DE102006026454B3

DE102006026454B3 - Anlage für ein sich spurgebunden bewegendes Fahrzeug, insbesondere ein Magnetschwebefahrzeug, Spurwechseleinrichtung für eine solche Anlage und Verfahren zur Sicherung eines Spurwechsels

Info

Publication number: DE102006026454B3
Application number: DE200610026454
Authority: DE
Inventors: Siegfried Burkert; Friedbert Löper
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2026-06-01
Also published as: CN101081621A; CN101081621B; HK1112606A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spurwechseleinrichtung und ein Verfahren zur Sicherung eines Spurwechsels sowie eine Anlage für ein sich auf einem Fahrweg bewegenden Fahrzeug, insbesondere für ein Magnetschwebefahrzeug, mit einem beweglichen Fahrwegteilstück (3), durch dessen Lageänderung ein Fahrweg (1) wahlweise jeweils mit einem von mehreren feststehenden Fahrwegenden (4, 7) verbindbar ist, wobei Sensoren (5) vorgesehen sind, die signalisieren, ob sich das bewegliche Fahrwegende (3) unmittelbar gegenüber von einem der feststehenden Fahrwegenden (4, 7) befindet, und mit einer Sicherungseinrichtung (13) zur Auswertung der Sensorsignale. Um eine technisch einfache Lösung für das sichere Spurwechseln zu erzielen, die eine hohe Blitzschutz- und EMV-Festigkeit aufweist, wird vorgeschlagen, dass jeder Sensor (5) ein Relais (8) mit zwangsgeführten Schaltkontakten betätigt, dass die Schaltkontakte jedes Relais zumindest einen Öffner (10a) und einen Schließer (9a) bilden, dass alle Schließer (9a) und alle Öffner (10a) jeweils in Reihe geschaltet sind, und dass der durchgehende Fahrweg nur bei geschlossener Schließerreihe (14) und offener Öffnerreihe (15) und umgekehrt nur bei offener Schließerreihe (14) und geschlossener Öffnerreihe (15) von der Sicherungseinrichtung (13) freigegeben werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage für ein an eine Fahrspur gebundenes Fahrzeug, insbesondere ein Magnetschwebefahrzeug, eine Spurwechseleinrichtung für eine solche Anlage und ein Verfahren zur Sicherung eines Spurwechsels gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 7 bzw. 8.
Entsprechende Vorrichtungen und Verfahren sind beispielsweise aus den veröffentlichten Patentanmeldungen DE 40 38 339 A1 , WO 00/53849 A1 und GB 1 379 281 A bekannt.
Bekannte Spurwechseleinrichtungen für Magnetschwebefahrzeuge weisen ein bewegliches Fahrwegteilstück auf, das in seiner Lage durch Verschieben mittels Schiebebühnen oder Verbiegen jeweils so verstellt wird, dass es mit einem von mehreren feststehenden Fahrwegenden verbindbar ist. Spurwechseleinrichtungen für Magnetfahrzeuge sind aufgrund der Fahrwegkonstruktion und der hohen Fahrgeschwindigkeit relativ ausgedehnte Konstruktionen, die über mehrere Stellantriebe bewegt und mit Hilfe von Riegeln in der jeweiligen Lage festgehalten werden. Über einen Leistungsschalter wird die Energie zum Bewegen des Fahrwegteilstücks abgeschaltet. Danach wird dessen Lage jeweils überprüft. Zur Überprüfung der korrekten Lage werden Sensoren verwendet, die signalisieren, ob ein durchgehender Fahrweg unter Einhaltung der projektierten Fahrlinie hergestellt ist. Die Signale der direkt mit der Si cherungseinrichtung verbundenen Sensoren werden dazu an eine übergeordnete Sicherungseinheit geleitet.
Die Sicherungseinheit muss aus sicherungstechnischen Gründen eine erhöhte Blitzschutz- und EMV-Festigkeit (elektromagnetische Verträglichkeit) aufweisen.
Zur Erfüllung der Sicherheits- und Verfügbarkeitsanforderungen sind darüber hinaus hochzuverlässige Schaltelemente erforderlich, welche relativ teuer sind.
Die hohen Verfügbarkeits- und Sicherheitsanforderungen an die Sicherungseinrichtungen der Spurwechseleinrichtung haben zu einer Vervielfachung der Sensoranzahl geführt.
Aufgrund der Ausdehnung der Spurwechseleinrichtungen von mehr als 100 m und die exponierte Sensorkabelführung an dem aufgeständerten Fahrweg müssen Kopplungselemente zur Erhöhung der Blitzschutz- und EMV-Festigkeit vorgesehen sein. Dadurch, dass jeder Sensor direkt mit der Sicherungseinrichtung verbunden ist, ergibt sich ein hoher Verkabelungs- und Verdrahtungsaufwand, der wiederum einen entsprechenden Schutzaufwand bezüglich Blitzschutz- und EMV-Festigkeit erfordert. Dabei stellen elektronische Einrichtungen, die hohen Sicherheitsanforderungen genügen, jeweils nur eine geringe Anzahl von Signal- und damit Sensoreingängen zur Verfügung.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen sicheren Spurwechsel zu erzielen, insbesondere mit einer hohen Blitzschutz- und EMV-Festigkeit.
Die Aufgabe wird in Bezug auf die Anlage, die Spurwechseleinrichtung und das Verfahren durch die Merkmale der Ansprüche 1, 7 bzw. 8 gelöst.
Die Lösung sieht, bezogen auf die Anlage, die Spurwechseleinrichtung und das Verfahren, vor, dass jeder Sensor ein Relais mit zwangsgeführten Schaltkontakten betätigt, dass die Schaltkontakte jedes Relais' zumindest einen Öffner und einen Schließer bilden, wobei der Öffner geschlossen ist, wenn der Schließer offen ist, und umgekehrt der Öffner offen ist, wenn der Schließer geschlossen ist, dass alle Schließer und alle Öffner jeweils in Reihe geschaltet sind, so dass jeweils bei einem durchgehenden Fahrweg und korrekter Lage des beweglichen Fahrwegteilstücks die Schließerreihe geschlossen und die Öffnerreihe offen und umgekehrt die Schließerreihe offen und die Öffnerreihe geschlossen ist, und dass der durchgehende Fahrweg nur bei geschlossener Schließerreihe und offener Öffnerreihe oder umgekehrt nur bei offener Schließerreihe und geschlossener Öffnerreihe von der Sicherungseinrichtung freigegeben werden kann. Der Einsatz von Relais' stellt eine kostengünstige Lösung im Rahmen eines mehrstufigen Schutzkonzeptes dar. Dabei ist die Anzahl der Signaleingänge nahezu unbegrenzt. Eine hohe Blitzschutz- und EMV-Festigkeit ist bei Relais grundsätzlich gegeben; sie lässt sich im Bedarfsfall kostengünstig weiter erhöhen.
Im einfachsten Falle wird kontrolliert, ob bei einem Wechsel des feststehenden Fahrwegendes der Schaltzustand der Schließerreihe jeweils von geschlossen zu offen und der Schaltzustand der Öffnerreihe von offen zu geschlossen und umgekehrt die Schließerreihe von offen zu geschlossen und die Öffnerreihe von geschlossen zu offen wechselt.
Zur Erhöhung der Sicherheit sollte der Wechsel, zum Beispiel der Schließer von offen nach geschlossen, in einer vorgegebenen Reihenfolge und innerhalb einer vorgegebenen Gesamtzeit erfolgen, was mittels einer Zeitüberwachung erfasst werden kann.
Noch sicherer ist es, wenn zusätzlich mindestens eine redundante Öffnerreihe und mindestens eine redundante Schließerreihe vorgesehen sind.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit sind mehrere redundante Schließer- und Öffnerreihen vorgesehen, wobei höchstens der Schaltzustand einer oder einer Minderheit dieser redundanten Reihen von den übrigen Schließerreihen bzw. Öffnerreihen abweichen darf, damit die Sicherungseinrichtung die Fahrweg freigeben kann.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Lageänderung des Fahrwegteilstücks durch Verschieben oder Verbiegen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt einer Anlage für ein Magnetschwebefahrzeug mit einer Spurwechseleinrichtung ausgelegt für zwei Lagen,
2 eine Anlage gemäß 1 mit mehreren Lagen und je Lage einer Öffnerreihe und einer Schließreihe sowie
3 eine Erweiterung der Anlage gemäß 2 von einer auf drei Öffnerreihen und Schließreihen je Lage.
1 zeigt einen Ausschnitt einer Bahnanlage mit Fahrwegen 1, 1a, 1b für Magnetschwebefahrzeuge (nicht gezeigt), die sich auf den Fahrwegen 1, 1a, 1b bewegen können. Angetrieben werden die Magnetschwebefahrzeuge von einem ebenfalls nicht dargestellten Linearmotor, dessen Stator sich längs der Fahrwege 1, 1a, 1b erstreckt.
Zu sehen ist in 1 eine Spurwechseleinrichtung 2 mit einem beweglichen Fahrwegteilstück 3, wobei die Bewegung dieses Fahrwegteilstücks 3 durch Verbiegen erfolgt. (Es ist aber auch möglich, dass das Fahrwegteilstück alternativ dazu zwischen feststehenden Fahrwegenden mittels Schiebebühnen ver schoben wird.) In der 1 befindet sich das Fahrwegteilstück 3 unmittelbar gegenüber von einem feststehenden Fahrwegende 4, wodurch ein durchgehender Fahrweg (Hintereinanderschaltung der beiden Fahrwege 1 und 1b) unter Einhaltung einer vorgegebenen optimalen Linie (Biegelinie) für passierende Magnetschwebefahrzeuge gebildet wird.
Das Fahrwegende 3 in 1 ist verkehrstechnisch mit dem Fahrwegende 4 verbunden.
Wie die 1 zeigt, gibt es noch ein zweites feststehendes Fahrwegende 1a, mit welchem das Fahrwegende 3 durch Verbiegen (Veränderung seiner Lage) ebenfalls unter Bildung eines weiteren durchgehenden Fahrwegs (Hintereinanderschaltung der beiden Fahrwege 1 und 1a) verbindbar ist. Die Spurwechseleinrichtung ist hier für zwei Lagen ausgelegt. Das heißt, das bewegliche Fahrwegteilstück 3 ist wahlweise mit zwei feststehenden Fahrwegenden 1a, 1b (hier) durch Verbiegen verbindbar; in 1 ist so quasi eine Weiche für Magnetschwebefahrzeuge dargestellt.
Am Fahrwegteilstück 3 ist an definierten Punkten in vorgegebenen Abständen eine Vielzahl von Sensoren angeordnet, welche die Schalter 6 betätigen. Die große Anzahl an Sensoren ist beim Verbiegen (aber auch beim Verschieben) erforderlich, da relativ große Verstellwege zurückgelegt werden. Dabei signalisieren die Sensoren 5 durch Schließen der Schalter 6, dass sich das bewegliche Fahrwegteilstück 3 in der gewünschten Lage (oder Position) befindet, und zwar mit seinem Ende dem Fahrwegende 4 unmittelbar gegenüberliegend und unter Bildung eines durchgehenden Fahrwegs. (Die geschlossenen Schalter 6 in 1 zeigen an, dass sich das Fahrwegteilstück 3 in der vorgegebenen Lage befindet.)
Analog dazu sind Sensoren auch oberhalb gegenüber dem feststehenden Fahrwegende 7 angeordnet, der Übersichtlichkeit halber allerdings in der 1 weggelassen.
Bei den Sensoren 5 muss es sich nicht um mechanische Schalter 6 handeln; genauso gut können Magnetsensoren verwendet werden, die abhängig von der Lage des Fahrwegteilstücks 3 ein geeignetes Signal abgeben.
Weiter sind in der 1 Relais' 8 mit Schaltkontakten 9, 10 verbunden, die bei Betätigung der Relais' 8 durch die zugehörigen Sensoren 5 geöffnet bzw. geschlossen werden, was durch die gestrichelten Linien 11 schematisch dargestellt ist. Die Schaltkontakte 9 bilden jeweils Schließer 9a und die Schaltkontakte 10 Öffner 10a, d. h. bei nicht betätigtem (nicht erregtem) Relais 8, sind die Schaltkontakte 9 geschlossen und die Schaltkontakte 10 geöffnet.
In 1 befindet sich das Fahrwegende 3 in der Lage, in der die Schalter 6 der Sensoren 5 geschlossen sind, wodurch die Relais 8 betätigt sind, was wie in 1 dargestellt mit einem Öffnen der Schließer 9a und einem Schließen der Öffner 10a verbunden ist.
Das Öffnen und Schließen erfolgt zwangsgeführt, d. h. wenn die Schließer 9a offen sind, sind die Öffner 10a geschlossen, und umgekehrt.
Die gestrichelten Linien 5a sollen andeuten, dass es sich bei der Anlage gemäß 1 auch um mehr als zwei Sensoren 5 handeln kann.
Die gestrichelte Linie L trennt den Außenbereich mit den Fahrwegen 1, 1a, 1b vom Innenbereich mit den Öffnern 10a und den Schließern 9a.
Alle Schließer 9a und alle Öffner 10a sind, wie 1 zeigt, in Reihe geschaltet und über eine Verbindung 12 mit einer Sicherungseinrichtung 13 verbunden, welche nach Auswertung der Sensorsignale den durchgehenden Fahrweg freigibt. Dazu prüft die Sicherungseinrichtung 13, ob alle Schließer 9a der Schließreihe 14 und alle Öffner 10a der Öffnerreihe 15 offen bzw. geschlossen sind. Wie 1 zeigt, sind die beiden Schließer 9a offen und die beiden Öffner 10a geschlossen. Damit kann der Fahrweg 1, 1b von der Sicherungseinrichtung 13 freigegeben werden.
Allerdings erfolgt nur dann eine Freigabe, wenn die Reihenfolge beim Wechsel des beweglichen Fahrwegendes 3 in die in 1 dargestellte Lage innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne erfolgt. Außerdem muss zeitlich nacheinander in einer vorgegebenen Reihenfolge der Wechsel der Öffnerreihe 15 vom Zustand offen in den Zustand geschlossen und der der Schließerreihe 14 entsprechend vom Zustand geschlossen in den Zustand offen erfolgen. So durchlaufen bei einer fehler- und störungsfreien Verstellung der Spurwechseleinrichtung und damit einer Lageänderung des beweglichen Fahrwegendes 3 die Öffnerreihe 15 und die Schließerreihe 14 die Signalzustände von Schließerreihe 14 elektrisch geschlossen und Öffnerreihe 15 elektrisch geöffnet über Schließerreihe 14 elektrisch geöffnet und Öffnerreihe 15 elektrisch geöffnet nach Schließerreihe 14 elektrisch geöffnet und Öffnerreihe 15 elektrisch geschlossen.
Die Öffnerreihe 15 und Schließerreihe 14 der neu eingestellten Lage wechseln folglich von Schließerreihe 14 geschlossen und Öffnerreihe 15 offen über Schließerreihe 14 offen und Öffnerreihe 15 offen in den Signalzustand Schließerreihe 14 offen und Öffnerreihe 15 geschlossen, letzteres ist in 1 dargestellt.
Aus diesem Signalzustand lässt sich auf die korrekte Arbeitsweise der Verstelleinrichtungen und der Sensoren 5 schließen, d. h. Fehler/Störungen sind sofort erkennbar.
Die Sicherungseinrichtung 13 ermittelt anhand von vorgegebenen Kriterien den korrekten Ablauf der Verstellung und meldet bei Übereinstimmung mit den Vorgaben die korrekte Lage an eine nicht gezeigte übergeordnete Sicherungseinheit, welche dann den durchgehenden Fahrweg freigibt.
In 2 sind eine Vielzahl von Sensorketten 16a, 16b, ..., 16n für n feststehende Fahrwegenden (1a, 1b usw.) und damit Lagen, mit denen das bewegliche Fahrwegteilstück 3 verbindbar ist, dargestellt. Die Sensorketten 16a, 16b, ..., 16n mit den Schließerreihen 14 und den Öffnerreihen 15 sind alle mit der Sicherungseinrichtung 13 verbunden.
3 zeigt für jede Sensorkette 16a, 16b, ..., 16n drei Sensorketten 16a1, 16a2, 16a3, d. h. jede Sensorkette 16a, 16b, ..., 16n ist dreifach und damit zweimal redundant vorhanden. Eine Freigabe des durchgehenden Fahrwegs durch die Sicherungseinrichtung 13 erfolgt nur, wenn der Schaltzustand höchstens einer dieser drei Schließerreihen 14 bzw. Öffnerreihen 15 von den übrigen Reihen 14 bzw. 15 abweicht.
In den 2 und 3 sind die Schließer 10a und die Öffner 9a alle in dem Zustand gezeigt, in dem gemäß 1 das Fahrwegende 3 mit einem der feststehenden Fahrwegenden 4, 7 einen durchgehenden Fahrweg bildet.

Claims

Anlage für ein sich auf einem Fahrweg (1) bewegendes Fahrzeug, insbesondere für ein Magnetschwebefahrzeug, das einen Linearmotor mit einem sich längs des Fahrwegs (1) erstreckenden Stator aufweist, mit einer Spurwechseleinrichtung (2), die ein bewegliches Fahrwegteilstück (3) aufweist, durch dessen Lageänderung ein Fahrweg (1) wahlweise jeweils mit einem von mehreren feststehenden Fahrwegenden (4, 7) verbindbar ist, wobei zur Erfassung der Lage des Fahrwegteilstücks (3) Sensoren (5) vorgesehen sind, die signalisieren, ob das Fahrwegteilstück (3) mit dem unmittelbar gegenüberliegenden feststehenden Fahrwegende (4, 7) einen durchgehenden Fahrweg bildet, und mit einer Sicherungseinrichtung (13) zur Auswertung der Sensorsignale und Freigabe des durchgehenden Fahrwegs, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sensor (5) ein Relais (8) mit zwangsgeführten Schaltkontakten (8, 10) betätigt, dass die Schaltkontakte (9, 10) jedes Relais' zumindest einen Öffner (10a) und einen Schließer (9a) bilden, wobei der Öffner (10a) geschlossen ist, wenn der zugehörige Schließer (9a) offen ist, und umgekehrt, dass alle Schließer (9a) und alle Öffner (10a) jeweils in Reihe geschaltet sind, so dass jeweils bei einem durchgehenden Fahrweg die Schließerreihe (14) geschlossen und die Öffnerreihe (15) offen oder umgekehrt die Schließerreihe (14) offen und die Öffnerreihe (15) geschlossen ist, und dass der durchgehende Fahrweg nur bei geschlossener Schließerreihe (14) und offener Öffnerreihe (15) oder umgekehrt nur bei offener Schließerreihe (14) und geschlossener Öffnerreihe (15) von der Sicherungseinrichtung (13) freigegeben werden kann.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei einem Wechsel des feststehenden Fahrwegendes (4, 7) der Schaltzustand der Schließerreihe (14) jeweils von geschlossen zu offen und der Schaltzustand der Öffnerreihe (15) von offen zu geschlossen wechselt oder umgekehrt die Schließerreihe (14) von offen zu geschlossen und die Öffnerreihe (15) von geschlossen zu offen wechselt.
Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel in vorgegebener Reihenfolge und innerhalb einer vorgegebenen Gesamtzeit erfolgt, was mittels einer Zeitüberwachung erfasst wird.
Anlage nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich mindestens eine redundante Öffnerreihe (15) und damit mindestens eine redundante Schließerreihe (14) vorgesehen ist.
Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren redundanten Schließerreihen (14) und Öffnerreihen (15) höchstens der Schaltzustand einer dieser redundanten Reihen (14, 15) von den übrigen Schließerreihen (14) bzw. Öffnerreihen (15) abweichen darf, wenn die Sicherungseinrichtung (13) den durchgehenden Fahrweg freigeben soll.
Anlage nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageänderung des Fahrwegteilstücks (3) durch Verschieben oder Verbiegen erfolgt.
Spurwechseleinrichtung (2) für ein sich auf einem Fahrweg (1) bewegenden Fahrzeug, insbesondere ein Magnetschwebefahrzeug, das einen Linearmotor mit einem sich längs der Fahrweg (1) erstreckenden Stator aufweist, mit einem beweglichen Fahrwegteilstück (3), durch dessen Lageänderung ein Fahrweg (1) wahlweise jeweils mit einem von mehreren feststehenden Fahrwegenden (4, 7) verbindbar ist, wobei zur Erfassung der Lage des Fahrwegteilstücks (3) Sensoren (5) vorgesehen sind, die signalisieren, ob sich das Fahrwegteilstück (3) unter Bildung eines durchgehenden Fahrwegs unmittelbar gegenüber von einem der feststehenden Fahrwegenden (4, 7) befindet, und mit einer Sicherungseinrichtung (13) zur Auswertung der Sensorsignale und Freigabe des durchgehenden Fahrwegs, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sensor (5) ein Relais (8) mit zwangsgeführten Schaltkontakten betätigt, dass die Schaltkontakte jedes Relais' zumindest einen Öffner (10a) und einen Schließer (9a) bilden, wobei der Öffner (10a) geschlossen ist, wenn der zugehörige Schließer (9a) offen ist, und umgekehrt, dass alle Schließer (9a) und alle Öffner (10a) jeweils in Reihe geschaltet sind, so dass jeweils bei einem durchgehenden Fahrweg die Schließerreihe (14) geschlossen und die Öffnerreihe (15) offen und umgekehrt die Schließerreihe (14) offen und die Öffnerreihe (15) geschlossen ist, und dass der durchgehende Fahrweg nur bei geschlossener Schließerreihe (14) und offener Öffnerreihe (15) und umgekehrt nur bei offener Schließerreihe (14) und geschlossener Öffnerreihe (15) von der Sicherungseinrichtung (13) freigegeben werden kann.
Verfahren zur Sicherung eines Spurwechsels für eine Anlage mit mindestens einem sich auf einem Fahrweg (1) bewegenden Fahrzeug, insbesondere einem Magnetschwebefahrzeug, das einen Linearmotor mit einem sich längs des Fahrwegs (1) erstreckenden Stator aufweist, bei dem eine Spurwechseleinrichtung (2) vorgesehen ist, die ein bewegliches Fahrwegteilstück (3) aufweist, durch dessen Lageänderung ein Fahrweg (1) nach Art einer Weiche wahlweise jeweils mit einem von mehreren feststehenden Fahrwegenden (4, 7) verbindbar ist, wobei die Lage des Fahrwegteilstücks (3) mittels Sensoren (5) erfasst wird, die signalisieren, ob sich das Fahrwegteilstück (3) unter Bildung eines durchgehenden Fahrwegs unmittelbar gegenüber von einem der feststehenden Fahrwegenden (4, 7) befindet, und bei dem die Sicherungseinrichtung (13) die Sensorsignale auswertet und den durchgehenden Fahrweg freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sensor (5) ein Relais (8) mit zwangsgeführten Schaltkontakten betätigt, dass die Schaltkontakte jedes Relais' zumindest einen Öffner (10a) und einen Schließer (9a) bilden, wobei der Öffner (10a) geschlossen ist, wenn der zugehörige Schließer (9a) offen ist, und umgekehrt, dass alle Schließer (9a) und alle Öffner (10a) jeweils in Reihe geschaltet sind, so dass jeweils bei einem durchgehenden Fahrweg, die Schließerreihe (14) geschlossen und die Öffnerreihe (15) offen oder umgekehrt die Schließerreihe (14) offen und die Öffnerreihe (15) geschlossen ist, und dass der durchgehende Fahrweg nur bei geschlossener Schließerreihe (14) und offener Öffnerreihe (15) oder umgekehrt nur bei offener Schließerreihe (14) und geschlossener Öffnerreihe (15) von der Sicherungseinrichtung (13) freigegeben werden kann.