DE3013061C2

DE3013061C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb redundanter Steuerungseinrichtungen

Info

Publication number: DE3013061C2
Application number: DE3013061A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 6800 Mannheim Dressler
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1980-04-03
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1986-09-18
Also published as: DE3013061A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb redundanter Steuerungseinrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung zum Betrieb redundanter Steuerungseinrichtungen ist aus der DE-OS 21 62 120 bekannt.

Dort wird eine Umschalteinrichtung für ein aus zwei gleichen Einheiten bestehendes Sicherheitssystem beschrieben, bei dem je nach vorliegendem Umschaltbefehl eine der Einheiten die Systemaufgabe wahrnimmt. Eine Einheit arbeitet dabei als Betriebseinheit zur Wahrnehmung der eigentlichen Systemaufgabe. Die weitere Einheit arbeitet als Sicherheitseinheit (Reserveeinheit) für die Betriebseinheit. Die beiden Einheiten werden mittels einer Überwachungseinrichtung überwacht. Bei Ausfall der Betriebseinheit wird die Systemaufgabe der Reserveeinheit übertragen.

Im Zusammenhang mit Zweirichtungs-Schienenfahrzeugen ist es aus der DE-AS 11 58 091 bekannt, zwei und mehr beliebig miteinander gekuppelte Lokomotiven von einem beliebigen Führerstand aus zu steuern •(Vielfachsteuerung von ;piesellokomoti.veri), und zwar sowohl in Vorwärts- a!s auch in Rückwärtsfahrt. Es ist jedoch nicht vorgesehen, im Störüngsfall von der gestörten auf die ungestörte Steuerungseinrichtung umzuschalten.

Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit werden Steuerungseinrichtungen von Schienenfahrzeugen üblicherweise ganz oder zum Teil redundant aufgebaut. Dabei treten zahlreiche Probleme auf. Bei parallel arbeitenden Steuerungseinrichtungen müssen die Ausgänge auf Gleichheit überwacht werden. Das erhöht zwar den Sicherheitsgrad, da gefährliche Fehler erkannt werden, vermindert aber die Zuverlässigkeit Ein Beispiel für derartige parallel arbeitende Steuerungseinrichtungen ist aus Siemens Forschungs- und Entwicklungsberichte, 1978, Seite 374 bis 377 bekannt

Dort wird ein fehlersicheres Datenverarbeitungssystern für Eisenbahnsignale beschrieben, bei dem zwei unabhängige Rechner mit Eingangssignaien gespeist werden. Die Ausgangssignale der Rechner werden laufend mittels eines !Comparators überwacht. Bei Abweichungen der Ausgangssignale wird das gesamte Daten-Verarbeitungssystem fehlersicher abgeschaltet um jegliches Sicherheitsrisiko auszuschalten.

Zuschaltbare Ersatz-Systeme erhöhen die Zuverlässigkeit nur dann, wenn ihre Funktionsfähigkeit in regelmäßigen Abständen geprüft wird, wobei die Abstände geringer sein müssen, als der mittlere Abstand zweier Ausfälle im Hauptsystem. Diese Prüfung muß entweder automatisch ablaufen oder organisiert werden, was den Nachteil eines technischen Zusatzaufwandes oder eines Verwaltungsaufwandes mit sich bringt Eine gezielte Prüfung eines etwa vorhandenen Ersatz-Systems unter Betriebsbedingungen erfordert bei Fahrzeugen hohen Aufwand, z. B. eine Probefahrt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das eine Prüfung der redundanten Steuerungseinrichtungen unter Betriebsbedingungen ermöglicht und trotzdem nur einen geringen technischen Mehraufwand erfordert. Desweiteren soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Anwendung auf Zweirichtungs-Schienenfahrzeugen im ungestörten Fall in Abhängigkeit von der Wahl der Fahrtrichtung des Fahrzeuges jeweils eine der beiden Steuerungseinrichtungen in Betrieb ist

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Ausgangssignale der beiden Steuerungseinrichtungen über einen Wahlschalter dem zu steuernden Teil des Fahrzeuges zuführbar, wobei der Wahlschalter in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrtrichtungsumschalters des Fahrzeuges umschaltbar ist

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindung zwischen Fahrtrichtungsumschalter und Wahlschalter im Störungsfall mittels einer Unterbrechungseinrichtung unterbrechbar und der Wahlschalter läßt sich dann anderweitig schalten.

Alternativ hierzu kann auch /wischen Wahlschalter und zu steuerndem Teil des Fahrzeuges ein Störungsschalter angeordnet sein, der wahlweise den zu steuern- den Teil mit dem Wahlschalter oder direkt mit einer der beiden Steuerungseinrichtungen verbindet.

Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile liegen insbesondere darin, daß die Prüfung der Steuerungseinrichtungen keinen organisatorischen und wenig techni-

6cr sehen Mehraufwand erfordert. Ausfälle in der niehtakti-■,siven Steuerungseinrichtung werden nach der nächsten '"Fahrtrichtungsänderung bemerkt und bei einem solchen Störfall wird auf die zunächst passive redundante Steuerungseinrichtung umgeschaltet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert.

In den F i g. 1 und 2 sind zwei alternative Vorrichtungen zum Betrieb redundanter Steuerungseinrichtüngen

auf Zweirichtungs-Schienenfahrzeugen dargestellt

Bei der Vorrichtung nach F i g. 1 wird eine Steuerungseinrichtung 1 eines Zweirichtungs-Schienenfahrzeuges zur Erhöhung der Zuverlässigkeit durch eine gleichartige Steuerungseinrichtung 2 ergänzt Jeweils eine der beiden Steuerungseinrichtungen 1 oder 2 ist aktiv, während die andere sis Standby-System bei Ausfall der aktiven Steuerungs-Einrichtung deren Aufgabe übernimmt Beide Steuerungs-Einrichtungen 1 und 2 werden parallel mit Eingangssignalen 3 versorgt; die Ausgangssignale 4 der Steuerungseinrichtung 1 und Ausgangssignale 5 der Steuerungseinrichtung 2 werden durch einen Wahlschalter fi entweder aus der einen oder der anderen Steuerungs-Einrichtung entnommen und an den zu steuernden Teil 7 des Fahrzeuges weitergeleitet.

Die notwendige Prüfung der beiden Steuerungs-Einrichtungen i, 2 wird dadurch erreicht daß beide Steuerungs-Einrichtungen 1, 2 abwechselnd für bestimmte Betriebszeiten durch mschalten des Wahlschalters 6 aktiviert werden, so daß sich Ausfälle in der jeweils als Standby-System dienenden Steuerungseinrichtung nach deren Aktivierung bemerkbar machen.

Der Wahlschalter 6 ist mit dem auf dem Zweirichtungs-Schienenfahrzeug vorhandenen Fahrtrichtungsumschalter 8 wirkungsmäßig verbunden, so lange kein Ausfall einer Steuerungseinrichtung bemerkt wird. Die Verbindung 9 zwischen Wahlschalter 6 und Fahrtrichtungsumschalter 8 kann durch eine Unterbrechungseinrichtung 10 aufgetrennt werden. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Verkopplung zwischen Fahrtrichtung des Fahrzeuges und aktivierter Steuerungseinrichtung aufgehoben werden kann, wenn der Ausfall einer Steuerungseinrichtung 1 oder 2 bemerkt wird. Der Wahlschalter 6 läßt sich dann unabhängig von der Fahrtrichtung auf die Ausgänge der intakten Steuerungseinrichtung schalten, die dann den Betrieb weiterführt

Die Vorrichtung gemäß F i g. 2 unterscheidet sich von der in Fi g. 1 dargestellten Vorrichtung lediglich durch den Einsatz eines Störungsschalters 11 anstelle einer Unterbrechungseinrichtung 10. Der Störungsschalter 11 ist zwischen Wahlschalter 6 und dem zu steuernden Teil 7 des Fahrzeuges geschaltet und weist drei schaltbare Pole auf, die mit den Ausgangssignalen 4 und 5 der Steuerungs-Einrichtungen 1 und 2 stwie mit dem Ausgangssignal des Wahlschalters 6 verbunden sind. Der feststehende Pol des Störungsschalters 11 ist mit dem zu steuernden Teil 7 des Fahrzeuges verbunden. Im Normalfall schaltet der Störurgsschalter 11 das Ausgangssignal des Wahlschalters 6 durch, lediglich im Störfall werden die Ausgangssignale 4 oder 5 durchgeschaltet, je nachdem, welche Steuerungseinrichtung gestört ist.

Die beschriebene Einrichtung kann nur bei Zweirichtungs-Schienenfahrzeugen eingesetzt werden, die in beiden Fahrtrichtungen annähernd gleiche Betriebszeiten haben.

Die Prüfung der beiden Steuerungseinrichtungen 1,2 erfolgt dann unter Betriebsbedingungen jeweils abwechselnd nach Umschaltung der Fahrtrichtung. Solche Fahrtrichtungsumsehaltungen kommen im allgemeinen mehrmals täglich vor, so daß der Abstand zwischen zwei Prüfungen mit Sicherheit kleiner als der mittlere Ausfallabstand der Steuerungseinrichtungen ist. Ausfälle in der nicht aktiven Steuerungseinrichtung werden nach der nächsten Fahrtrichtungsänderung bemerkt und bei einem solchen Störfall -pird auf die zunächst passive redundante Steuerungseinrichtung umgeschaltet.

Fahrtrichtungsänderungen kommen im allgemeinen nur in größeren Betriebsstellen, z. B. Knotenbahnhöfen und fast nie auf der freien Strecke vor. Damit läßt sich ein dabei bemerkter Ausfall einer Steuerungseinrichtung 1, 2 ohne wesentliche Betriebsbehinderung z. B. durch Austausch des Fahrzeuges beheben. Durch diese zwangsläufige Prüfung der Funktion der Steuerungseinrichtungen wird sichergestellt, daß das Redundanzsystem im Bedarfsfall nicht bereits seinerseits ausgefallen ist.

Ausfälle in der aktiven Steuerungseinrichtung werden im allgemeinen sofort bemerkt; die Weiterführung des Betriebes ist durch das Auftrennen der Verbindung 9 in der Unterbrechungseinrichtung 10 und Umschalten auf die als Standby-System dienende Steuerungseinrichtung jederzeit möglich.

Zur Realisierung der wirkungsmäßigen Verbindung 9 zwischen Fahrtrichtungsumschalter 8 und Wahlschalter G kommen z. B. elektrische, mechanische oder pneumatische Einrichtungen in Frage. Die Unterbrechungseinrichtung 10 ist dementsprechend aufgraaut

Die Erfindung kann auch für Teile von Cteuerungseinrichtungen angewendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb zweier gleichartiger, redundanter Steuerungseinrichtungen, wobei jeweils nur eine Steuerungseinrichtung im Eingriff ist und im Störungsfall von der gestörten auf die ungestörte Steuerungseinrichtung umgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung auf Zweirichtungs-Schienenfahrzeugen im ungestörten Fall in Abhängigkeit von der Wahl der Fahrtrichtung des Fahrzeuges abwechselnd jeweils eine der beiden Steuerungseinrichtungen (1, 2) in Betrieb ist

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale (4, 5) der beiden Steuerungseinrichtungen (1,2) über einen Wahlschalter (6) dem zu steuernden Teil (7) des Fahrzeuges zufuhrbar sind, wobei der Zahlschalter (6) in Abhängigkeit der Stellung des Fahrtrichtungsumschalters (8) des Fahrzeuges umschaltbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Verbindung (9) zwischen Fahrtrichtungsumschalter (8) und Wahlschalter (6) im Störungsfall mittels einer Unterbrechungseinrichtung

(10) unterbrechbar ist und der Wahlschalter (6) sich dann anderweitig schalten läßt

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenzeichnet, daß zwischen Wählschalter (6) und zu steuerndem Teil \/) des Fahrzeuges ein Störungsschalter

(11) angeordnet ist der wahlw- ^se den zu steuernden Teil (7) mit dem Wählschalter (6) oder direkt mit einer der beiden Sleuerungsein,- ditungen (1,2) verbindet.