DE102006047365A1

DE102006047365A1 - Zugsicherungssystem

Info

Publication number: DE102006047365A1
Application number: DE200610047365
Authority: DE
Inventors: Uwe Rosenkranz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-10-04
Filing date: 2006-10-04
Publication date: 2008-04-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zugsicherungssystem mit einem Wegimpulsgeber (1), der ausgangsseitig eine Schnittstelle zur Bereitstellung von Radumdrehungssignalen in einem ersten Signalformat aufweist, und einem Fahrzeuggerät (2), das eingangsseitig eine Schnittstelle zur Verarbeitung von Radumdrehungssignalen in einem zweiten Signalformat aufweist. Um volle Kompatibilität unter Vermeidung einer zusätzlichen Sicherheitsnachweisführung herzustellen, ist vorgesehen, dass zwischen dem Wegimpulsgeber (1) und dem Fahrzeuggerät (2) ein Signalkoppler (3) geschaltet ist, der Mittel zur Umsetzung des ersten Signalformates in das zweite Signalformat aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zugsicherungssystem mit einem signaltechnisch nicht sicheren Wegimpulsgeber, der ausgangsseitig eine Schnittstelle zur Bereitstellung von Radumdrehungssignalen in einem ersten Signalformat aufweist und einem signaltechnisch sicheren Fahrzeuggerät, das eingangsseitig eine Schnittstelle zur Verarbeitung von Radumdrehungssignalen in einem zweiten Signalformat aufweist.
Zur Zugsicherung werden häufig Radumdrehungen erfasst und ausgewertet, wobei die Umdrehungszahl in Abhängigkeit von dem Raddurchmesser ein Maß für den zurückgelegten Weg und damit für die aktuelle Position des Zuges darstellt. Üblicherweise werden dazu die Zähne eines mit einer Radachse verbundenen Zahnrades mittels des Wegimpulsgebers gezählt und in ein elektrisches Signal eines bestimmten Signalformates umgeformt. Dieses Radumdrehungssignal wird dem Fahrzeuggerät zugeführt und dort für verschiedene Applikationen weiterverarbeitet. Insbesondere bei Radimpulsgebern und Fahrzeuggeräten verschiedener Hersteller kann es vorkommen, dass Radimpulsgeber und Fahrzeuggerät nicht kompatibel sind. Der Radimpulsgeber liefert Radumdrehungssignale in einem ersten Signalformat, während das Fahrzeuggerät zur Verarbeitung von Radimpulssignalen in einem zweiten Signalformat ausgebildet ist. Um Kompatibilität herzustellen, ist bisher eine Umentwicklung der Wegimpulsgeber-Baugruppe notwendig. Das betrifft nicht nur Anpassungen an die physikalischen Schnittstelleneigenschaften des Fahrzeuggerätes, sondern auch die Angleichung sicherheitsrelevanter Systemprüfungen. Schließlich ist eine neue Sicherheitsnachweisführung im Hinblick auf erneute behördliche Zulassung durch alle Systemebenen durchzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Zugsicherungssystem der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei dem keine Baugruppenanpassung und mithin auch keine zusätzliche Sicherheitsnachweisführung erforderlich sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen dem Wegimpulsgeber und dem Fahrzeuggerät ein Signalkoppler geschaltet ist, der Mittel zur Umsetzung des ersten Signalformates in das zweite Signalformat aufweist. Der Signalkoppler besitzt eingangsseitig die Schnittstelleneigenschaften des Wegimpulsgebers und ausgangsseitig die Schnittstelleneigenschaften des Fahrzeuggerätes. Auf diese Weise können an sich nicht zueinander passende Wegimpulsgeber und Fahrzeuggeräte, insbesondere verschiedene Hersteller, ohne Umkonstruktion und ohne Eingriff in die Sicherheitsphilosophie miteinander kombiniert werden. Die Ausprägung des Fahrzeuggerätes kann dabei auf Komponenten zur Verarbeitung der Radumdrehungsimpulse beschränkt sein oder zusätzlich auch Komponenten des bestimmungsgemäß zugehörigen Wegimpulsgebers umfassen. Durch Zwischenschaltung des Signalkopplers behält das Fahrzeuggerät seine bisherige Peripherieschnittstelle. Damit gelten weiterhin alle physikalischen Daten und implementierten Prüfmechanismen des Gesamtsystems und somit auch alle Sicherheitsnachweise. Vorteilhafterweise ist der Signalkoppler mit einer überwachten Stromversorgungsbaugruppe ausgestattet, welche auch für die Bestromung des Wegimpulsgebers und/oder des Fahrzeuggerätes vorgesehen sein kann.
Gemäß Anspruch 2 basiert das erste, dem Wegimpulsgeber zugeordnete Signalformat auf zweikanaligen, um 90° phasenversetzten Rechteckimpulsen, während das zweite, dem Fahrzeuggerät zugeordnete Signalformat auf zweikanalig, um 90° phasenversetzte, frequenzmodulierte Signale mit kanalspezifischen Mit telfrequenzen basiert, wobei der Signalkoppler zweikanalig ausgebildet ist. Die Rechteckimpulse des ersten Signalformates weisen dabei eine Frequenz auf, die ein Maß für die Radumdrehungen ist. Bei dem zweiten Signalformat wird als Maß für die Radumdrehungen ebenfalls die Frequenz herangezogen. Jedoch wird die Frequenz nicht als aus „0" und „1" codierte Rechtecksignale, sondern als frequenzmodulierte Signale, so genannte Tonfrequenzsignale verarbeitet, wobei die Radumdrehungsfrequenz die Tonfrequenz um eine kanalspezifische Mittenfrequenz frequenzmoduliert. Auf Grund der Eigenschaft des Fahrzeuggerätes, modulierte Tonfrequenzen zu übertragen, ist eine Prüfung des Wegimpulsgebers und der Kabelverbindungen im nicht aktivierten Zustand möglich.
Die Ausgangsfrequenz des Wegimpulsgebers steigt mit der Drehzahl, d. h. mit der Anzahl der pro Zeiteinheit gezählten Radumdrehungssignale, proportional an. Die Signalauswertung und die Pegelüberwachung finden im Fahrzeuggerät statt. Durch den 90°-Phasenversatz kann die Fahrtrichtung erkannt werden.
Bekannte Wegimpulsgeber, die Rechtecksignale mit drehzahlabhängiger Frequenz erzeugen, sind z. B. die optoelektronischen Impulsgeber der Firmen Deuta und Sécheron. Mittels des Signalkupplers können diese an ein Fahrzeuggerät auf der Basis modulierter Tonfrequenzen, beispielsweise das Zugsicherungssystem ZUB2 × 2 der Firma Siemens, angeschlossen werden.
Dazu ist der Signalkoppler gemäß Anspruch 3 vorzugsweise mit jeweils einem Signalprozessor pro Kanal ausgestattet, wobei der Signalprozessor einen programmierbaren Pulsbreitenmodulator zur Umsetzung der Rechtecksignale in die Tonfrequenzsignale umfasst. Geeignet dafür sind beispielsweise zwei 8 Bit CMOS Microcontroller PIC 16F627 der Fa. Microchip. Dieser Microcontrollertyp enthält unter anderem einen per Programmablauf programmierbaren Pulsbreitenmodulator.
Vorzugsweise ist der Signalkoppler gemäß Anspruch 4 als Trenndose zwischen dem Wegimpulsgeber und einem Wegimpulsgeberkabel des Fahrzeuggerätes ausgebildet. Damit ist einerseits die Prüfung des Kabelweges zwischen dem Wegimpulsgeber und dem Fahrzeuggerät möglich und andererseits wird die für Montage- bzw. Wartungsarbeiten notwendige Trennung von Drehgestell und Wagenkasten ermöglicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines figürlich dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt ein Prinzipschaltbild zur Verbindung eines Wegimpulsgebers mit einem an sich nicht dazu passenden Fahrzeuggerät.
Die Figur veranschaulicht einen Wegimpulsgeber 1, ein Fahrzeuggerät 2 und einen zwischengeschalteten Signalkoppler 3. Der Wegimpulsgeber 1 ist mit einem Sensor 4, beispielsweise einem Hall-Sensor, ausgestattet, der Zähne 5 eines sich mit einer Radachse 6 mitdrehenden Zahnrades 7 zählt. Diese Radumdrehungssignale werden ausgangsseitig in Form von Rechtecksignalen 8 zur Verfügung gestellt, wobei die Frequenz der Rechteckimpulse 8 ein Maß für die Radumdrehungen ist. Um die Fahrtrichtung erkennen zu können, werden gleichzeitig um 90° phasenversetzte zweite Rechtecksignale 9 in einem zweiten Kanal erzeugt.
Das vorhandene Fahrzeuggerät 2 ist in der Lage, Radumdrehungssignale in Form von modulierten Tonfrequenzen, d. h. um eine Mittenfrequenz frequenzmodulierte Signale 10, zu verarbeiten. Das ZUB-Fahrzeuggerät 2 der Firma Siemens verarbeitet frequenzmodulierte Signale mit einer Mittenfrequenz von 44 kHz und in einem zweiten Kanal um 90° phasenversetzte frequenzmodulierte Signale mit einer Mittenfrequenz von 59 kHz. Diese Tonfrequenzsignale werden im ZUB-Fahrzeuggerät 2 durch Frequenzmodulation 11 in digitale Signale umgeformt, welche anschließend durch Schmitt-Trigger 12 einer Rechteckformung unterzogen werden.
Der Signalkoppler 3 dient der Anpassung der Ausgangssignale des Wegimpulsgebers 1 an die Eingangssignale des Fahrzeuggerätes 2. Dazu müssen die Rechtecksignale 8 und 9 kanalweise in die Tonfrequenzsignale 10 umgeformt werden. Diese Umformung erfolgt beispielhaft und prototypisch durch zwei Signalprozessoren, die programmierbare Pulsbreitenmodulatoren 13 zur Umsetzung der Rechtecksignale 8/9 in die Tonfrequenzsignale 10 aufweisen.
Der Wegimpulsgeber 1 ist über ein Kabelschütz 14 und ein Kabel 15 mit dem Signalkoppler 3 verbunden, wobei der Signalkoppler 3 als Trenndose ausgebildet und in einem Drehgestellbereich des Fahrzeuges angeordnet ist. Zur Verbindung des Signalkopplers 3 mit dem Fahrzeuggerät 2 dient ein durchaus auch längeres Wegimpulsgeberkabel 16. Die sicherheitsrelevanten Systemprüfungen, für die das Fahrzeuggerät 2 ausgelegt ist, inklusive der Prüfung des Kabelweges zwischen dem Wegimpulsgeber 1 und dem Fahrzeuggerät 2 sind wegen der reinen Schnittstellenanpassungsfunktion des Signalkopplers 3 auch bei Verwendung eines Wegimpulsgebers 1 möglich, welcher an sich nicht zu dem Fahrzeuggerät 2 kompatibel ist. Letztlich kann auf eine neue Sicherheitsnachweisführung und behördliche Zulassung durch alle Systemebenen des Zugsicherungssystems verzichtet werden.

Claims

Zugsicherungssystem mit einem Wegimpulsgeber (1), der ausgangsseitig eine Schnittstelle zur Bereitstellung von Radumdrehungssignalen in einem ersten Signalformat aufweist und einem Fahrzeuggerät (2), das eingangsseitig eine Schnittstelle zur Verarbeitung von Radumdrehungssignalen in einem zweiten Signalformat aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wegimpulsgeber (1) und dem Fahrzeuggerät (2) ein Signalkoppler (3) geschaltet ist, der Mittel zur Umsetzung des ersten Signalformates in das zweite Signalformat aufweist.
Zugsicherungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das erste Signalformat auf zweikanalig um 90° phasenversetzte Rechtecksignale (8, 9) basiert, – das zweite Signalformat auf zweikanalig um 90° phasenversetzte, frequenzmodulierte Signale (10) mit kanalspezifischen Mittenfrequenzen basiert und – der Signalkoppler (3) zweikanalig ausgebildet ist.
Zugsicherungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalkoppler (3) pro Kanal einen Signalprozessor aufweist, der einen programmierbaren Pulsbreitenmodulator (13) zur Umsetzung der Rechtecksignale (8, 9) in die frequenzmodulierten Signale (10) umfasst.
Zugsicherungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalkoppler (3) als Trenndose zwischen dem Wegimpulsgeber (1) und einem Wegimpulsgeberkabel (16) des Fahrzeuggerätes (2) ausgebildet ist.