DE2139294A1 - Dekodiervorrichtung, insbesondere für die Geschwindigkeitsregelung von Fahrzeugen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE 2 1 3929 A DR. ING. A.VAN DER WERTH DR. FRANZ LEDERER

al HAMBURG 90 β MÜNCHEN 80

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München, 5. August 1971 R/My

Anmelderj GENERAL SIGNAL CORPORATION, Rochester, New York 146O2, USA

Dekodiervorrichtung, insbesondere für die Geschwindigkeitsregelung von Fahrzeugen '

Die Erfindung bezieht sich 8uf eine Dekodiervorrichtung·' und insbesondere auf ein Dekodierschema für die Führerstandsignal-Geschwindigkeitsdekodierung.

Im Eisenbahn-Signal- und-Nachrichtenwesen und insbesondere für die Geschwindigkeitsregelung von Eisenbahnfahrzeugen ist die Verwendung von Relais erforderlich, die auf Steuersignale zum Betätigen von Regeleinrichtungen über Ruhe- und Arbeitskontakte der Relais ansprechen· Es war bisher nötig, hierfür Sicherheitsrelais zu verwenden, die virtuell sicher sind vor Ausfallgef8hren aufgrund von Kontaktverschweißung oder eines hängenbleibenden Ankers durch Hochstrom-Stoßwellen. Aufgrund ihrer Fähigkeit, unter solchen wiedrigen Umständen zu arbeiten, müssen solche Relais eus schwer belastbaren Bestandteilen hergestellt sein und sind von schwerfälliger Konstruktion. Außerdem sind die für sie aufzuwendenden Kosten im Vergleich zu

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Nicht-Sicherheiterelais erheblich höher«

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Um Raum und Gewicht zu sparen und die Kosten erheblich zu senken, ist es erwünscht, Nicht-Sicherheitsrelais mit Charakteristiken zu verwenden, durch die ein solcher Fehler nicht zu unsicheren Bedingungen führt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, durch die eine oder mehrere der Begrenzungen und Nachteile des beschriebenen Stands der Technik im wesentlichen vermieden ist und im besonderen eine ausfallsichere Anordnung zum Regeln wesentlicher Funktionen eines Eisenbahnfahrzeugs ohne die Verv/endung von Sicherheitsrelais zu schaffen.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Dekodiersystem mit einer Mehrzahl von Filtern, die zum Entdecken von Kode-Folgen zum selektiven Betätigen von Ausgangsrelais abgestimmt sind. Das System umfaßt eine erste Kontrolleinrichtung, die durch Ausgangssignale der Filter zum Liefern eines Ausgangssignals gemäß nur dem begrenz^-testen Kodefolgeausgang der Filtere steuert ist, und eine zweite Kontrolleinrichtung, die vom Eingangssignal oder Ausgangssignal der ersten Kontrolleinrichtung und von Kontakten der Relais gesteuert ist und feststellt, daß zu einer Zeit nur eines der Relais gespeist ist.

Die Dekodiervorrichtung umfaßt also eine Mehrzahl von Auegangsrelais, deren Ausgangskontakte hierarchisch gekoppelt sind. Hierunter ist eine solche Aufeinanderfolge gemeint, daß, wenn zwei Ausgangs-Schaltstrecken - beispielsweise aufgrund einer Fehlfunktion eines Relais - gleichzeitig betätigt sind, die von den Ausgangskontakten erzeugte Ausgangsreaktion selektiv der Betätigung der früher in der Aufeinanderfolge kommenden Schaltstrecke entspricht, also der in der Hierarchie höheren.

Eine Verwendung einer solchen Vorrichtung liegt im Signalisieren einer Sollgeechwindigkeit zu einem Fahrzeug, wobei

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ein aufgrund eines Fehlers mögliches Signalisieren einer im Vergleich zur Sollgeschwindigkeit niedrigeren Geschwindigkeit toleriert werden kann, das Signalisieren einer höheren Geschwindigkeit jedoch nicht. Die Hierarchie wird dann so eingerichtet, daß die in der Hierarchie höheren Kontakte den niedrigeren Geschwindigkeiten entsprechen.

Weitere Einzelheiten, und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme 8uf die Zeichnung, in der das Ausführungsbeispiel als schematisches Diagramm dargestellt ist.

Das beschriebene System verwendet kodierte Signale, die durch die Schienen R übertragen werden und mit der vom Fahrzeug getragenen Ausrüstung gemäß der Zeichnung gekoppelt sind. Das System erkennt eine Kodefolge unter den anderen und erzeugt Ausgangssignale an Geschwindigkeits—Regeleinrichtungen; es sieht außerdem eine Kontrollschaltung zum Anzeigen einer Notsituation im Fall eines Fehlers des Systems und zum Anziehen von Notbremsen vor.

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Kodefolgen für zugeordnete Fahrzeuggeschwindigkeitsbereiche, nämlich für niedrige, mittlere und hohe Geschwindigkeit v/erden über die Schienen R zu Abtastspulen 11 übertragen, die von einem Fahrzeug wie dem Steuerwagen an einem Schnellfernsystem oder einer Eisenbahnlokomotive getragen werden. Die von den Spulen 11 empfangenen Signale werden einer Filter- und Verstärkervorrichtung 12 übermittelt, die alle außer einem spezifischen Bereich gewünschter Frequenzen abfiltert und das resultierende Signal verstärkt. Die Signale werden dann einem Netzwerk von Filtern zugeleitet, von denen jeder 8uf eine entsprechende Kodefolgefrequenz abgestimmt ist, die sich von den anderen unterscheidet, um eine Kodefolge von den anderen herauszusieben. Jeder Kodefolgefilter enthält eine Induktivität L und einen zugeordneten, reihengeschalteten Kondensator G. Jede in der Zeichnung dargestellte LC-Kombination unterscheidet sich von den anderen zum Zweck der Unterscheidung einer Kodefolge von der anderen. An die Ausgangaklemme der Filter ist jeweils in Reihe ein Verstärker A angeschlossen, der das Ausgangssignal des Filters LC zum Speisen eines zugehörigen Relais verstärkt. Relais L, M und K sind Ausgangsrelais zum Festlegen, welches der Kodefolgesignale, also für niedrig, mittel oder hoch,empfangen und ausgewählt worden ist* Diese Festlegung zeigt sich durch die Betätigung einer jeweils zugeordneten Schaltstrecke 13» 14 oder 15, von denen jede mit einem (nicht dargestellten) Geschwindigkeitsregelgerät verbunden ist, das seinerseits den Betrieb des Fahrzeugs steuert. Diese Vorgänge treten im wesentlichen ein, wenn Sicherheitsrelais verwendet werden, um die Arbeitsweise der Eingangskontakte der Geschwindigkeitsregelgeräte zu steuern. Beim beschriebenen System handelt es sich jedoch bei den Relais L, M und H, die den Signaleingang der Geschwindigkeitsregelgeräte über die Scholtstrecken 15, 14- bzw. 15 steuern, nicht um Sicherheitsrelais; sondern die Vorrichtung enthält Rontrollschaltungen, so daß ein Ausfall eines Relais nicht zu einem Uns i'cherheitszu stand führt.

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Die Ausgangskontakte 13i1^ und 15 der Relais L₉M und H sind miteinander hierarchisch entsprechend der oben gegebenen Definition verbunden. Wird also nur ein Heiais angesteuert, so wird in üblicher ¥eise von der Spannungsquelle nur die entsprechende Ausgangsklemme belegt; sind jedoch aufgrund eines Fehlers mehr als ein Relais angezogen, so wird nur die Ausgangsklemme des in der Hierarchie höchsten Relais mit Spannung belegt. Dieses Relais ist als das der niedrigsten Geschwindigkeit entsprechende Relais geschaltet und es ergibt sich eine Steuerung oder Regelung der beschränkteren Geschwindigkeit»

In das System ist eine erste Kontrollschaltung eingebaut, die eine Diskrepanz zwischen dem Kodefolgen-Ausgangssignal der Filter LC und dem Anziehen der Relais L,M oder H feststellt. Ihr Ausgangssignal wird zur Speisung eines Allfolgen-Relais AR verwendet. ■

Wird eine mittlere Geschwindigkeitscharakteristik bedeutendes Signal übertragen und über die Abtastspulen.11 und die Filter- und Verstärkervorrichtung 12 empfangen, .so läßt die mit dem Relais M verbundene LC-Kombination das Signal durch und ergibt an ihrem Ausgang über den Verstärker A Energie zum Betätigen des zugehörigen Relais M. Zusätzlich hierzu führt eine Leitung von der Eingangsklemme des Verstärkers A zum Arbeitskontakt einer Schaltstrecke 17 des Relais M. Die Erregung des Relais M als Ergebnis des Mittel-Kodefolgensignals, das durch die entsprechende LC-Kombination gelaufen ist, führt dazu, daß das am Arbeitskontakt der Schaltstrecke 17 anliegende Signal über den beweglichen Kontakt von 17 zum Ruhekontakt einer Schaltstrecke 16 des Relais L ge-, führt ist. Das Signal läuft dann vom beweglichen Kontakt der Schaltstrecke 16 durch einen Verstärker A zum Allfolgen-Relais AR, das bei seiner Erregung durch das Signal Kontakte 19 und 20 anzieht. Sollte aus irgendeinem Grund während dieser Zeit auch das Relais L - fehlerhafterweise - angezogen sein, so fällt das Relais AR ab, da am Ausgang der LC-Kombination, die mit dem Relais L verbunden ist, kein Niedrig-Folgosignal anliegt. Wird andererseits das Relais H während der Zeit, zu der das Relais M erregt ist, gespeist, so ergibt dies keinen Effekt am Allfolgen-

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Relais AR, da der offene Ruhekontakt der Schaltstrecke 17 des Relais M nicht auf den Zustand des Relais H anspricht.

Diese erste Kontrollschaltung mit den Schaltstrecken 16, 17 und 18 der Relais L, M und H ergibt eine Phase der Sicherheit, die für das ausfallsichere System erforderlich ist.

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Eine zweite Kontrollschaltung umfaßt eine mit dem Relais L verbundene Schaltstrecke 21, mit dem Relais M verbundene Schaltstrecken 22 und 25, mit dem Relais H verbundene Schaltstrecken 2A- und 25.und die bereits beschriebenen, mit dem Relais AR verbundenen Schaltstrecken 19 und 20«

Aus der Beschreibung der ersten Kontrollschaltung ergibt sich, daß die gleichzeitige Speisung zweier Relais unentdeckt bleiben kann, wenn eine Kodefolge en der Ausgangsklemme eines Filters LC mit der beschränktesten Kodefolge von zweien auftritt. Solch eine Bedingung, obwohl sie in sich nicht unsicher ist, könnte mit anderen möglichen Fehlern unsicher sein. Es ist deshalb erforderlich, den Fehler zu frühest möglicher Zeit zu entdecken und zu korrigieren. Des Relais H kann aus verschiedenen Gründen in seiner angezogenen Stellung sein, beispielsweise wegen eines festgefrorenen oder verschweißten Kontakts oder möglicherweise eines Fehlverhaltens des zugehörigen Verstärkers A, der wiederum Strom zum Halten des Relais AR liefern könnte.

Einer der Zwecke der zweiten Kontrollschaltung liegt also derin, festzustellen, .ob mehr als eines der Relais L, M und H gleichzeitig angezogen sind. Die Anordnung umCeßt ein Kontrollrelais CR. Ersichtlich muß ein Strompfad zum Halten des Kontrollrelais CR ständig aufrecht erhalten bleiben. Dies ist erforderlich, um eine Schaltstrecke 26 in der Arbeits- oder geschlossenen Stellung zu halten, um die (nicht dargestellte) Fahrzeugbremssteuerung in Bereitschaft zu halten. Wenn der Kontakt 26 des Relais CR abfällt, werden die Fahrzeugbremsen automatisch betätigt. Eine Widerstand-Kondensator-Schaltung RC über das Relais CR ergibt eine langsame Abfallch8rakteristik des Relais, um den anderen Releiskontakten des Systems eine Schaltzeit zu ermöglichen.

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Die Zeichnung zeigt die Vorrichtung im Ruhezustand, in dem keine Kodefolgen von der Strecke empfangen werden. Die Relais L, M und H sind deshalb entregt und ihre Schaltstrecken 21; 22, 23; und 2A-, 25 sind alle abgefallen. Zur Speisung ,des Relais GR fließt Strom durch die Ruhekontakte der Schaltstrecken 21, 23 und 25 und durch den Ruhekontakt der Schaltstrecke 20 des Relais AR. Wird ein Kodesignal für mittlere Geschwindigkeit über die Schienen R empfangen und über die Spulen 11 und die Filter- und Verstärkervorrichtung 12 zu den Eingangsklemmen der Filter LG über- * tragen, so ergibt der mit dem Relais M verbundene Filter LC mit ™ seinem Verstärker A ein Signal zur Speisung des Relais und zum Übertragen eines Signals über den Arbeitskontakt von 17 und den Ruhekontakt von 16 zur Speisung des Relais AR. Me mit dem Relais M verbundenen Schaltstrecken 22 und 23 werden in ihre Arbeitsstellung geschaltet und die Schaltstrecken 19 und 20 des Relais AR werden ebenfalls umgeschaltet. Es bleibt jedoch noch

von der ein Strompfad zur Speisung des Relais CR. Dieser Strompfad führt/ Stromquelle über den Ruhekontakt von 21, den Arbeitskontakt von 23, den Ruhekontakt von 24- und den Arbeitskontakt von 19 zum Relais CR. Wird nun ein eine niedrige Geschwindigkeit angebendes Kodesignal empfangen und bleibt das Mittelbereich-Signal v/ef:, so wird das Relais M entregt und das Relais L zieht seinen Kontakt ) 16 an. Sollte jedoch aufgrund eines Fehlers das Relais K angezogen bleiben, so liegt ein unkorrekter Zustand vor. Das über den Arbeitskontakt der Schaltstrecke 16 des Relais L durchreisssene, der niedrigen Geschwindigkeit entsprechende Signal hält das Relais AR angezogen, da des beschränkteste Signal vorliegt und deshalb zum Holten des Relais AR übertragen wird. De jedoch zwei Relais L und M gleichzeitig engezogen sind, öffnet die zweite Kontrollschaltung den Strompfad zum Relais CR, indem die Schaltstrecke 21 auf Arbeitskontekt steht und die Schaltstrecke 22 geöffnet ist·

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Entsprechend würde es aussehen^ wenn die Relais M und H oder H und L gleichzeitig anziehen würden» Außerdem verhindert, wenn die Relais H und I/ gleichzeitig angezogen sind und ein einer hohen Geschwindigkeit entsprechendes Signal empfangen wird, der geschlossene Arbeitskontakt von 16 des Relais L, daß Strom von dem der hohen Geschwindigkeit entsprechenden Filter LC über den geschlossenen Arbeitskontskt von 18, den Ruhekontakt von 17 und den offenen Ruhekontakt von 16 zum Relais AR fließt.

Wenn das Fahrzeug keine Kodefolge empfängt, existiert ein Strompfad zum Halten des Relais CR über die Ruhekontakte'von 21, 23, 25 und 20. Wird ein einer mittleren Geschwindigkeit entsprechendes Signal über die Spulen 11 empfangen und über die Filter- und Verstärkervorrichtung 12 zum mit dem Relais M verbundenen Filter LC übertragen, so zieht das Relais an und schließt den Arbeitskontakt der Schaltstrecke 17, wodurch sich ein Strompfad über den Ruhekontakt der Schaltstrecke zum Speisen des Relais AR und seiner zugehörigen Kontakte und 20 ergibt. Zusätzlich hierzu schalten die Schaltstrecken 22 und 23 des Relais M in ihre Arbeitsstellung um und ergeben einen Strompf8d für das Relais CR über den Ruhekontakt von 21, den Arbeitskontskt von 2$, den Ruhekontakt von 24 und den Arbeitskontakt von 19 nach CR. Zieht jedoch aufgrund eines Fehlers auch das Relais H an, so öffnet sich der Strompfad zum Relais CR, da die Schaltstrecke 24- vom vorher geschlossenen Ruhekontakt auf den Arbeitskontakt umschaltet und damit den Stromkreis des Relais CR öffnet. Zieht andererseits das Relais L gleichzeitig mit der Speisung, des Relais Man, so fällt das Relais AR aufgrund des sich öffnenden Rühekontakts von 16 ab. Dies allein würde genügen, um das Relais CR zum Abfallen zu bringen. Außerdem öffnet sich jedoch der Ruhekontakt der Schaltstrecke 21, so daß sich eine zweite Unte^brechungsstrecke des Stromkreises des Relais CR ergibt.

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Die beschriebene Dekodiervorrichtung ergibt also eine Kontrolle der empfangenen Kodefolge derart, daß nur das der beschränktesten Geschwindigkeit entsprechende empfangene Kodefolgesignal das Allfolgenrelais AR speisen kann, dessen Speisung in einer zweiten Kontrollschaltung verwendet wird, die darüber wacht, daß nur eines der Kodefolgen-Relais L, M oder H zu einer Zeit angezogen ist.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ( 1. jDekodiervorrichtung zum selektiven Ansprechen auf ein durch —seine Frequenz bestimmtes Signal, das nur eine von mindestens drei charakteristischen Frequenzen aufweist, mit einer Mehrzahl von Ausgangsrelais und einer Mehrzahl von selektiv auf die jeweiligen der charakteristischen Frequenzen abgestimmten Filtern zum selektiven Erregen der Aüsgangsrelais, gekennzeichnet durch eine erste Kontrolleinrichtung (16,17»18,AR), die die Ausgänge der Filter (LC) und der Relais (L,M,H) zum Abgeben eines Ausgangssignals entsprechend dem Ausgang des dem in der Hierarchie höchsten angezogenen Relais (L,M oder H) entsprechenden Filters koppelt; und durch eine zweite Kontrolleinrichtung (13 bis 15» 19 bis 25, CR), die vom Ausgangssignal der ersten Kontrolleinrichtung und von,den Kontakten der Ausgangsrelais gesteuert ist zum Erzeugen eines Unterscheidungssignals, wenn mehr als eines der Ausgangsrelais gleichzeitig angezogen sind.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kontrolleinrichtung Schaltstrecken (16,17,19) der Ausgangsrelais umfaßt, deren Arbeitskontakte mit entsprechenden Ausgangsklemmen der Filter und deren Ruhekontakte in Reihenschaltung mit dem beweglichen Kontakt der in der Hierarchie jeweils nächstniedrigeren Schaltstrecke verbunden sind, wobei der bewegliche Kontakt der in der Hierarchie höchsten Schaltetrecke (i6) zur Abgabe des Ausgangssignals geschaltet ist.

   3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kontrolleinrichtung mindestens ein Kontrollrelais (AR) enthält, das entsprechend dem Ausgangssignal der ersten Kontrolleinrichtung gespeist ist.

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   h. Vorrichtung nach Anspruch 3 t dadurch gekennzeichnet, daß das Kontrollrelais ein Allfolgen-Relais (AR) ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kontrolleinrichtung^ ein Netzwerk von Kontakten (21 bis 25) der Ausgangsrelais (L,M,H) umfaßt, die in Reihenschaltung mit den Kontakten (19,2O) der Relais (AR) verbunden sind um ein Unterscheidungssignal zu ergeben, wenn mehr als eines der Ausgangsrelais (L,M,H) gleichzeitig angezogen sind oder wenn eines oder mehrere der Ausgangsrelais (L,M,H) angezogen ist bzw. sind und auch das Kontrollrelais (AR) abgefallen ist.

   6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch die Ausgangskontakte ( 13» 1^*» 15) der Ausgangsrelais (!,,Mti!) hierarchisch mit einer gemeinsamen Spannungsquelle koppelnde Verbindungen, so daß nur an einer Ausgangsklemme des in der Hierarchie höchsten der betätigten Relais ein Signal auftritt.

   7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem Fahrzeugempfänger zum Dekodieren von von der Strecke übertragene Signalen.

   8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Regeleinrichtung zum Regeln der Geschwindigkeit eines Eisenbahnzuges entsprechend der Betätigung der Ausgangsrelais (L,M,H) verbunden ist.

   9. System nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine auf das unterscheidende Signal ansprechende Einrichtung (CR), die das Einlegen der Fahrzeugbremsen bewirkt.

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