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Auf dem Gebiet der Erfindung sind Lichtsignalgeber für Bahnübergänge bekannt. Sie dienen dazu, an Bahnübergängen optische Signale zu erzeugen, die Verkehrsteilnehmer vor einem herannahenden Zug warnen. Üblicherweise sind sie so aufgebaut, dass an einem Pfosten über einem sogenannten Andreaskreuz eine gelbe und eine rote Signalleuchte angeordnet sind, wobei bei Herannahen eines Zuges zunächst die gelbe Signalleuchte eingeschaltet wird, um den Verkehrsteilnehmern Gelegenheit zu geben, den unmittelbaren Gefahrenbereich zu räumen, worauf dann nach einer gewissen Zeitspanne, z.B. 3 bis 5 Sekunden, das rote Signallicht eingeschaltet wird, um anzuzeigen, dass in den Gefahrenbereich nicht mehr eingefahren bzw. eingetreten werden darf.
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Es sind Lichtsignalgeber bekannt, die Niedervoltglühlampen als Signallichtquellen verwenden. Kommt es bei solchen Lichtsignalgebern zu einer Aderberührung in einer Stromzuführung zu den Glühlampen, führt dies in der Regel aufgrund der kleinen Kaltwiderständen dieser Lampen dazu, dass das Signallicht zu schwach bzw. zu dunkel bleibt und kein zulässiges Signalbild gebildet werden kann.
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Es sind auch Lichtsignalgeber bekannt, bei denen farbige LEDs bzw. Stränge aus mehreren farbigen LEDs als Lichtquellen verwendet werden. Bei diesen Lichtsignalgebern kann eine Aderberührung in einer Stromzuführung zu den LEDs oder den LED-Strängen dazu führen, dass sich der Strom auf beide LEDs bzw. LED-Stränge so aufteilt, dass beide noch gut erkennbar leuchten und daher kein zulässiges Signalbild gebildet werden kann. Sind bei einem solchen Lichtsignalgeber rote und gelbe LEDs zur Bildung eines roten und eines räumlich dazu versetzten gelben Signals vorgesehen, können Verkehrsteilnehmer, wenn plötzlich das rote und das gelbe Signal gleichzeitig leuchten, annehmen, der Fahrweg werde jetzt freigegeben und dann zu evtl. zu früh in einen Bahnübergang einfahren. Es besteht daher insbesondere bei LED-Lichtsignalgebern Bedarf für technische Ansätze, aufgrund von Verkabelungsfehlern bei oder Kurzschlüssen in Stromzuführungen zu den Signallichtquellen entstehende unzulässige Signalbilder zuverlässig verhindern zu können.
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Die
EP 1 992 542 A2 zeigt einen Signalgeber mit einer Rotlichtquelle und einer Zusatzlichtquelle, die mit einer Schaltungskomponente an einen Stromanschluss schaltbar sind, wobei sowohl die Rotlichtquelle als auch die Zusatzlichtquelle jeweils zwei LED-Stränge aufweisen. Die Steuerung derartiger Signalgeber kann softwarebasiert erfolgen.
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Die deutsche Produktschrift "Der neue LED3 Signalgeber: Sicherheit mit System", herausgegeben von der Siemens AG, Bestellnummer E10003-A800-W18, Ausgabe 004, 2003-12-03, und die deutsche Produktschrift zum Steuergerät "SITRAFFIC C800V: Präzision und Zuverlässigkeit auf höchstem Niveau", herausgegeben von der Siemens AG, Bestellnummer E10003-A800-W16, Ausgabe 002, 2002-03-01, zeigen jeweils Lichtsignalgeber mit einer Steuerung über ein Prozessorsystem und mit einer Schnittstelle zu einer übergeordneten Verkehrsrechner-Zentrale. Um verkehrsgefährdende Signalisierungszustände auszuschließen sind dabei eine Überwachung durch zwei unabhängige Mikroprozessoren nach VDE0832 sowie die Überwachung und Meldung widersprüchlicher Signalisierungszustände vorgesehen.
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Ansätze gegen widersprüchliche Signalisierungszustände mit softwarebasierten Steuerungen oder Überwachungen bergen das Risiko von Softwarefehlern oder Softwaresicherheitslücken, die oft nur schwer auffindbar sind. Ansätze gegen widersprüchliche Signalisierungszustände mit Mikroprozessoren oder Software sind komplex und kostenintensiv, insbesondere aufgrund der aufwendigen Systemwartung.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist es, Lichtsignalgeber zu ermöglichen, bei denen Betriebssicherheit, insbesondere unter dem Aspekt der Vermeidung widersprüchlicher Signalisierungszustände, effizient geboten werden kann. Zur Betriebssicherheit soll bei Anschaltung einer Lichtquelle, insbesondere eines Rotlichts eines Lichtsignalgebers eine Anschaltung einer Zusatzlichtquelle des Signalgebers verhindert werden. Bei einer solchen Zusatzlichtquelle wird es sich im Regelfall um ein Gelblicht handeln, es können aber auch andere Konstellationen vorgesehen sein. Wichtig ist hier nur die Idee, zu verhindern, dass ein solches Zusatzlicht unabhängig von seiner Farbe gleichzeitig mit dem Rotlicht angeschaltet wird. Es soll daher insbesondere ein technischer Ansatz bereitgestellt werden, um unzulässige Signalbilder besonders bei LED-Lichtzeichen, insbesondere infolge von Aderberührung bei nicht bemerkter Beschädigung des Kabels bei Stromzuführungen zu Signallichtquellen verhindern zu können.
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Die Erfindung sieht dazu eine Schaltungskomponente gemäß Anspruch 1 vor. Dabei kann die Abschaltung einer Lichtquelle eines Signalgebers durch einen parallel zu dieser Lichtquelle geschalteten Kurzschlussschalter sichergestellt werden, damit mit dieser Lichtquelle kein unzulässiges Signalbild gebildet werden kann.
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Vorteilhaft sind ein Paar der Lichtquellenanschlüsse und je ein Paar der ersten und zweiten Schalteinrichtungen vorgesehen, wobei die Schaltungskomponente bei einer Signalanlage für einen Bahnübergang mit einer Rot- und einer Gelblichtquelle eingesetzt werden kann. Vorteilhaft weist dabei die Steuerung für jede der Lichtquellen eine Reihenschaltung auf, bei der der Stromanschluss einer der zum Einschalten einer der Lichtquellen vorgesehenen ersten Schalteinrichtungen und der Stromanschluss einer der zum Kurzschließen einer anderen der Lichtquellen vorgesehenen zweiten Schalteinrichtungen zwischen den Polen in Reihe geschaltet sind. Bei einem Lichtsignalgeber mit einer entsprechenden Schaltungskomponente sichert dann das Einschalten einer der Lichtquellen, z.B. der Rotlichtquelle, mit einer der ersten Schalteinrichtungen per Stromfluss durch eine Reihenschaltungen mit den Stromanschlüssen dieser Schalteinrichtung und den Stromanschlüssen der Schalteinrichtung ein Kurzschließen der anderen Lichtquelle, im Regelfall also einer Gelblichtquelle, wenn die genannte andere Lichtquelle zwischen den beiden Polen angeschlossen ist.
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Alternativ oder zusätzlich zu den genannten Reihenschaltungen der Stromanschlüsse in der Steuerung kann die Steuerung eine insbesondere softwaregestützte Überwachung umfassen, ob eine der Lichtquellen eines Lichtquellenpaares (z.B. die Rotlichtquelle) bei Kurzschluss und Ausschalten der anderen Lichtquelle des Lichtquellenpaares (z.B. der Zusatzlicht- oder Gelblichtquelle) eingeschaltet ist. Eine solche softwaregestützte Überwachung kann als Überwachung in einer Grund- und einer Arbeitsstellung eines Lichtsignalgebers mit der Schaltungskomponente vorgesehen sein.
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Die Schalteinrichtungen können z.B. elektromagnetische Schalter sein. Vorzugsweise handelt es sich bei den Schalteinrichtungen um Optokoppler.
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Zur Bereitstellung einer Stromquelle bei Anschluss der ersten Schalteinrichtungen an einen der Pole über den Gleichspannungswandler kann ein Gleichspannungswandler vorgesehen sein.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Lichtsignalgeber mit der vorstehend beschriebenen Schaltungskomponente. Ein solcher Lichtsignalgeber besitzt an den Lichtquellenanschlüssen angeschlossene Lichtquellen, die vorteilhaft als LED-Stränge ausgebildet sind. Die Lichtquellen können eine Rotlichtquelle und eine Zusatzlichtquelle wie eine Gelblichtquelle sein, wobei eine Funktion der Steuerung zur Auswahl unter der Rot- bzw. Zusatzlichtquelle für einen Anschluss an die Stromquelle mit einer der ersten Schalteinrichtungen vorgesehen ist.
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Einer der Pole kann ein Batterieplus- oder -minuspol und ein anderer der Pole ein Batteriemittenabgriff sein, oder die Pole können jeweils ein Paar von Batteriepolen (mit Batterieplus- und Batterieminuspol) sein.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1A und 1B veranschaulichen schematisch in je einem Schaltzustand eine Schaltungskomponente der Erfindung.
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2 veranschaulicht detaillierter die in 1A und 1B gezeigte Schaltungskomponente mit angeschlossenen Lichtquellen.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1A zeigt einen Schaltzustand einer beispielhaften Schaltungskomponente zur Einschaltung eines Rotlichts bei einem Lichtsignalgeber und 1B deren einen Schaltzustand zur Einschaltung eines Zusatzlichts des Lichtsignalgebers, speziell eines Gelblichts und Ausschaltung des Rotlichts. 2 veranschaulicht die in 1A und 1B schematisch veranschaulichte Schaltungskomponente mit angeschlossenen Lichtquellen in Form von LED-Strängen und genauerer Darstellung von Elementen der Schaltungskomponente.
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Die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Schaltungskomponente ist auf einer Platine angeordnet und, wie in den Figuren stark schematisiert dargestellt, zwischen zwei Polen 11 und 12 eines Potentials angeordnet und dient zum Einschalten von Lichtquellen, insbesondere einer Rotlichtquelle 21 und einer Gelblichtquelle 22 eines Lichtsignalgebers. Für diese Lichtquellen sind zwischen den Polen 11 und 12 parallel geschaltete Lichtquellenanschlüsse eingerichtet. Dem Aufbau einer elektrischen Verbindung zwischen den Polen 11, 12 bei einem Stromfluss durch einen Stromanschluss der Schalteinrichtung dienen
- – zum Einschalten von einer der Lichtquellen 21, 22 zwischen einen der Lichtquellenanschlüsse 23, 24 und einen der Pole geschaltete erste Schalteinrichtungen 31, 32 und
- – zum Kurzschließen von einer der Lichtquellen 21, 22 zwischen eine der ersten Schalteinrichtungen 31, 32 und einen der Pole 11, 12 geschaltete zweite Schalteinrichtungen 41, 42,
wobei eine (in den Zeichnungen nicht dargestellte) Steuerung für jede der Lichtquellen 21, 22 eine Funktion hat, die sicherstellt, dass bei Einschalten einer der Lichtquellen 21, 22 mit einer der ersten Schalteinrichtungen die andere der Lichtquellen 21, 22 mit je einer der zweiten Schalteinrichtungen kurzgeschlossen ist bzw., wenn mehr als zwei Lichtquellen vorgesehen sind, die anderen der Lichtquellen mit je einer der zweiten Schalteinrichtungen kurzgeschlossen sind.
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Die Stromanschlüsse der zum Einschalten der Rotlichtquelle 21 dienenden ersten Schalteinrichtung 31 und der das Kurzschließen der Gelblichtquelle 22 ermöglichenden zweiten Schalteinrichtung 42 sind in Reihe geschaltet. Somit kann die Steuerung einfach durch Einschalten eines Stromflusses durch diese Reihenschaltung dieser Stromanschlüsse bei Einschaltung der Rotlichtquelle 21 die Ausschaltung der Gelblichtquelle 22, z.B. gemäß dem in 1A veranschaulichten Schaltzustand sicherstellen.
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Die Erfindung stellt vorteilhaft sicher, dass selbst bei fehlerhaftem Einschaltsignal an die zum Einschalten der Gelblichtquelle 22 dienende erste Schalteinrichtung 32 oder bei Kurzschluss dieser Schalteinrichtung 32 die Gelblichtquelle 22 dank der das Kurzschließen der Gelblichtquelle 22 ermöglichenden zweiten Schalteinrichtung 42 dunkel bleibt.
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Die Stromanschlüsse der zum Einschalten der Gelblichtquelle 22 dienenden ersten Schalteinrichtung 32 und der das Kurzschließen der Rotlichtquelle 21 ermöglichenden zweiten Schalteinrichtung 41 sind in Reihe geschaltet. Somit kann die Steuerung einfach durch Einschalten eines Stromflusses durch diese Reihenschaltung dieser Stromanschlüsse bei Einschaltung der Gelblichtquelle 22 die Ausschaltung der Rotlichtquelle 21, z.B. gemäß dem in 1B veranschaulichten Schaltzustand sicherstellen. Selbst bei fehlerhaftem Einschaltsignal an die zum Einschalten der Rotlichtquelle 21 dienende erste Schalteinrichtung 31 oder bei Kurzschluss dieser Schalteinrichtung 31 bleibt die Rotlichtquelle 21 dank der das Kurzschließen der Rotlichtquelle 21 ermöglichenden zweiten Schalteinrichtung 41 dunkel.
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Schalteinrichtungen 31, 32, 41, 42 Optokoppler und die Stromanschlüsse Anschlüsse von LEDs der Optokoppler.
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Die genannte Steuerung besitzt ferner eine Funktion zur Auswahl unter der Rot- bzw. Zusatzlichtquelle für einen Anschluss an eine Stromquelle eines Lichtsignalgebers über eine der ersten Schalteinrichtungen 31, 32. Die Steuerung kann auch eine Funktion zur Überwachung, ob einer der in 1A und 1B veranschaulichten Schaltzustände vorliegt, besitzen.
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Die in den Figuren veranschaulichte Schaltungskomponente ist zwischen zwei Pole 11, 12 eines Potentials geschaltet, und zwar zwischen einen Batteriepluspol 11 und einen Batteriemittenabgriff 2. Ein erfindungsgemäßer Lichtsignalgeber kombiniert diese entsprechend geschaltete Schaltungskomponente mit einer entsprechend zwischen einen Batterieminuspol und den Batteriemittenabgriff 2 geschalteten Schaltungskomponente, die insbesondere für Ersatzlichtquellen vorgesehen ist, die wie folgt betrieben werden:
- – alternierend (um eine gleichmäßige Abnutzung zu erzielen) oder
- – bei Ausfall der Lichtquellen, die mit der Schaltungskomponente betrieben werden, die zwischen den Batteriepluspol 11 und den Batteriemittenabgriff 2 geschaltet ist.
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Jeder der Schaltungskomponenten hat am Batterieplus- bzw. Batterieminuspol einen Gleichspannungswandler zur Bereitstellung einer Stromquelle, insbesondere zwar gemäß einem in der
EP 1 992 542 A2 beschriebenen Aufbau.
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Der Gleichspannungswandler zur Bereitstellung einer Stromquelle am Batteriepluspol ist in 2 mit veranschaulicht und umfasst:
- – an einem Spannungseingang an dem Batteriepluspol 11, einen MOS-FET als spannungsgesteuerten Schalter S, dessen Gatter von einem Signaleingang 5 über einen Widerstand R ein periodisches Signal einer (nicht gezeigten) Stromquellensteuerung empfängt,
- – eine Drosselspule L, die zwischen den spannungsgesteuerten Schalter S und einen Pluspol eines Spannungsausgangs des Gleichspannungswandlers geschaltet ist,
- – eine Diode D, die zwischen eine Verzweigung unter dem spannungsgesteuerten Schalter S und der Drosselspule L einerseits und den Batteriemittenabgriff 2 andererseits geschaltet ist.
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Zwischen dem Pluspol des Spannungsausgangs und dem Batteriemittenabgriff 2 sind jeweils
- – eine Reihenschaltung mit der Rotlichtquelle 21 und der zu deren Einschaltung dienenden ersten Schalteinrichtung 31 und
- – eine Reihenschaltung mit der Gelblichtquelle 22 und der zu deren Einschaltung dienenden ersten Schalteinrichtung 32 vorgesehen.
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Der Spannungseingang und der Spannungsausgang weisen jeweils einen Kondensator C zur Spannungsglättung auf. Dabei ist für den Kondensator C am Spannungseingang ein Elektrolytkondensator vorgesehen. Die LEDs der Optokoppler werden mit konstantem Strom betrieben.
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Bezugszeichenliste
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- 11, 12
- Pol eines Potentials
- 2
- Batteriemittenabgriff
- 21, 22
- Lichtquelle
- 23, 24
- Lichtquellenanschluss
- 31, 32
- erste Schalteinrichtung
- 41, 42
- zweite Schalteinrichtung
- 5
- Signaleingang
- C
- Kondensator
- D
- Diode
- L
- Spule
- R
- Widerstand
- S
- spannungsgesteuerter Schalter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1992542 A2 [0004, 0026]
