EP0052759A2 - Einrichtung bei einem elektronischen Stellwerk zum Speisen und Fernüberwachen von Weichenantrieben - Google Patents
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- EP0052759A2 EP0052759A2 EP81108599A EP81108599A EP0052759A2 EP 0052759 A2 EP0052759 A2 EP 0052759A2 EP 81108599 A EP81108599 A EP 81108599A EP 81108599 A EP81108599 A EP 81108599A EP 0052759 A2 EP0052759 A2 EP 0052759A2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L5/00—Local operating mechanisms for points or track-mounted scotch-blocks; Visible or audible signals; Local operating mechanisms for visible or audible signals
- B61L5/10—Locking mechanisms for points; Means for indicating the setting of points
- B61L5/107—Locking mechanisms for points; Means for indicating the setting of points electrical control of points position
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B61L5/00—Local operating mechanisms for points or track-mounted scotch-blocks; Visible or audible signals; Local operating mechanisms for visible or audible signals
- B61L5/06—Electric devices for operating points or scotch-blocks, e.g. using electromotive driving means
- B61L5/062—Wiring diagrams
Definitions
- the invention relates to a device in an electronic signal box for feeding and remote monitoring of three-phase three-phase turnout drives with contacts arranged in the star point connections of the motor windings and controlled by the drive, via which the motor windings can be switched on when the switch contacts are closed and via which After the drive has rotated and the new end position has been reached, a monitoring circuit for a dc-operated switch monitor is conducted via the four lines and the three windings of the drive, the motor windings being fed asymmetrically at least during the run-down phase, but symmetrically during the run-round phase .
- Such a device is known for example from DE-PS 977 164. It has proven itself in practice and is still used in principle today.
- the switching means for controlling and monitoring are implemented in relay technology.
- the safety required in the railway system is achieved on the one hand by circuit-technical dependencies between the control, actuating and monitoring switching means of a signal box-side control module for the relevant switch, the so-called switch group, and by the constructive design of the relays used, namely by positively driven contacts and possibly me mechanical support of the individual contact systems. Every malfunction of the turnout or one of the components intended to control, set and monitor the turnout leads to a malfunction indicator in the relevant turnout group.
- the fault identification is thus decentralized. It is caused by the fact that at least one of the relay contacts provided there does not assume the position within the switch group that it should assume in the correct operating state or operating behavior, so that a functionally determined circuit, for example a monitoring circuit, does not come about.
- Control commands must be transmitted in one direction and monitoring messages in the other direction via the interface between the logic circuits of the electronic signal box and the power range of a point machine.
- the phase direction of the drive is selected first by a phase changer, such as a relay, and then the line voltage to the drive is switched on using a circuit breaker, such as a contactor. If this switch switches at the wrong time, a corresponding message must be issued immediately.
- the monitoring also has the end positions monitoring and testing of all four actuators leading to the actuator. Furthermore, an absolute potential separation between logic and power range must be guaranteed both in the message and in the command direction.
- a further development of the invention should allow the marking of the switch position taken in each case;
- Another development is to include the respective switching position of the phase changer in the monitoring process, i.e. the respective monitoring result should include a comparison of the target and actual position of the point machine.
- the object of the present invention is therefore to provide a device of the type specified in the preamble of claim 1, which fulfills this requirement.
- a monitor controlled by the actuating current is connected, which via a subordinate switching element resets a control switch previously set when initiating a reversal process for the switching contacts if it is inside a predetermined period of time since the beginning of the reversal process changes from the unaffected to the affected operating state.
- the specified period of time is determined by the longest orbital period of the drive to be expected in operational terms.
- a preferred embodiment of the invention in which the time for switching off a drive at.
- the control logic of the interlocking has reached the end position, it is ultimately independent of the program sequence within the logic, and provides that a first switch that can be controlled by the actuating current is connected in the center conductor of the supply circuit, that the interlocking is in the de-energized state of the switch during the circulation phase of the actuator triggers a control signal for turning on a first switch in parallel g eschalteten further switch and that the further switch resets the previously set control switch in its response, and deletes the control signal.
- the reliability of a monitoring message and thus the security of the process control by an electronic signal box depends largely on the functionality of the decentralized monitoring modules.
- no separate switching means should be required for the functional test of the monitors, but rather the same switching means should be used as are already available for controlling the drive.
- FIGS. 1 to 6 show the actuating and monitoring circuit of a point machine in different operating phases together with the monitoring switching means provided according to the invention and the monitoring indicators given by them;
- FIG. 7 shows a preferred embodiment of the device according to the invention for feeding and monitoring a point machine.
- a switch drive A is shown schematically in FIG. 1, which is fed via four lines L1 to L4 and can be controlled and monitored from an interlocking.
- the drive has a three-phase motor with the windings W1 to W3, which are connected in a known manner via end position contacts AK1 to AK4.
- a three-phase three-phase network with phases R, S, T and the common neutral conductor Mp serves as the power supply device for reversing the drive.
- Contacts WSS / 1 to'WSS / 4 of a control switch are in the outer conductors L1 to L3 and in the central conductor L4 (WSS in Figure 7) switched, which are temporarily closed by the control switch for reversing the drive from one position to the other.
- contacts WLR / 1 to WLR / 4 of a turnout direction selector are connected in or between two of the three outer conductors, via which the phase position of the currents flowing on the outer conductors L1 and L2 for the right-hand and left-hand rotation of the drive is interchangeable.
- the monitoring circuit is operated potential-free in order to keep the monitors from disturbing driving current influences.
- a potential-free DC voltage source Up R serves as the power supply for the monitoring circuit.
- the monitoring current flowing causes the monitors Ü1 and Ü2 to deliver the corresponding data to the downstream control computer (the monitor Ü4 is not influenced by the monitoring current; it responds during the start-up and shutdown phase of the drive).
- the current-carrying state of the monitor Ü1, together with a monitoring indicator of one of the monitors Ü2 and Ü3, serves to identify the end position of the drive; Without these monitoring indicators, the current-carrying status of the monitor Ü1 signals a switch opening message.
- the de-energized state occurs due to operational reasons when the drive is converted.
- the monitor Ü2 is used as a switch position monitor, for example for the plus position of the switch.
- the turnout position monitor Ü3 for the minus position of the turnout is short-circuited by a diode D3.
- the switch position monitor Ü2 for the positive position of the switch is short-circuited by a diode D2 connected in parallel to its inputs when the drive assumes the other end position.
- the positioning computer determines the turnout position of the turnout controlled by the drive according to a logic that is memorized to it, and stores a corresponding identifier for call-up and further processing in assigned memory switching means as required.
- the drive motor starts to rotate without first changing the end position contacts AK1 to AK4.
- the control current flowing through the center conductor L4 in the start-up phase influences the monitor U4 provided according to the invention and thus leads to the fact that A corresponding H potential can be tapped at the output A4 of the monitor.
- L potential is present at outputs A1 to A3 of monitors Ü1 to Ü3.
- the control switch (WSS in FIG. 7) previously set for reversing the drive is reset to the starting position in a manner still to be explained.
- the contacts WSS / 1 to WSS / 8 controlled by him change into the switch position shown in FIG.
- the contacts WSS / 1 to WSS / 4 interrupt the feed current circle for the drive motor;
- the contacts WSS / 5 to WSS / 8 enable the formation of the monitoring circuit as it is optically highlighted in FIG. 5.
- the turnout position monitor Ü3 for the minus position of the turnout is acted upon while the turnout position monitor Ü2 for the plus position remains unaffected.
- Figures 1 to 6 show where in the inventive device for dining and remote monitoring of Point machine monitors must be provided, the purpose of these monitors and what messages they send to a downstream control computer.
- the technical training of the supervisors is in principle of no importance.
- the monitors are particularly advantageous as optocouplers because they enable absolute potential separation between the power circuit and the evaluation logic.
- optocouplers are not safety-related components in which, in the event of a defect, it must be expected that they will not work in a recognizable manner. For this reason, in order to achieve the same level of safety as with monitors implemented in relay technology, it must be ensured that at least those monitors designed as optocouplers can be checked for correct functioning, the output signals of which indicate the correct operating state of the drive.
- a defect in an optocoupler can have two effects, firstly, the optocoupler continuously emits a signal at its output, regardless of its input data, or it is no longer able to emit a signal. Only the first error can be dangerous because the downstream control computer only derives indicators of a safe condition from the H potential.
- the test is carried out by sporadically or preferably cyclically reversing the optocouplers between the individual changeover phases of the point machine. They must switch to the other switching state if the operating behavior is correct. This change can be monitor in a suitable manner in the downstream control computer, which expediently also issues the commands for reversing the optocouplers. In this way, a very short fault disclosure time can be achieved, which gives the device according to the invention the same security as a corresponding device implemented in relay technology.
- the control switch WSS required to apply the supply voltage to the drive is usually de-energized. If the control logic of the control computer has developed a control command, it influences a safe output circuit for the command in a manner not specified.
- This output circuit can be designed, for example, as a safe amplifier V, as it was developed for the railway industry.
- the DC voltage occurring at the output of the output amplifier V serves as a supply voltage for the control switch WSS and, via a voltage divider comprising a resistor R and a thyristor Th1, also serves as a control voltage for a switch T2 located in the supply circuit of the control switch.
- This switch has a low resistance when the thyristor is blocked, so that the control switch WSS can respond and its contacts can change to the position shown in FIG. 2, in which they on the one hand interrupt the monitoring circuit and on the other hand close the supply circuit for the drive motor.
- a feed current usually flows through the center conductor L4. It is in the secondary winding of a current transformer W a voltage is built up which, after rectification in a two-way rectifier G and smoothing on a capacitor C, temporarily sets a first switch K1.
- This switch is designed as an optocoupler, the light-emitting diode of which is arranged parallel to the capacitor.
- the switching transistor of the optocoupler is usually turned on for the duration of the start-up phase, that is to say the asymmetrical feeding of the motor windings; during the subsequent circulation phase of the drive, the switch is in any case high-resistance.
- control code e to a downstream switching element E, which converts the control code into a control signal that is present for a longer time.
- This control signal switches the transistor T1, which is provided for the functional test of the monitors during the changeover pauses of the drive.
- the transistor T1 which has the function of an intermediate switch, controls another switch K2 from one position to the other.
- This switch is also designed as an optocoupler, the light-emitting diode being connected to the emitter-collector circuit of the transistor T1.
- the switching transistor of this optocoupler is in the control circuit of another optocoupler K3.
- the opening of the further switch K2 initially has no effect on the switching state of the control switch WSS, because, according to the assumption, the intermediate switch T1 was only activated after the start-up phase of the drive and at this point in time the supply circuit via the center conductor L4 has already been opened again. However, when the run-down phase is reached after the drive has rotated, current flows through the center conductor L4. They like it The returning supply voltage for the switches K1 and K2 causes the third optocoupler K3 to also become effective.
- the switching transistor of this optocoupler becomes conductive as soon as the threshold voltage of the associated light-emitting diode is reached and controls the downstream thyristor Th1.
- the voltage drop at the resistor R connected in series with the thyristor Th1 changes.
- control switch T2 This leads to the blocking of the switch T2 in the supply circuit of the control switch.
- the control switch is thereby de-energized and controls its contacts again in the position shown in Figure 1, in which they interrupt the supply circuit for the motor windings of the drive and close the monitoring circuit via the four wires and the three windings of the drive.
- the control computer registers via the output signal of the first switch K1 that the run-down phase of the drive has been reached and then, after the end of the run-down phase, switches the intermediate switch T1 back to the high-resistance state, which it had also assumed before the switch changeover began.
- the control computer switches off the safe output amplifier V and thus causes the supply voltage for the control switch WSS to be switched off. The circuit is thus again in the starting position assumed in FIG. 7.
- the device specified in FIG. 7 makes it possible to determine the switch-off time for driving a switch very precisely and independently of the reaction time of the control elements required for data processing and to carry out the switch-off in an electronic signal box.
- the transistor T1 is advantageously turned out several times uses, namely once during the changeover pauses to briefly shed the monitors energized in the monitoring circuit of the drive and thus to subject them to a functional test and on the other hand to switch off the control switch as soon as the drive has been changed over and has reached its new end position.
- the signal box switches off the safe output amplifier V and thus interrupts the power supply for the control switch that is still switched on ;
- the still closed supply circuit for the drive in question is opened and the end position and switch position monitoring performed Prepared to close the control switch break contacts.
- the device according to the invention for feeding and remote monitoring of turnout drives not only works as intended when a turnout drive is to be changed over from one of its two end positions, but also when the drive has not reached its predetermined end position. This case can e.g. occur if a foreign body, e.g. Crushed stone, is jammed.
- the start-up phase explained with reference to FIG. 2 is skipped during the changeover process of the drive and the drive motor is only excited symmetrically until the runout phase is reached.
- the first switch K1 remains unaffected during the changeover process; it causes the control signal e to be output, which then, in accordance with the intended purpose, disconnects the control circuit in the run-down phase of the drive.
- the inclusion of the contacts WSS / 5 to WSS / 8 controlled by the control switch in the monitoring circuit ensures that the supply circuit for the drive is definitely interrupted when a monitoring circuit is established.
- the correct operating behavior of the direction-of-rotation selector whose contacts WLR / 1 to WLR / 4 determine the direction of rotation of the drive, was not monitored.
- the functional behavior of this selector can be checked in a simple manner by making the response of the monitors U2 and U3 for the switch position identification dependent on the switching state of the direction selector.
- the switch position monitor Ü2 For the plus position of the turnout, a contact of the direction selector closed in the plus position of the turnout must be connected in series or an open contact of the direction selector connected in parallel.
- the functional behavior of the direction selector can also be monitored in that the monitor U1 connects a contact of the direction selector in series and this series circuit is connected in series with a further monitor and an exclusion contact of the direction selector.
- the monitor U1 connects a contact of the direction selector in series and this series circuit is connected in series with a further monitor and an exclusion contact of the direction selector.
- the monitor U1 connects a contact of the direction selector in series and this series circuit is connected in series with a further monitor and an exclusion contact of the direction selector.
- the monitor U1 connects a contact of the direction selector in series and this series circuit is connected in series with a further monitor and an exclusion contact of the direction selector.
- the supervisor can see whether the direction selector is actually in the switch position specified by the last actuating job or not; Malfunctions in the operating behavior of the direction selector can thus be recognized shortly after they occur. (Short error reporting time; the error is recognized and can be remedied before a possibly open other errors occur and can lead to incorrect control of the drive).
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Abstract
Description
- 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 Überwachungsschaltmitteln eines stellwerksseitigen Steuerbausteines für die betreffende Weiche, der sogenannten Weichengruppe, und durch die konstruktive Ausbildung der verwendeten Relais, nämlich durch zwangsgeführte Kontakte und gegebenenfalls mechanischen Abstützung der einzelnen Kontaktsysteme. 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 Uberwachungsstromkreis, 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 an; 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 Endlagenüberwachung 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 Weiterbildung soll die jeweilige Schaltstellung des Phasenwechslers in den Überwachungsvorgang 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.
- 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.
- 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 Uberwachungsstromkreis 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.
- Die Figuren 1 bis 6 zeigen den Stell- und Uberwachungsstromkreis eines Weichenantriebes in unterschiedlichen Betriebsphasen zusammen mit den nach der Erfindung vorgesehenen Überwachungsschaltmitteln 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 Stromversorgungseinrichtung 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.
- 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 Gleichspannungsquelle 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.
- Der Überwacher Ü2 ist als Weichenlageüberwacher beispielsweise für die Pluslage der Weiche eingesetzt. Bei der angenommenen Weichenlage ist der WeichenlageUberwacher 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 Antrieb die andere Endlage einnimmt. Aus den an den Klemmen A1 bis A4 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 flie-Bende Stellstrom beeinflußt den nach der Erfindung vorgesehenen Überwacher Ü4 und führt damit dazu, daß 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 H-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 Speisestromkreis für den Antriebsmotor; die Kontakte WSS/5 bis WSS/8 ermöglichen die Ausbildung des Überwachungsstromkreises 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 H-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.
- 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 Endlagenkontakte 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 H-Potentials auf den Ausgang A1 das Auffahren der Weiche kennzeichnet.
- Die Figuren 1 bis 6 zeigen, wo bei der erfindungsgemä-Ben Einrichtung zum Speisen und Fernüberwachen von Weichenantrieben Überwacher 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 H-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 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-Überwacher 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 H-Potential führen. Ist während dieser Zeit dennoch an einem der Ausgänge H-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 4 war angedeutet worden, daß aus dem Ansprechen des Überwachers Ü4 während der Auslaufphase ein Kennzeichen für das Umsteuern des Steuerschalters .zum Auftrennen des Speisestromkreises 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 Ausgabeverstä-rkers 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 L4. Dabei wird in der Sekundärwicklung eines Stromwandlers W 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 Überwacher 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 L4. Die dabei wiederkehrende 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. Die.s 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 ausgenutzt, nämlich einmal dazu, während der Umstellpausen die im Uberwachungsstromkreis 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 Anschaltkontakte 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 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 Uberwachungsstromkreis ist sichergestellt, daß beim Zustandekommen eines voerwachungsstromkreises 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 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 parallel geschalteten Dioden D2 und D3 ersetzen.
- Das Funktionsverhalten des Laufrichtungs-Wählers läßt sich aber auch dadurch überwachen, daß dem Überwacher Ü1 ein Kontakt des Laufrichtungs-Wählers in Reihe geschaltet und dieser Reihenschaltung die Reihenschaltung aus einem weiteren Überwacher und einem Ausschlußkontakt 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 angeschal- . teten 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 auftretender anderer Fehler hinzukommen und eine Fehlsteuerung des Antriebes veranlassen kann).
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