Relais der Decoder durch elektronische Schaltkreise kann der Grad der Sicherheit abnehmen, wenn nicht spezielle Massnahmen getroffen werden.

Der erfindungsgemässen Sicherheitsvorrichtung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit einer Steuerungsvorrichtung, die Eisenbahnbetriebsvorgänge steuert und gemäss den richtigen Befehlen eingestellt ist, beträchtlich zu erhöhen..

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, sicherzustellen, dass von der Sicherheitsvorrichtung Anzeigesignale abgegeben werden, die jedes initiierte Setzen der Steuerungsvorrichtung anzeigen, und dass das Setzen, falls es falsch ist, verhindert wird, ehe es voll ausgeführt ist. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung sicherzustellen, dass die korrekte Funktion der Befehlsempfänger der Sicherheitsvorrichtung geprüft werden kann, indem sie auf Kombinationen von Positionen eingestellt werden können, die anders sind als diejenigen, die das Setzen der Steuerungsvorrichtung initiieren, und die Empfänger für eine solche kurze Zeitperiode betätigt werden können, dass die Steuervorrichtung nicht angeregt wird.

Die Sicherheitsvorrichtung gemäss der Erfindung weist die besonderen Eigenschaften auf, die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ausgeführt sind.

Wenn Relaiskontakte mit ihrer gut bekannten Isoliereigenschaft zur Offenhaltung der offenzuhaltenden Schaltkreise und Thyristoren mit ihrer Fähigkeit zur abnutzungsfreien Stromunterbrechung zur Unterbrechnung des Stroms in den Schaltkreisen verwendet werden, kann die normalerweise auftretende Abnutzung der Relaiskontakte vermieden werden.

Im folgenden werden zwei Ausführungsvarianten der Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, wobei in der

Fig. 1 eine Sicherheitsvorrichtung, die mit einem Signallicht verbunden ist, und in

Fig. 2 eine Sicherheitsvorrichtung, die mit einem Weichenmotor verbunden ist,

dargestellt sind.

Die Sicherheitsvorrichtung 1 in Fig. 1 ist mit einem Signallicht 2 verbunden, das mit zwei Signallampen 2a, 2b für grünes Licht und mit einer Signallampe 2c für rotes Licht versehen ist.

Die Sicherheitsvorrichtung 1 umfasst drei Befehlsempfänger 3a, 3b, 3c, die mit einer Anzeigeverarbeitungseinrichtung 5 in einer zentralen Steuerungseinheit 6 über ein Digi-talübertragungskabel 4 verbunden sind.

Die zwei Befehlsempfänger 3a und 3b sind je mit einem Decoder 7a bzw. 7b zum Dekodieren der von der Anzeigeverarbeitungseinrichtung 5 empfangenen Datenwörter versehen. Die Decoder sind je mit einem Relais 8a, 8b verbunden, die je mit einem normalerweise geschlossenen Kontakt 9a, 9b versehen sind, die parallel geschaltet und mit der Signallampe 2c für rotes Licht verbunden sind. Die Relais 8a, 8b sind auch jedes mit einem normalerweise offenen Kontakt 10a, 10b versehen, die in Serie geschaltet und mit den parallel geschalteten zwei Signallampen 2a, 2b für grünes Licht verbunden sind.

Der dritte Befehlsempfänger 3c umfasst einen Decoder 7c und zwei Schalter 20a und 20b, die mit dem Decoder verbunden sind. Jeder der Schalter 20a, 20b ist in einen der Schaltkreise für die grünen Signallampen 2a, 2b geschaltet. Die Decoder 7a, b, c sind aus elektronischen logischen Schaltungen aufgebaut, und bei den Schaltern 20a und 20b handelt es sich um Thyristoren.

Zum Betrieb der drei Signallampen über drei getrennte Übertrager 19a, 19b, 19c wird die Sicherheitsvorrichtung mit Wechselstrom versorgt.

Die Sicherheitsvorrichtung 1 umfasst ferner eine Anzeigeeinrichtung bestehend aus einem Spannungssensor 12 im Schaltkreis für die Signallampe 2c für rotes Licht und einem Spannungssensor 13 im gemeinsamen Schaltkreis zur Speisung der Signallampen 2a, 2b für grünes Licht, sowie aus Spannungssensoren 14 resp. 15 in den Schaltkreisen für die Signallampen für grünes Licht, und eine weitere Anzeigeeinrichtung bestehend aus einem Stromsensor 16 im Schaltkreis für die rote Signallampe und Stromsensoren 17 resp. 18 in den Schaltkreisen für die grünen Lampen. Anzeigesignale, die von den Anzeigeeinrichtungen in der Signaleinrichtung stammen, werden durch einen Draht im Kabel 4 zurück zu der Anzeigeverarbeitungseinrichtung 5 in der zentralen

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Steuerungseinheit 6 übertragen, obwohl eigene Drähte zu diesem Zweck in Fig. 1 nicht gezeigt sind.

Im normalen Betrieb leuchtet die Signallampe 2c für rotes Licht - Stopsignal - so lange, als von der Sicherheitsvorrichtung 1 kein Befehl zum Einschalten eines Betriebssignals für grünes Licht empfangen wird. Beide Decoder 7a, 7b sind auf bekannte Weise so ausgestaltet, dass jeder einen Befehl mit der gleichen Bedeutung empfängt, d.h. dass die Signallampe für rotes Licht ausgeschaltet und wenigstens eine der Signallampen für grünes Licht eingeschaltet werden soll, wobei die Befehle für jeden der Decoder auf verschiedene Art kodiert sein können. Die Decoder 7a, 7b der Befehlsempfänger 3a, 3b sind so ausgestaltet, dass sie ihren entsprechenden Relais 8a, 8b bei Empfang des vorbestimmten Befehls Strom zuführen, so dass eine Umschaltung der Relaiskontakte bewirkt wird. Da die normalerweise geschlossenen Kontakte 9a, 9b für die Signallampe für rotes Licht parallel geschaltet und die normalerweise offenen Kontakte 10a, 10b für die Signallampen für grünes Licht in Serie geschaltet sind, wird ein Umwechseln zwischen rotem und grünem Licht nur durch Schalten beider Relais 8a und 8b zusammen bewirkt. Beide Befehle an die Befehlsempfänger werden unabhängig und zu verschiedenen Zeiten in einem in der zentralen Steuerungseinrichtung 6 enthaltenen Prozessrechner vorbereitet. Die Befehle werden als digitale Botschaften seriell über das Übertragungskabel 4 übertragen und sind so kodiert, dass sie von den zwei Decodern 7a und 7b empfangen werden können. Nur wenn beide Befehle richtig empfangen wurden und die Relais als Folge der Befehle geschlossen haben, wird der Wechsel im Setzen des Lichtsignals initiiert.

Der dritte Befehlsempfänger 3c der Sicherheitsvorrichtung ist so ausgelegt, dass er einen dritten Befehl empfangen kann, der die Art des Setzens des Lichtsignals angibt, d.h. ob eine oder zwei Signallampen für grünes Licht eingeschaltet werden sollen. Der Strom zu den Lampen wird entweder über einen oder beide Schalter 20a, 20b, bei denen es sich vorteilhafterweise um Thyristoren handelt, die von dem dritten Decoder 7c gesteuert werden, zugeführt.

Sobald ein Wechsel im Setzen des Signals von den Befehlsempfängern 3a und 3b initiiert und die Art des Signals vom Befehlsempfänger 3c bestimmt wurde, wird das Ergebnis der Operation an die Anzeigeverarbeitungseinrichtung 5 in der zentralen Steuerungseinheit 6 zurückgemeldet. Dies geschieht mit Hilfe der Anzeigeeinrichtungen, d.h. den vier Sensoren für Spannung 12-15, den drei Sensoren für Strom 16-18 und den Signalkontakten lia, 1 lb an den Relais. Der Rechner in der zentralen Verriegelungseinheit bestimmt durch verschiedene, unabhängige Prozeduren, ob der benötigte Wechsel im Setzen der Signallampen korrekt oder falsch initiiert wurde. Wenn wenigstens eine der Prüfprozeduren ergibt bzw. anzeigt, dass der initiierte Wechsel des Setzens falsch ist, wird unverzüglich ein Befehl an den entsprechenden Befehlsempfanger zur Unterbrechnung seines Relaiskontakts abgegeben. Das Signallicht kehrt so zur Anzeige roten Lichts zurück.

Die Sicherheitsvorrichtung 1 und die mit ihr zusammenwirkende zentrale Steuerungseinheit 6 sind so ausgelegt, dass der initiierte Wechsel im Setzen der Signale verhindert wird und die Rückkehr zu rotem Licht nach einer Zeitdauer von weniger als ungefähr V20 Sekunden durchgeführt wird. Diese Zeitdauer ist so kurz, dass die Signallampen für grünes Licht keine Zeit haben aufzuleuchten und irgendein grünes Licht zu zeigen; somit kann keine falsche und gefährliche Information durch das Signallicht angezeigt werden.

Die Sicherheitsvorrichtung ist weiter so ausgelegt, dass der Befehl zur Anzeige grünen Lichts ungefähr lOOmal pro Sekunde empfangen werden muss, um ein oder zwei grüne Lichter aufleuchten zu lassen. Sollten die Befehle zur Anzeige grünen Lichts für länger als ungefährVio Sekunden fehlen, öffnet das Relais in wenigstens einem der Befehlsempfänger 3a, 3b, und das Signal kehrt zur Anzeige roten Lichts zurück.

Die Sicherheitsvorrichtung ist so ausgelegt, dass der initiierte Wechsel des Setzens erst ungefähr V20 Sekunde nach Empfang der Befehle zum Wechsel des Setzens ausgeführt wird. Da das Intervall zwischen den Befehlen nur ungefähr Vi 00 Sekunde dauert und somit signifikant kürzer ist, führt dies dazu, dass eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Befehlen - 3 bis 5 Befehle - benötigt werden, um die Relais der Befehlsempfänger die geschlossene Position erreichen zu lassen.

Die Sensoren für Spannung und Strom, die in der Sicherheitsvorrichtung angeordnet sind, ermöglichen das genaue Prüfen der Komponenten der Sicherheitsvorrichtung und der mit ihr verbundenen Steuervorrichtung. Dies mittels speziellen Prüfprogrammen des Rechners der zentralen Steuerungseinheit. Bei einem solchen Prüfprogramm wird beispielsweise angenommen, dass das Signallicht für eine Zeitdauer zur Anzeige eines einzigen grünen Lichts gesetzt ist. Das Prüfprogramm kann dem Befehlsempfänger 3a befehlen, den Strom zu seinem Relais 8a zu unterbrechen, und dem Befehlsempfänger 3c befehlen, Strom an beide Signallampen für grünes Licht anzuschalten. Zeigt dann beispielsweise der Spannungssensor 13 noch das Vorhandensein einer Spannung an, muss dies als Festsitzen des Relaiskontaktes 10a des Anzeigeempfängers 3a in geschlossener Stellung interpretiert werden. Wenn gleichzeitig der Stromsensor 17 anzeigt, dass Strom zu einer der Lampen 2a für grünes Licht fliesst und der Stromsensor 18 anzeigt, dass kein Strom zur anderen Lampe 2b fliesst, obwohl der Anzeigeempfänger 3c für die Zufuhr von Strom an beide Lampen geschaltet ist, kann der Schluss gezogen werden, dass die zweite Lampe einen Bruch ihres Glühfadens erlitten hat.

Wie hiervor erwähnt, hat die spezielle Prüfoperation eine so kurze Dauer, dass kein Wechsel im Lampensignal sichtbar wird. Die Prüfoperation wird nur so oft ausgeführt, wie dies als notwendig erachtet wird, um eine ausreichend hohe Wahrscheinlichkeit für korrektes Funktionieren der Komponenten zu erhalten.

Die beschriebene Sicherheitsvorrichtung ist zum Schaffen von nur zwei unterschiedlichen Betriebssignalen ausgelegt. In anderen Fällen kann sie so ausgelegt sein, dass sie mehr als zwei Betriebssignale schafft; ein Signal kann beispielsweise ein Blinksignal sein. In diesem Fall wird der dritte Befehlsempfänger 3c mit mehr als zwei Thyristoren zum Einschalten der Lampen versehen, um das gewünschte Signal anzuzeigen.

Ein anderes Beispiel einer Sicherheitsvorrichtung, die mit einer Steuervorrichtung in Form eines Weichenglieds verbunden ist, ist in Fig. 2 dargestellt. In diesem Fall wird eine Sicherheitsvorrichtung 31, die im wesentlichen dieselbe wie die vorher beschriebene ist, mit einem Weichenstellglied 32 verbunden und mit drei Befehlsempfängern 33a, 33b, 33c versehen. Sie sind wie in obigem Beispiel durch das Kabel 4 für digitale Datenübertragung mit der Anzeigeverarbeitungseinrichtung 5 in der zentralen Steuerungseinheit 6 verbunden.

Die Befehlsempfänger sind alle mit Decodern für die empfangenen Befehle versehen, und in zwei der Befehlsempfänger 33a, 33b sind die Decoder mit Relaisspulen 38a, 38b verbunden, von denen jede auf einen normalerweise offenen Kontakt 39a, 39b zum Schliessen des Stromkreises zum Weichenstellglied 32 wirken kann und von denen jede mit einem normalerweise geschlossenen Kontakt 40a, 40b zur Anzeige der Stellung der Relais versehen ist.

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Der Motor des Weichenstellglieds 32 ist ein elektrischer Gleichstrommotor mit einem Anker 43 und zwei Erregungswicklungen 44A und 44B, von denen die Wicklung 44A mit dem Anker während des Umschaltens der Weichen nach rechts und die andere Wicklung 44B während des Umschaltens nach links in Reihe geschaltet ist. Ein Grenzschalter 46A unterbricht den Strom zum Motor, wenn das Umschalten nach rechts beendet ist, und ein zweiter Grenzschalter 46B unterbricht den Strom nach dem Umschalten nach links. Der Motor des Weichenstellglieds wird von zwei getrennten Gleichrichtern 47A und 47B, d.h. einem Gleichrichter für jede Richtung, mit Gleichstrom versorgt.

Der dritte Befehlsempfänger 33c ist mit zwei Paar Schaltern 48A, 48B verbunden, die mit dem Decoder 37c zum Schalten von Wechselstrom an die gewünschte Wicklung des Motors des Weichenstellglieds verbunden sind, wobei der Strom von den Gleichrichtern 47A, 47B aber gleichgerichtet wird. Als Schalter werden in diesem Fall Thyristoren verwendet.

Wie die oben beschriebene Sicherheitsvorrichtung 1 ist auch die Sicherheitsvorrichtung 31 mit Sensoren versehen, wobei in diesem Fall drei Spannungssensoren 50, 51A und 51B Verwendung finden. Der Sensor 50 gibt die Spannung nach den Relaiskontakten der zwei ersten Befehlsempfänger 33a, b an, und die anderen Sensoren geben die Spannung an jeder separaten Erregungswicklung des Motors nach den Thyristoren des dritten Befehlsempfängers 33c an.

Das Weichenstellglied 32 ist weiter mit zwei Paaren Signalkontakten 53A und 53B versehen, die mit einem Gleichrichter 54 verbunden sind und so angeordnet sind, dass sie zur gleichen Zeit wie der entsprechende Grenzschalter 46A bzw. 46B geschlossen werden, wenn das Umschalten vollendet ist. In jeder Endstellung schalten die Signalkontakte eine Gleichspannung mit unterschiedlicher Polarität. Die Signalkontakte sind mit einem Tiefpassfilter 55 in der Sicherheitsvorrichtung 31 verbunden, und das Filter wiederum ist mit Sensoren 56A und 56B zur Angabe der Polarität der Signalspannung an die zentrale Steuerungseinheit 6 verbunden. Ein Relaiskontakt in einem Testrelais 61 ist zwischen den Signalkontakten 53A, B und dem Filter 55 in die Schaltung geschaltet und wird zum Austesten der Anzeigeanordnung verwendet.

Die Sensoren 50-52 und 56A, B sind mit dem Übertragungskabel 4 für digitale Daten verbunden, aber die separaten Drähte für diesen Zweck sind in Fig. 2 nicht gezeigt.

Die Sicherheitsvorrichtung 31 für das Weichenstellglied 32 ist im Prinzip ähnlich der Sicherheitsvorrichtung 1 für das Signallicht ausgelegt, indem die zwei Befehlsempfanger 33a, 33b die empfangenen Befehle dekodieren, und wenn bestätigt wurde, dass die Befehle an beide Befehlsempfänger angeben, dass das Weichenstellglied umgeschaltet werden soll, ungeachtet dessen, ob die Befehle verschiedene Formen haben, werden die Relaiskontakte 39a, 39b geschlossen. Der dritte Befehlsempfanger 33c dekodiert einen weiteren Befehl, der bestimmt, in welcher Richtung das Weichenstellglied zu starten ist und über welchen der doppelpolig verbundenen Thyristoren 48A, 48B der Schaltkreis zur richtigen Erregungswicklung zu schliessen ist.

Wie in der vorhergehenden Ausführungsform wird die zentrale Steuerungseinheit mittels der Spannungssensoren 50-52 und der Relaiskontakte 40a, 40b informiert, welche Art des Umschaltens initiiert wurde. Sollte die Prüfung in der zentralen Steuerungseinheit ergeben, dass ein falscher Umschaltvorgang initiiert wurde, wird ein Befehl wenigstens an einen der zwei Befehlsempfänger 33a, 33b geschickt, so dass wenigstens ein Relais den Stromkreis zum Weichenstellglied unterbricht und das initiierte Umschalten verhindert. Die Sicherheitsvorrichtung 31 ist in diesem Fall auch so ausgelegt, dass sie das initiierte Umschalten in weniger als V20 Sekunde nach Empfang der Befehle zum Starten der Arbeit des Weichenstellglieds verhindert, wodurch ein Umschalten des Weichenstellglieds verhindert wird, ehe es seine Bewegung tatsächlich begonnen hat.

Die Befehlsempfanger 33a, 33b und 33c sind zum Empfang von Befehlen zum Umschalten des Weichenstellglieds ausgelegt, die ungefähr lOOmal pro Sekunde wiederholt werden. Sollte eine Anzahl von Befehlen während des Umschaltens fehlen, öffnet wenigstens eines der Relais 38a, 38b, und die Bewegung des Weichenstellglieds wird gestoppt.

Mit Hilfe der Kontakte 53A, B des Weichenstellglieds und der Sensoren 56A, B wird die zentrale Steuerungseinheit informiert, dass das Weichenstellglied und die dadurch betätigten Weichen eine Endstellung erreicht haben und welche Endstellung dies ist.

Die Sicherheitsvorrichtung 31 für die Weichenstellglieder ist mit einem Relais 61 versehen, das einen normalerweise geschlossenen Kontakt im Schaltkreis der Signalkontakte 53 A, B des Weichenstellglieds aufweist. Der Kontakt des Testrelais 61 wird zur Unterbrechung der Signalspannung verwendet, wenn das Weichenstellglied in einer Endstellung ist und weiterhin ein Gleichspannungssignal angelegt ist. So wird erreicht, dass die Sensoren 56A und 56B zur Unterscheidung zwischen den Betriebsbedingungen, mit und ohne Signalspannung dienen.

Sicherheitsvorrichtungen der beschriebenen Art können mit anderen Vorrichtungen zur Steuerung von Eisenbahnbetriebsvorgängen ausgelegt und mit diesen verbunden werden, als die hier beschriebenen Signallichter und Weichenstellglieder.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Sicherheitsvorrichtung in einer Anordnung zur Steuerung des Eisenbahnverkehrs enthaltend zumindest zwei Befehlsempfanger (3a, b; 33a, b), welche jeweils beide einen von einer zentralen Steuerungseinheit (6) herrührenden Befehl mit der gleichen Bedeutung empfangen und gemeinsam eine ausgewählte Einstellung aus einer Gruppe von möglichen Einstellungen einer mit der Sicherheitsvorrichtung (1,31) verbundenen Vorrichtung (2, 32) zur Steuerung des Eisenbahnverkehrs schalten, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsvorrichtung ferner Mittel (8-11; 38-40) für das Durchführen des Schaltens, einen dritten Befehlsempfanger (3c; 33c) für das Steuern von Schaltern (20a, b; 48A, B) für das Setzen der Vorrichtung (2; 32) zur Steuerung des Eisenbahnverkehrs in eine bestimmte Einstellung, sowie Sensoren (12,18; 50,46, 53) für das Übertragen einer Information an eine Einrichtung (5) in der zentralen Steuerungseinheit (6), die sich auf die Art des initiierten Einstellens bezieht aufweist, und dass jeder der zwei zuerst erwähnten Befehlsempfänger (3a, b; 33a, b) zur Rückkehr in einen getrennten Zustand eingerichtet ist und so das initiierte Einstellen bei Empfang irgendeines der dies bewirkenden Befehle von der Einrichtung (5), die zur Abgabe solcher Befehle eingerichtet ist, verhindert, wenn festgestellt ist, dass das initiierte Einstellen inkorrekt ist.

2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgelegt ist, dass sie das initiierte Einstellen nach Empfang der Befehle zum Ausführen des Einstellens so frühzeitig verhindern kann, dass die Vorrichtung zur Steuerung des Eisenbahnverkehrs keine Zeit hat, von dem Einstellen beeinflusst zu werden.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehlsempfanger (3, 33) so ausgelegt sind, dass die Vorrichtung (2, 32) zum Steuern des Eisenbahnverkehrs durch teilweises schnelles Schalten der Befehlsempfänger (3, 33) nicht beeinflusst wird.