DE3043661A1 - Einrichtung bei einem elektronischen stellwerk zum speisen und fernueberwachen von weichenantrieben - Google Patents

Einrichtung bei einem elektronischen stellwerk zum speisen und fernueberwachen von weichenantrieben

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DE3043661A1
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Heinrich Dipl.-Ing. 3300 Braunschweig Köhnecke
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Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichens Berlin und München VPA 80 P 2 6 3 8 DE
Einrichtung bei einem elektronischen Stellwerk zum Speisen und Fernüberwachen von Weichenantrieben
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung bei einem elektronischen Stellwerk zum Speisen und Fernüberwachen von über vier Leitungen drehstrombetriebenen Weichenantrieben mit in den Sternpunktverbindungen der Motorwicklungen angeordneten, vom Antrieb gesteuerten Kontakten, über die die Motorwicklungen beim Schließen von Anschaltkontakten an das Drehstromnetz anschaltbar sind und über die sich nach dem Umlaufen des Antriebes und dem Erreichen der jeweils neuen Endlage ein über die vier Leitungen und die drei Wicklungen des Antriebs geführter Überwachungsstromkreis für einen gleichspannungsgespeisten Weichen-Überwacher schließt, wobei die Motorwicklungen mindestens während des Auslaufens asymmetrisch, während des Umlaufens dagegen symmetrisch gespeist sind.
Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der DE-PS 977 164 bekannt. Sie hat sich in der Praxis bewährt und wird im Prinzip auch heute noch verwendet. Die Schaltmittel zum Steuern und Überwachen sind dabei in Relaistechnik ausgeführt. Die im Eisenbahnwesen geforderte Sicherheit wird einerseits erreicht durch schaltungstechnische Abhängigkeiten zwischen den Steuer-, Stell- und Überwachungsschaltmitt©In eines stellwerksseitigen Steuerbausteines für die betreffende Weiche, der sogenannten Weichengruppe, und unrch die konstruktive Ausbildung der verwendeten EeIaIs0 nämlich durch zwangsgeführte Kontakte und g©g©b©a@mfalls aae-Gi-6-Fa / 14.11.80
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chanischen Abstützung der einzelnen Kontaktsysterne. Jede Funktionsstörung der Weiche oder eines der zum Steuern, Stellen und überwachen der Weiche vorgesehenen Bauteile führt in der betreffenden Weichengruppe zu einer Störungskennzeichnung. Die Störungskennzeichnung erfolgt damit dezentral. Sie wird dadurch veranlaßt, daß innerhalb der Weichengruppe mindestens einer der dort vorgesehenen Relaiskontakte nicht die Lage einnimmt, die er bei ordnungsgerechtem Betriebszustand bzw. Betriebsverhalten einnehmen sollte, so daß ein funktionell bestimmter Stromkreis, z.B. ein Überwachungsstromkreis . nicht zustandekommt.
Bei einem elektronischen Stellwerk mit seiner zentralen Logik werden keine dezentralen Abhängigkeitsschaltungen benötigt. Demzufolge sind auch keine mechanisch aufwendigen Spezialrelais mehr erforderlich. Vielmehr bietet sich bei einem elektronischen Stellwerk als Schnittstelle zwischen Logik und Leistung der Einsatz elektronischer Schaltmittel anj allerdings muß durch geeignete Maßnahmen dafür gesorgt sein, daß diese Schaltmittel genauso sicher arbeiten wie die bei einer dezentralen Steuerung verwendeten Relais.
Über die Schnittstelle zwischen den Logikschaltkreisen des elektronischen Stellwerkes und dem Leistungsbereich eines Weichenantriebes müssen in der einen Richtung Stellbefehle und in der anderen Richtung Überwachungsmeldungen übertragen werden. Mit jedem Stellkommando wird zunächst durch einen Phasenwechsler, z.B. ein Relais, die Laufrichtung des Antriebes gewählt und dann mit einem Leistungsschalter, z.B. einem Schütz, die Netzspannung zum Antrieb durchgeschaltet. Wenn dieser Schalter zur Unzeit schaltet, ist sofort eine entsprechende Meldung auszugeben.
Die überwachung hat darüber hinaus die Endlagenüber-
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wachung und die Prüfung aller vier zum Antrieb führenden Stelladern zu beinhalten. Ferner ist sowohl in Melde- als auch in Kommandorichtung eine absolute Potentialtrennung zwischen Logik und Leistungsbereich zu gewährleisten. Bei einem Stellvorgang ist dafür zu sorgen, daß der Antrieb beim Erreichen der Endlage abschaltet. Wenn die Endlage nicht erreicht wird soll der Antrieb nach einer maximal zulässigen Laufzeit abgeschaltet werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung soll die Kennzeichnung der jeweils eingenommenen Weichenlage zulassen; eine andere Weichenlage soll die jeweilige Schaltstellung des Phasenwechslers in den Uberwachungsvorgang einbeziehen, d.h. das jeweilige Überwachungsergebnis soll einen Vergleich der Soll- und der Ist-Lage des Weichenantriebes beinhalten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Einrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, die diese Forderung erfüllt.
Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, daß in den Mittelleiter des Speisekreises ein vom Stellstrom gesteuerter überwacher geschaltet ist, der über ein nachgeordnetes Schaltglied einen zuvor beim Einleiten eines Umsteuervorganges eingestellten Steuerschalter für die Anschaltkontakte zurückstellt, wenn er innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne seit Beginn des Umsteuervorganges vom unbeeinflußten in den beeinflußten Betriebszustand wechselt. Die vorgegebene Zeitspanne ist durch die betriebsmäßig zu erwartende längste Umlaufzeit des Antriebes bestimmt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der der Zeitpunkt für das Abschalten eines Antriebes beim Erreichen der Endlage zwar durch die Steuerlogik des Stellwerkes vorbereitet, aber letztendlich unabhängig ist vom Programmablauf innerhalb der Logik, sieht vor, daß in den Mittelleiter des Speisekreises ein vom Stellstrom steuerbarer erster Schalter geschaltet ist, daß das Stellwerk bei stromlosem Zustand des Schalters während der Umlaufphase des Antriebes ein Steuersignal zum Anschalten eines dem ersten Schalter parallelgeschalteten weiteren Schalters auslöst und daß der weitere Schalter bei seinem Ansprechen den zuvor eingestellten Steuerschalter zurückstellt und das
Steuersignal löscht.
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Die Zuverlässigkeit einer Überwachungsmeldung und damit die Sicherheit der Prozeßsteuerung durch ein elektronisches Stellwerk hängt maßgeblich von der Funktionsfähigkeit der dezentralen überwachungsbausteine ab. Um die Funktionsfähigkeit der Überwachungsbausteine quasi ständig zu überprüfen, ist nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung vorgesehen, den Überwachungsstromkreis des Antriebes in den Umstellpausen periodisch kurzzeitig aufzutrennen und die dabei von den Überwachern abgegebenen Meldungen auf Plausibilität zu prüfen. Dabei sollen nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung für die Funktionsprüfung der überwacher keine gesonderten Schaltmittel erforderlich sein sondern die gleichen Schaltmittel verwendet sein wie sie für die Steuerung des Antriebes ohnehin vorhanden sind.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Die Figuren 1 bis 6 zeigen den Stell- und überwachungs-Stromkreis eines Weichenantriebes in unterschiedlichen Betriebsphasen zusammen mit den nach der Erfindung vorgesehenen Uberwachungsschaltmitteln und von diesen abgegebenen Überwachungskennzeichen; Figur 7 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Speisen und überwachen eines Weichenantriebes.
In den Figuren 1 bis 6 sind die sich jeweils ausbildenden Stell- und Überwachungsstromkreise durch dick ausgezogene Linien hervorgehoben worden.
In Figur 1 ist schematisch ein Weichenantrieb A dargestellt, der über vier Leitungen L1 bis L4 gespeist und von einem Stellwerk aus Steuer- und überwachbar ist. Der Antrieb weist einen Drehstrommotor mit den Wicklungen W1 bis W3 auf, die in bekannter Weise über Endlagenkontakte AK1 bis AK4 verbunden sind. Als Strom-Versorgungseinrichtung für die Umsteuerung des Antriebs dient ein dreiphasiges Drehstromnetz mit den Phasen R, S, T sowie dem gemeinsamen Null-Leiter Mp. In die Außenleiter L1 bis L3 und in den Mittelleiter L4 sind Kontakte WSS/1 bis'WSS/4 eines Steuerschalters (WSS in Figur 7) geschaltet, die zum Umsteuern des Antriebes aus der einen in die andere Lage vom Steuerschalter her vorübergehend geschlossen werden. Ferner sind in bzw. zwischen zwei der drei Außenleiter Kontakte WLR/1 bis WLR/4 eines nicht dargestellten Weichen-Laufrichtungs-Wählers geschaltet, über die die Phasenlage der auf den Außenleitern L1 und L2 fließenden Ströme für den Rechts- bzw. Linkslauf des Antriebs vertauschbar ist.
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In Figur 1 ist angenommen, daß der Weichenantrieb eine seiner beiden Endlagen einnimmt. Dabei sind die Motorwicklungen durch die Kontakte WSS/1 bis WSS/4 vom Netz getrennt. Solange diese Kontakte geöffnet sind, sind die weiteren Kontakte WSS/5 bis WSS/8 des Steuerschalters geschlossen. Sie ermöglichen, daß sich ein Überwachungsstromkreis über die vier Speiseleitungen und die drei Motorwicklungen ausbilden kann. In den Überwachungsstromkreis sind mehrere stromgesteuerte überwacher Ü1 bis Ü4 geschaltet, die an ihren Ausgängen A1 bis A4 Ausgangsdaten H ( high), L (low) einem nicht dargestellten Stellrechner des elektronischen Stellwerkes zuführen, ,der aus diesen Ausgangsdaten den Zustand der betreffenden Weiche erkennt.
Um die überwacher von störenden Triebstrom-Einflüssen freizuhalten, wird der Überwachungsstromkreis potentialfrei betrieben. Als Stromversorgung für den Überwachungsstromkreis dient eine potentialfreie Gleichspannungs- quelle UpR. Bei der angenommenen Lage des Antriebs hat sich der in Figur 1 optisch hervorgehobene Überwachungsstromkreis gebildet. Der dabei fließende Überwachungsstrom veranlaßt die überwacher Ü1 und Ü2 zur Abgabe entsprechender Daten an den nachgeschalteten Stellrechner (der Überwacher Ü4 wird durch den Überwachungsstrom nicht beeinflußt; er spricht während der Anlauf- und der Auslaufphase des Antriebs an). Der stromführende Zustand des überwachers Ü1 dient zusammen mit einem Überwachungskennzeichen eines der Überwacher Ü2 und Ü3 zur Endlagenkennzeichnung des Antriebes; ohne diese Überwachungskennzeichen signalisiert der stromführende Zustand des Überwachers Ü1 eine Weichenauffahrmeldung. Der stromlose Zustand tritt betriebsbedingt bei der Umstellung des Antriebes auf.
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Der Überwacher Ü2 ist als Weichenlageüberwacher beispielsweise für die Pluslage der Weiche eingesetzt. Bei der angenommenen Weichenlage ist der Weichenla-' geüberwacher Ü3 für die Minuslage der Weiche durch eine Diode D3 kurzgeschlossen. In entsprechender Weise wird der Weichenlageüberwacher Ü2 für die Pluslage der Weiche durch eine seinen Eingängen parallelgeschaltete Diode D2 kurzgeschlossen, wenn der An« trieb die andere Endlage einnimmt. Aus den an den Klemmen A1 bis Ak abgreifbaren Daten H, H, L, L bestimmt der Stellrechner nach einer ihm eingeprägten Logik die Weichenlage der vom Antrieb gesteuerten Weiche und speichert ein entsprechendes Kennzeichen zum bedarfsweisen Aufrufen und Weiterbehandeln in zugeordneten Speicherschaltmitteln ab.
In Figur 2 ist angenommen, daß der Stellrechner den Stellbefehl zum Umsteuern der Weiche ausgegeben und damit den Steuerschalter umgesteuert hat. Die dem Steuerschalter zugeordneten Kontakte WSS/1 bis WSS/8 nehmen dann die in Figur 2 dargestellte Lage ein. Dabei werden der bislang bestehende Überwachungsstromkreis durch das öffnen der Kontakte WSS/5 bis WSS/8 unterbrochen und der Speisestromkreis für den Antriebsmotor durch die Kontakte WSS/1 bis WSS/4 geschlossen. Die Wicklung W1 des Antriebsmotors liegt an der Phasenspannung, die Wicklungen W2 und W3 an der verketteten Phasenspannung zwischen den Phasen S und T. Der Antriebsmotor beginnt umzulaufen, ohne daß Jedoch zunächst die Endlagenkontakte AK1 bis AK4 wechseln.
Der in der Anlaufphase über den Mittelleiter L4 fließende Stellstrom beeinflußt den nach der Erfindung vorgesehenen Überwacher Ü4 und führt damit dazu, daß
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am Ausgang A4 des überwachers ein entsprechendes H·- Potential abgreifbar ist. An den Ausgängen A1 bis A3 der Überwacher Ü1 bis Ü3 liegt zu diesem Zeitpunkt L Potential an.
In Figur 3 ist angenommen, daß der Weichenantrieb umläuft. In der Anlaufphase sind die vom Antrieb mechanisch gesteuerten Endlagenkontakte AK2 und AK4 umgesteuert worden. Die Motorwicklungen sind damit nach dem Anlaufen des Motors in Stern geschaltet. Alle vier überwacher Ü1 bis Ü4 sind unbeeinflußt? an ihren Ausgängen A1 bis A4 stellen sie dem nachgeschalteten Stellrechner L-Potential zur Verfügung.
In Figur 4 sind die Speisestromkreise des Antriebs in der Auslaufphase kurz vor dem Abschalten des Antriebsmotors optisch hervorgehoben. In dieser Phase haben auch die vom Antrieb gesteuerten Endlagenkontakte AK1 und AK3 gewechselt und damit die Sternpunktverbindung der Motorwicklungen aufgetrennt. Der Motor wird nun asymmetrisch über die Phasenspannung und die verkettete Phasenspannung erregt, wobei über den Mittelleiter L4 für kurze Zeit ein Strom fließt, der den Überwacher Ü4 beeinflußt. Am Ausgang A4 dieses Überwachers liegt damit Η-Potential, an den Ausgängen A1 bis A3 der übrigen überwacher L-Potential.
In der Auslaufphase des Antriebs wird in noch zu erläuternder Weise der für die Umsteuerung des Antriebes zuvor eingestellte Steuerschalter (WSS in Figur 7) in die Ausgangsstellung zurückgestellt. Dabei wechseln die von ihm gesteuerten Kontakte WSS/1 bis WSS/8 in die in Figur 5 dargestellte Schaltstellung. Die Kontakte WSS/1 bis WSS/4 unterbrechen den Speisestrom-
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kreis für den Antriebsmotor; die Kontakte WSS/5 bis WSS/8 ermöglichen die Ausbildung des Uberwachungsstromkreises wie er in Figur 5 optisch hervorgehoben ist. Bei der neuen Endlage des Antriebs wird der Weichenlageüberwacher Ü3 für die Minuslage der Weiche beaufschlagt während der Weichenlageüberwacher Ü2 für die Pluslage unbeeinflußt bleibt. An den Ausgängen A1 und A3 der überwacher Ü1 und Ü3 liegt Η-Potential, an den Ausgängen A2 und A4 der Überwacher Ü2 und Ü4 L-Potential. Aus diesen Daten bestimmt der Stellrechner die neue Weichenlage, die für spätere Behandlungen des zugehörigen Fahrwegelementes in einem zugeordneten Speicher abgespeichert
wird. Der Umstellvorgang ist damit abgeschlossen. 15
In Figur 6 ist angenommen, daß die Weiche aufgefahren wurde, d.h. von der stumpfen Seite her entgegen der durch den zuletzt ausgeführten Stellauftrag definierten Lage befahren wurde. Dabei haben die beiden End- lagenkontakte AK1 und AK3 gewechselt, die als letzte beim Umsteuern der Weiche in die Minuslage betätigt wurden. Infolge des Kontaktwechsels wurde der bislang bestehende Überwachungsstromkreis über den Mittelleiter L4 und den Außenleiter L2 unterbrochen und der in Figur 6 optisch hervorgehobene Überwachungskreis geschlossen. Der nun fließende Überwachungsstrom beeinflußt ausschließlich den überwacher Ü1, der im Zusammenwirken mit den nicht beeinflußten übrigen Überwachungseinrichtungen Ü2 bis Ü4 durch Aufschalten des Η-Potentials auf den Ausgang A1 das Auffahren der Weiche kennzeichnet.
Die Figuren 1 bis 6 zeigen, wo bei der erfindungsgemä= ßen Einrichtung zum Speisen und Fernüberwaehsn iron
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Weichenantrieben Uberwacher vorzusehen sind, welchem Zweck diese überwacher dienen und welche Meldungen sie an einen nachgeschalteten Stellrechner geben. Die technische Ausbildung der Überwacher ist dabei prinzipiell ohne Bedeutung. Als besonders vorteilhaft sind die überwacher als Optokoppler ausgebildet, weil diese eine absolute Potentialtrennung zwischen Leistungskreis und Auswertelogik ermöglichen. Optokoppler stellen Jedoch nicht sicherungstechnische Bauelemente dar, bei denen im Defektfall damit gerechnet werden muß, daß sie nicht erkennbar fehlerhaft arbeiten. Aus diesem Grunde muß zum Erzielen der gleichen Sicherheit wie bei in Relaistechnik ausgeführten Überwachern dafür gesorgt werden, daß mindestens diejenigen als Optokoppler ausgeführten Überwacher auf ordnungsgerechtes Funktionsverhalten überprüfbar sind, deren Ausgangssignale den ordnungsgerechten Betriebszustand des Antriebes kennzeichnen.
Ein Defekt an einem Optokoppler kann zwei Auswirkungen haben, nämlich erstens, der Optokoppler gibt ständig, unabhängig von seinen Eingangsdaten, an seinem Ausgang ein Signal ab oder aber er ist nicht mehr in der Lage, ein Signal abzugeben. Gefährlich kann nur der erste Fehler sein, weil der nachgeschaltete Stellrechner nur aus dem Η-Potential Kennzeichen für einen ungefährlichen Zustand ableitet.
Die Prüfung geschieht dadurch, daß die Optokoppler zwischen den einzelnen Umsteuerphasen des Weichenantriebes sporadisch oder vorzugsweise zyklisch kurzzeitig umgesteuert werden. Dabei müssen sie bei ordnungsgerechtem Betriebsverhalten in den jeweils anderen Schaltzustand wechseln. Dieser Wechsel läßt sich
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in dem nachgeordneten Stellrechner, der zweckmäßigerweise auch die Befehle zum Umsteuern der Optokoppler ausgibt, in geeigneter Weise überwachen. Auf diese Art und Weise wird eine sehr kurze Fehleroffenbarungszeit erreichbar, welche der erfindungsgemäßen Einrichtung die gleiche Sicherheit zukommen läßt wie einer in Relaistechnik ausgeführten entsprechenden Einrichtung.
In der Endlage eines Weichenantriebes sind stets zwei überwacher wirksam, nämlich der Endlagen-Uberwacher Ü1, über den auch das Auffahren einer Weiche festgestellt werden soll, und einer der mit ihm in Reihe liegenden Überwacher Ü2 und Ü3 für die Lagekennzeichnung des Weichenantriebes. Zur Funktionsprüfung der angeschalteten Überwacher sind diese vorübergehend abzuschalten. Dies kann durch Aufschalten von Steuerpotential auf den Eingang eines Schalters T1 erfolgen. Bis zum Wiederöffnen des Schalters T1 darf keiner der überwacher auf dem ihm zugeordneten Ausgang Η-Potential führen. Ist während dieser Zeit dennoch an einem der Ausgänge Η-Potential abgreifbar, so erkennt dies der Stellrechner und veranlaßt das Ausgeben einer Störungsmeldung für die betreffende Weiche. Nach dem Öffnen des Schalters T1 müssen Jeweils wieder zwei der drei in Frage kommenden Überwacher an ihrem Ausgang H-Potential führen, damit der Stellrechner ein Kennzeichen für die Endlagenbestimmung des Antriebs erarbeiten kann.
Bei der Erläuterung der Figur k war angedeutet worden, daß aus dem Ansprechen des überwachers Ü4 während der Auslaufphase ein Kennzeichen für das Umsteuern des Steuerschalters zum Auftrennen des Speisestromkreises
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für die Motorwicklungen abzuleiten ist. Ein derartiges Steuerkennzeichen ließe sich unschwer durch den Stellrechner bilden. Allerdings ist dann der tatsächliche Abschaltzeitpunkt bestimmt durch die endliche Bearbeitungszeit des Stellrechners zum Ausgeben des Umsteuerbefehles. Um von dieser Verzögerung der Steuerlogik unabhängig zu sein, ist nach der Erfindung vorgesehen, das Umsteuern des Steuerschalters hardwaremäßig zu realisieren. Diesem Zwecke dient die in Figur 7 dargestellte Einrichtung.
Der zum Aufschalten der Versorgungsspannung des Antriebs erforderliche Steuerschalter WSS ist üblicherweise stromlos. Hat die Steuerlogik des Stellrechners ein Stellkommando erarbeitet, so beeinflußt sie auf nicht näher angegebene- Weise eine sichere Ausgabeschaltung für das Kommando. Diese Ausgabeschaltung kann beispielsweise als sicherer Verstärker V ausgebildet sein, wie er für das Eisenbahnwesen entwickelt wurde. Die am Ausgang des Ausgabeverstärkers V auftretende Gleichspannung dient als Versorgungsspannung für den Steuerschalter WSS und über einen Spannungsteiler aus einem Widerstand R und einem Thyristor Th1 gleichzeitig als Steuerspannung für einen im Speisekreis des Steuerschalters liegenden Schalter T2.
Dieser Schalter ist bei gesperrtem Thyristor niederohmig, so daß der Steuerschalter WSS ansprechen und seine Kontakte in die in Figur 2 dargestellte Lage wechseln kann, in der diese einerseits den Überwachungsstromkreis unterbrechen und andererseits den Speisestromkreis für den Antriebsmotor schließen.
Während der Anlaufphase des Antriebes fließt üblicherweise ein Speisestrom über den Mittelleiter LA. Dabei wird in der Sekundärwicklung eines Stromwandlers W
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eine Spannung aufgebaut, die nach Gleichrichtung in einem Zweiweggleichrichter G und Glättung an einem Kondensator C einen ersten Schalter K1 vorübergehend einstellt. Dieser Schalter ist als Optokoppler ausgebildet, dessen Leuchtdiode parallel zum Kondensator angeordnet ist. Für die Dauer der Anlaufphase, also der asymmetrischen Speisung der Motorwicklungen ist der Schalttransistor des Optokopplers üblicherweise durchgesteuert; während der anschließenden Umlaufphase des Antriebes ist der Schalter in jedem Fall hochohmig. Dabei gibt er ein Steuerkennzeichen e auf ein nachgeordnetes Schaltglied E, welches das Steuerkennzeichen umsetzt in ein länger anstehendes Steuersignal. Dieses Steuersignal schaltet den Transistor T1, der für die Funktionsprüfung der Uberwacher während der Umstellpausen des Antriebes vorgesehen ist. Der Transistor T1, der hier die Funktion eines Zwischenschalters hat, steuert einen weiteren Schalter K2 aus der einen in die andere Stellung um. Dieser Schalter ist ebenfalls als Optokoppler ausgebildet, wobei die Leuchtdiode in den Emitter-Kollektorkreis des Transistors T1 geschaltet ist. Der Schalttransistor dieses Optokopplers liegt im Steuerstromkreis eines weiteren Optokopplers K3.
Das Durchsteuern des weiteren Schalters K2 hat zunächst keine Auswirkungen auf den Schaltzustand des Steuerschalters WSS, weil annahmegemäß der Zwischenschalter T1 erst nach Beendigung der Anlaufphase des Antriebes durchgesteuert wurde und zu diesem Zeitpunkt der Speisestromkreis Über den Mittelleiter L4 bereits wieder aufgetrennt ist. Wenn jedoch nach dem Umlauf des Antriebes die Auslaufphase erreicht ist, fließt Strom über den Mittelleiter IA. Die dabei wie-
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derkehrende Versorgungsspannung für die Schalter K1 und K2 bewirkt, daß nun auch der dritte Optokoppler K3 wirksam wird. Der Schalttransistor dieses Optokopplers wird leitend, sobald die Schwellspannung der zugehörigen Leuchtdiode erreicht ist und steuert den nachgeschalteten Tyristor Th1 durch. Dabei ändert sich der Spannungsabfall an dem mit dem Thyristor Th1 in Reihe liegenden Widerstand R. Dies führt zum Sperren des Schalters T2 im Speisekreis des Steuerschalters.
Der Steuerschalter wird dadurch stromlos geschaltet und steuert seine Kontakte wieder in die in Figur 1 dargestellte Lage, in der sie den Speisestromkreis für die Motorwicklungen des Antriebs unterbrechen und den überwachungsStromkreis über die vier Adern und die drei Wicklungen des Antriebs schließen.
Der Stellrechner registriert über das Ausgangssignal des ersten Schalters K1, daß die Auslaufphase des Antriebs erreicht ist und schaltet daraufhin nach Beendigung der Auslaufphase den Zwischenschalter T1 wieder in den hochohmigen Zustand, den er auch vor Beginn der Weichenumstellung eingenommen hatte. Außerdem schaltet der Stellrechner den sicheren Ausgabeverstärker V ab und veranlaßt so das Abschalten der Versorgungsspannung für den Steuerschalter WSS. Damit befindet sich die Schaltung wieder in der in Figur 7 angenommenen Ausgangsstellung. Die in Figur 7 angegebene Einrichtung ermöglicht es, bei einem elektronischen Stellwerk den Ausschaltzeitpunkt für den Antrieb einer Weiche hochgenau und unabhängig von der Reaktionszeit der für die Datenverarbeitung erforderlichen Steuerelemente zu bestimmen und die Abschaltung durchzuführen. Dabei wird der Transistor T1 in vorteilhafter Weise mehrfach ausge-
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nutzt, nämlich einmal dazu, während der Umstellpausen die im Überwachungsstromkreis des Antriebs erregten Überwacher kurzzeitig abzuwerfen und damit einer Funktionsprüfung zu unterziehen und zum anderen dazu, den Steuerschalter abzuschalten, sobald der Antrieb umgestellt ist und seine neue Endlage erreicht hat.
Bei der Erläuterung der erfindungsgemäßen Einrichtung war stillschweigend angenommen worden, daß sich ein Weichenantrieb ordnungsgemäß umstellen ließ. Ist dies nicht der Fall, erreicht also ein Antrieb seine durch einen Stellauftrag vorgegebene neue Endlage nicht, so ist dafür Sorge zu tragen, daß der Stellstromkreis aufgetrennt wird sobald festgestellt ist, daß er seine neue Endlage offensichtlich nicht erreichen kann. Dies geschieht durch einen in der Zeichnung nicht weiter dargestellten Zeitschalter, der zu Beginn des Umsteuervorganges eingestellt wird und für eine vorgegebene Zeitspanne das betriebsmäßige Zurückstellen des Steuerschalters für die Anschältkontakte ermöglicht und der beim Ausbleiben dieses Schaltvorganges die Zwangsabschaltung des Steuerschalters herbeiführt. Hierzu kann beispielsweise der in Figur 7 dargestellte Ausgabe-Verstärker V verwendet werden. Erreicht der Antrieb bei einem Umstellvorgang seine neue Endlage nicht innerhalb einer vorgebbaren Mindestzeit, die im wesentlichen durch die bei ordnungsgemäßem Betriebsverhalten des Antriebs bestimmte maximale Umlaufzeit gegeben ist, so schaltet das Stellwerk den sicheren Ausgabeverstärker V ab und unterbricht damit die Stromversorgung für den noch angeschalteten Steuerschalter; hierdurch wird der noch geschlossene Speisestromkreis für den betreffenden Antrieb aufgetrennt und die Endlagen- und die Weichenlageüberwachung durch
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Schließen der Steuerschalter-Ruhekontakte vorbereitet.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Speisen und Fernüberwachen von Weichenantrieben arbeitet nicht nur dann bestimmungsgemäß, wenn ein Weichenantrieb aus einer seiner beiden Endlagen heraus umgestellt werden soll, sondern auch dann, wenn der Antrieb seine vorgegebene Endlage nicht erreicht hat. Dieser Fall kann z.B. eintreten, wenn zwischen den bei der betreffenden Weichenlage benachbarten Weichenzungen ein Fremdkörper, z.B. Schotter, eingeklemmt ist. In diesem Fall wird die an Hand der Figur 2 erläuterte Anlaufphase beim Umstellvorgang des Antriebs übersprungen und der Antriebsmotor wird bis zum Erreichen der Auslaufphase ausschließlich symmetrisch erregt.Dabei bleibt der erste Schalter K1 während des Umsteuervorganges unbeeinflußt; er veranlaßt damit das Ausgeben des Steuersignals e , das dann bestimmungsgemäß in der Auslaufphase des Antriebs den Stellstromkreis auftrennt.
Durch das Einbeziehen der vom Steuerschalter gesteuerten Kontakte WSS/5 bis WSS/8 in den ÜberwachungsStromkreis ist sichergestellt, daß beim Zustandekommen eines Überwachungsstromkreises der Speisestromkreis für den Antrieb auf Jeden Fall unterbrochen ist.
Nicht überwacht wurde im dargestellten Ausführungsbeispiel das ordnungsgerechte Betriebsverhalten des Laufrichtungs-Wählers, dessen Kontakte WLR/1 bis WLR/4 die Laufrichtung des Antriebs bestimmen. Das Funktionsverhalten dieses Wählers läßt sich in einfacher Weise dadurch überprüfen, daß man das Ansprechen der überwacher Ü2 und Ü3 für die Weichenlagekennzeichnung abhängig macht vom Schaltzustand des Laufrichtungs-Wählers. Dem Weichenlageüberwacher Ü2
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für die Pluslage der Weiche ist dabei ein in Pluslage der Weiche geschlossener Kontakt des Laufrichtungs-Wählers in Reihe zu schalten bzw. ein geöffneter Kontakt des Laufrichtungs-Wählers parallelzuschalten.
Entsprechend verhält es sich mit dem Weichenlageüberwacher für die Minuslage der Weiche. Ihm ist ein in Minuslage der Weiche geschlossener Kontakt des Laufrichtungs-Wählers in Reihe zu schalten· bzw. ein geöffneter Kontakt dieses Laufrichtungs-Wählers parallelzuschalten. Diese Kontakte können die in der Zeichnung den überwachern Ü2 und Ü3 parallel geschalteten Dioden D2 und D3 ersetzen.
Das Funktionsverhalten des Laufrichtungs-Wählers läßt sich aber auch dadurch überwachen, daß dem Überwaeher Ü1 ein Kontakt des Laufrichtungs-Wählers in Reihe geschaltet und dieser Reihenschaltung die Reihenschaltung aus einem weiteren überwacher und einem Aus= schlußkontakt des Laufrichtungs-Wählers parallel geschaltet wird. Bei der einen Endlage des Antriebes spricht dann - solange der Laufrichtungs-Wähler ordnungsgerecht arbeitet - der eine,bei der anderen Endlage der weitere überwacher an. Diese Endlage kennzeichnet die durch den Jeweils zuletzt ausgeführten Stellauftrag vorgegebene Soll-Endlage des Antriebes; die Ist-Endlage des Antriebes, die durch die Lage der Antriebskontakte AK1 bis AK4 gegeben ist, wird durch die überwacher Ü2 und Ü3 für die Weichenlagekennzeichnung angezeigt. Durch Vergleich der Jeweils angeschalteten Überwacher ist erkennbar, ob der Laufrichtungs- Wähler tatsächlich die durch den letzten Stellauftrag vorgegebene Schaltstellung einnimmt oder nicht; Störungen im Betriebsverhalten des Laufrichtungs-Wählers sind so bereits kurz nach ihrem Auftreten erkennbar. (Kurze Fehleroffenbarungszeit; der Fehler wird erkannt und kann behoben werden bevor ein möglicherweise auf-
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tretender anderer Fehler hinzukommen und eine Fehlsteuerung des Antriebes veranlassen kann).
14 Patentansprüche
7 Figuren

Claims (14)

  1. VPA 80 P 2 6 3 8 DE Patentansprüche
    Einrichtung bei einem elektronischen Stellwerk
    "zum Speisen und Fernüberwachen von über vier Leitungen drehstrombetriebenen Weichenantrieben mit in den Sternpunktverbindungen der Motorwicklungen angeordneten, vom Antrieb gesteuerten Kontakten, über die die Motorwicklungen beim Schließen von Anschaltkontakten an das Drehstromnetz anschaltbar sind und über die sich nach dem Umlaufen des Antriebes und dem Erreichen der jeweils neuen Endlage ein über die vier Leitungen und die drei Wicklungen des Antriebs geführter Überwachungsstromkreis für einen gleichspannungsgespeisten Weichen-Überwacher schließt, wobei die Motorwicklungen mindestens während des Auslaufens asymmetrisch, während des Umlaufens dagegen symmetrisch gespeist sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Mittelleiter (L4) des Speisekreises ein vom Stellstrom gesteuerter überwacher (Ü4) geschaltet ist, der über ein nachgeordnetes, bei jedem Umsteuervorgang ansteuerbares Schaltglied (E) einen zuvor beim Einleiten eines Umsteuervorganges eingestellten Steuerschalter (WSS) für die Anschaltkontakte (WSS/1 bis WSS/8) zurückstellt, wenn er innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne seit Beginn des Umsteuervorganges vom unbeeinflußten in den beeinflußten Betriebszustand wechselt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zeitspanne durch die betriebsmäßig zu erwartende längste Umlaufzeit des Antriebes bestimmt ist.
    3 O /ι 3 6 6
    VPA 80 P 2 6 3 8 DE
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem im Mittelleiter (IA) des Speisekreises fließenden Stellstrom gesteuerter erster Schalter (K1 in Figur 7) vorgesehen ist, der durch seinen stromlosen Zustand während der Umlaufphase des Antriebs das Ausgeben eines Steuersignals (e) zum Anschalten eines dem ersten Schalter (K1) parallelgeschalteten weiteren Schalters (K2) veranlaßt und daß der weitere Schalter (K2) bei seinem Ansprechen den zuvor eingestellten Steuerschalter (WSS) zurückstellt und das Steuersignal löscht.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch
    gekennzeichnet, daß der weitere Schalter (K2) aus einem Optokoppler besteht, dessen Schalttransistor an einer durch die Steuerspannung des ersten Schalters (K1) gegebenen Versorgungsspannung liegt und von der zugehörigen, mittelbar vom ersten Schalter (K1) anschaltbaren Leuchtdiode durchsteuerbar ist.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im SteuerStromkreis des Steuerschalters (WSS) ein vom weiteren Schalter (K2) gesteuerter weiterer Optokoppler (K3) vorgesehen ist.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Speisestromkreis des Steuerschalters (WSS) für die Anschaltkontakte ein Schalter (T2) angeordnet ist, dessen Steuereingang am Abgriff eines Spannungsteilers aus mindestens einem Widerstand (R) und einem vom weiteren Optokoppler (K3) steuerbaren Schalter (Th 1) liegt und daß
    VPA 80 P 2 6 3 8 DE
    der Spannungsteiler an der Ausgangsspannung eines beim Auslösen eines Stellauftrages bis zum Abschalten des Antriebes vom Stellwerk her aktivierbaren Ausgabeverstärkers (V) liegt.
    5
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern des weiteren Schalters (K2) ein vom ersten Schalter (K1) steuerbarer Zwischenschalter (T1) vorgesehen ist, dessen Stromversorgung aus der für die Überwachung des Antriebes vorgesehenen Gleichspannungsquelle (üpR) erfolgt.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die beiden Pole der für die Überwachung des Antriebes vorgesehenen Gleichspannungsquelle (Upft) an diejenigen beiden Außenleiter (L1, L3) des Drehstromnetzes (R, S, T) angeschlossen sind, die über die vom Antrieb gesteuerten Endlagenkontakte (AK4, AK1) stets entkoppelt sind und daß in den Überwachungskreis außerhalb der Speiseleitungen (L1 bis IA) ein Endlagen-Überwacher (Ü1) geschaltet ist.
  9. 9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der über die Endlagenkontakte (AK4, AK3) mit jeweils einem der anderen Außenleiter (L1, L3) verbundene Außenleiter (L4) über auf unterschiedliche Stromrichtungen ansprechende Überwacher (Ü2, Ü3) für die Weichenlagekennzeichnung mit dem Mittelleiter (IA) des Drehstromnetzes verbunden ist.
    3C43661
    VPA 80 P 2 6 3 8 DE
  10. 10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansprechen der überwacher (Ü2, Ü3) für die Weichenlagekennzeichnung abhängig gemacht ist vom Schaltzustand eines bei jedem Umstellvorgang umsteuerbaren Laufrichtungs-Wählers der betreffenden Weiche.
  11. 11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander über Ausschlußkontakte eines die Laufrichtung des Antriebes angebenden Laufrichtungs-Wählers parallel geschaltete Endlagea-Überwacher (U1) vorgesehen sind, deren Schaltzustand den Soll-Betriebszustand des Weichenantriebes
    kennzeichnet.
    15
  12. 12. Einrichtung nach Anspruch 7 und 9 oder 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der über den Endlagen-Uberwacher (Ü1) und einen der Weichenlage-Überwacher (z.B. Ü2) geführte Stromkreis in den Umstellpausen des Antriebes (A) zu Prüfzwecken kurzzeitig auftrennbar ist.
  13. 13. Einrichtung nach Anspruch 7 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum bedarfsweisen Auftrennen des Überwachungsstromkreises zu Prüfzwecken der Zwischenschalter (T1) verwendet ist.
  14. 14. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das alleinige Ansprechen des Endlagen-Überwachers (Ü1) eine Weichenauffahrmeldung bewirkt.
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