EP0268060A1 - Verkehrssignalanlage - Google Patents

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EP0268060A1
EP0268060A1 EP87114666A EP87114666A EP0268060A1 EP 0268060 A1 EP0268060 A1 EP 0268060A1 EP 87114666 A EP87114666 A EP 87114666A EP 87114666 A EP87114666 A EP 87114666A EP 0268060 A1 EP0268060 A1 EP 0268060A1
Authority
EP
European Patent Office
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signal
data
sge
feedback
traffic
Prior art date
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Application number
EP87114666A
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English (en)
French (fr)
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EP0268060B1 (de
Inventor
Walter Dipl.-Ing. Wimmer
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0268060A1 publication Critical patent/EP0268060A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0268060B1 publication Critical patent/EP0268060B1/de
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/095—Traffic lights
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/07—Controlling traffic signals
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/097—Supervising of traffic control systems, e.g. by giving an alarm if two crossing streets have green light simultaneously

Definitions

  • the invention relates to a traffic signal system with an intersection device, which has a microcomputer for signal control and protection and data transmission devices, and with signal generators, which have switching and monitoring devices for the signal lamps and are connected to the intersection device via power supply and control lines.
  • Such a traffic signal system is known from DE-OS 32 30 761.
  • a traffic signal system is described there, the signal generators of which are fed via a single two-wire line.
  • Each signal transmitter has a lamp switch and a monitoring circuit and a switching device (switching device) in the respective lamp circuit.
  • the switching device of each signal generator is connected to the control device or crossing device via a signal line.
  • the lamp switches are controlled by the switching device, which receives the switching commands from the central control device via the respective signal line.
  • the states of the monitored lamp circuits are transmitted to the control unit via the switching device and the signal line. In this known system, it is necessary to route a signal line from the control unit to each signal transmitter.
  • the object of the invention is to develop and design a traffic signal system described above so that small pedestrian systems up to large intersection systems can be created with the same modules.
  • the cabling effort is to be further reduced and nevertheless fast and reliable data transmission between the crossing device and the individual signal transmitters to be guaranteed.
  • This object is achieved in a traffic signal system described above in that all signal transmitters are connected to a single wiring harness with a power supply line and a data line, that almost every signal transmitter has a receiving and transmitting device with a respective address decoder and one quartz crystal each for receiving the control commands and Sending the feedback in the form of data telegrams with a high bit rate, with the data transmission in each half-wave outside the zero crossing of the AC supply voltage, that the control command telegrams each have only the address of the signal group, that a specific time window is provided for the feedback for each signal generator that in each signal transmitter by means of monitoring devices all signaling states (signal lamp currents and voltages) are monitored and transmitted to the crossing device, and that in each signal transmitter a monitoring circuit lt device is provided, which switches to dark or flashing yellow with intrinsically safe switches in the absence of the data telegram pulses in the relevant signal transmitter.
  • the traffic signal system has the advantage that all signal transmitters can be constructed in the same way and have the appropriate switching, monitoring and transmission devices and are only connected to the crossing device with a single line. All signal transmitters of a node can thus be connected to the crossing device via a single line routing, which can be designed as a ring line. This considerably reduces the installation effort.
  • the control commands and the feedback are transmitted in the form of data telegrams with a high bit rate compared to conventional transmission methods in road traffic technology.
  • the control command telegram only has the address of the signal group because the command to all signal transmitters in a signal group is the same.
  • a separate time window is provided for the feedback of the known monitoring of the signal states for each signal transmitter, so that no separate address formation is required.
  • a monitoring switching device is provided in each signal transmitter, which switches to dark or yellow flashing via the intrinsically safe switch if there are no pulses.
  • the monitoring switching device which can be formed by a relay arranged on the data line with associated diodes and capacitors and corresponding relay switching contacts, expediently has an additional charging capacitor which is arranged in parallel with the relay contact and which can also be charged when the traffic signal system is switched off, if only one only data telegram is sent from the crossing device to the signal transmitter to be tested.
  • an additional charging capacitor which is arranged in parallel with the relay contact and which can also be charged when the traffic signal system is switched off, if only one only data telegram is sent from the crossing device to the signal transmitter to be tested.
  • a data telegram has a specific number of addresses and parity bits as well as control command bits.
  • the address of the signal group can be formed by 4 bits plus 3 parity bits and the control command can have 3 bits corresponding to the three signal colors plus one or more reserve bits.
  • the data telegram for the feedback of the respective signal transmitter also has one or more reserve bits in addition to the respective status bit of the corresponding signal color.
  • this structure of the data telegrams according to the invention allows two signal transmitters assigned to one another to be controlled with only one data telegram.
  • This data telegram has only one receive address, separate feedback of the voltage values and current values for the two different signal transmitters.
  • signal generators that directly belong together can also be controlled with only one data telegram, with the feedback of the voltage values also taking place jointly, but the feedback of the current values taking place separately.
  • the reserve bit is expediently used for the feedback of the second current value.
  • the traffic signal system according to the invention also advantageously allows the electronics for a vehicle signal and a pedestrian signal transmitter, both of which are attached together on the same mast. In addition to saving electronics, this also results in faster data transmission.
  • a similar measure can also be carried out for signal transmitters that do not show the same signal pattern, for example if not only the information red, yellow or green is transmitted for each vehicle signal group, but also red or green for that hostile pedestrians, ie for the pedestrian signal group, is transmitted, the two different signal groups being controlled under only one address, namely that of the vehicle signal group. Only two bits are required for the transmission of the control command instead of the one reserve bit, as well as for the feedback from the respective signal generator.
  • a special cable can be provided for the wiring harness, in which a pair of high-current wires and a shielded two-wire communication line or a coaxial line are used.
  • one or more vehicle detectors which are arranged either on the signal mast or in the roadway, can also be connected to the wiring harness and can be controlled accordingly with the pulse telegrams.
  • the vehicle detectors are queried with addressed data telegrams in each half-wave in the area of the zero crossing of the supply voltage.
  • the traffic signal system according to the invention can also be operated, as is known per se, in low-voltage technology, with a network transformer being arranged in each signal transmitter.
  • a network transformer being arranged in each signal transmitter.
  • the switching devices for the lamp current are formed by simple transistors. This has the advantage that relatively simple monitoring of the signaling states is possible and that an automatic test can also be made possible by switching a hostile signal image for a short time, ie in the millisecond range, which is monitored for the actual occurrence in the crossing device.
  • the information for the signal group is first completely received and only then the transistors of the lamp circuits are switched simultaneously, so that one lamp is switched off and another lamp is switched on and the current pulses of the load surges are thereby largely avoided will.
  • FIG. 1 shows an example of a data telegram which consists of the control command STB for the signal group and the feedback RM of the individual signal generators SGE1 to SGE3
  • the address of the control command for the signal group ADSGR consists of four bits with three subsequent parity bits PAR. This is followed by the actual control command with one bit each for the signaling colors red, yellow, green and a reserve bit RE.
  • the feedback RM of a signal generator SGE1, SGE2 ... takes place in a respective time window ZF1, ZF2 etc. and has four bits, 1 bit for each signal color plus a reserve bit RE.
  • the data telegram to the signal transmitters thus consists of an address part with 4 bits plus 3 parity bits and the command part with 4 bits, 5 bits can also be provided, so that a check bit can also be inserted. In the example according to FIG.
  • FIG. 2 shows a data telegram similar to that shown in FIG. 1, but with the difference that both a vehicle signal transmitter Fa and a pedestrian signal transmitter Fu are controlled with a data telegram at one and the same address.
  • the address formation is the same, only the control command transmission is expanded by 1 bit.
  • 3-bit information is required for the vehicle signal transmitter Fa and two bits are transmitted for the pedestrian signal transmitter Fu.
  • the data telegram looks similar when the response is received.
  • the monitoring data of the signal generator SGE1 addressed with a single address, in the present case the vehicle signal generator are transmitted to the crossing device.
  • the 3 bits of the vehicle signal transmitter Fa are followed by 2 bits for the pedestrian signal transmitter Fu.
  • FIG. 3 shows how the individual data telegrams for the control commands for the signal group and for the feedback signals from the individual signal transmitters are transmitted within the sine wave of the AC supply voltage at the apex SP.
  • FIG. 3 also shows data pulses that are transmitted around the area of the zero crossing ND, namely a data telegram designated DA for the detector query, to vehicle detectors that are connected to the same wiring harness and are assigned to a signal generator, for example by a detector loop in the lane led to the signal mast or by mounting an infrared detector on the signal mast.
  • the data telegrams can be structured similarly to those for the control command of the signal groups.
  • FIG. 4 shows a basic circuit diagram of a signal transmitter of the traffic signal system according to the invention.
  • the signal generator SGE is supplied with an AC voltage of, for example, 220 V via the mains line NL.
  • a transformer TR is arranged, which is followed by a rectifier circuit GL, which supplies the individual signal lamps LA for red, yellow, green, green.
  • a switching transistor LS1 to LS3 is arranged in each case in the lamp circuit.
  • the lamp voltages and also the lamp currents are monitored here via the resistor RÜ and these signaling status data are fed to the transmitting device SE.
  • the individual lamp circuit switches are controlled on the basis of the control commands which the receiving circuit EM receives.
  • the control commands STB reach both the receiving device EM and the transmitting device SE via corresponding electronic decoupling elements. each of which has an address decoder ADC. Furthermore, a separate quartz crystal Q is assigned to both the receiving device EM and the transmitting device SE.
  • the transmitting device SE transmits the feedback data RM to the data line DL via a suitable coupling element, here in the form of a transistor.
  • a monitoring switching device ÜSV is connected to the data line DL, which inter alia has a relay Ü to which a first switching contact Ü1 and a second switching contact Ü2 are assigned.
  • the first switch contact Ü1 is in the circuit, here at the positive pole of the rectifier circuit GL in the lamp circuit.
  • the charging capacitor C is connected in parallel with a discharge resistor R.
  • the relay Ü remains activated as long as there are pulses of the data telegram on the data line DL.
  • the relay contact Ü1 is therefore closed.
  • the relay contact U1 opens and the signal transmitter is switched off, or if it is provided, the second relay switching contact U2 switches to flashing yellow by switching the yellow lamp GE to the blinker BLI.
  • the monitoring relay Ü does not respond due to the single pulse telegram.

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Abstract

Bei einer Verkehrssignalanlage mit einem Kreuzungsgerät (KG) und mit Signalgebern (SGE), welche Schalt- und Überwachungseinrichtungen für die Signallampen (LA) aufweisen, sind alle Signalgeber (SGE) über einen einzigen Leitungsstrang mit einer Stromversorgungsleitung (NL) und einer Datenleitung (DL) mit dem Kreuzungsgerät (KG) verbunden. Nahezu jeder Signalgeber (SGE) weist eine Empfangs- und Sendeeinrichtung (EM, SE) mit einem jeweiligen Adressendecodierer (ADC) zum Empfang der Steuerbefehle (STB) und Senden der Rückmeldungen (RM) in Form von Datentelegrammen mit hoher Bitrate auf. Die Datenübertragung erfolgt in jeder Halbwelle außerhalb des Nulldurchgangs (ND) der Versorgungswechselspannung. Die Steuerbefehlstelegramme (STB) weisen jeweils nur die Adresse der Signalgruppe (ADSGR) auf, für die Rückmeldungen (RM) ist für jeden Signalgeber (SGE1, SGE2, ...) ein bestimmtes Zeitfenster (ZF1, ZF2, ...) vorgesehen. In jedem Signalgeber (SGE) werden mittels Überwachungseinrichtungen sämtliche Signalisierungszustände überwacht und zum Kreuzungsgerät (KG) übertragen. Ferner ist in jedem Signalgeber (SGE) eine Überwachungsvorrichtung (ÜSV) vorgesehen, welche beim Ausbleiben der Impulse des Da tentelegramms den betreffenden Signalgeber mit eigenensicheren Umschaltern (Ü1, Ü2) auf Dunkel oder Gelbblinken schaltet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Verkehrssignalanlage mit einem Kreuzungsgerät, welches einen Mikrorechner zur Signalsteuerung und -sicherung und Datenübertragungseinrichtungen aufweist, und mit Signalgebern, welche Schalt- und Überwachungseinrichtungen für die Signallampen aufweisen und mit dem Kreuzungsgerät über Stromversorgungs- und Steuerleitungen verbunden sind.
  • Eine derartige Verkehrssignalanlage ist aus der DE-OS 32 30 761 bekannt. Dort ist eine Verkehrssignalanlage beschrieben, deren Signalgeber über eine einzige zweiadrige Leitung gespeist werden. Jeder Signalgeber weist im jeweiligen Lampenstromkreis einen Lampenschalter und eine Überwachungsschaltung sowie ein Schaltgerät (Schalteinrichtung) auf. Das Schaltgerät jedes Signalgebers ist jeweils über eine Signalleitung mit dem Steuergerät- bzw. Kreuzungsgerät verbunden. Die Lampenschalter werden vom Schaltgerät gesteuert, das über die jeweilige Signalleitung die Schaltbefehle von dem zentralen Steuergerät erhält. Die Zustände der überwachten Lampenstromkreise werden über das Schaltgerät und die Signalleitung zum Steuergerät übertragen. Bei dieser bekannten Anlage ist es erforderlich, zu jedem Signalgeber jeweils eine Signalleitung vom Steuergerät zu verlegen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine oben beschriebene Verkehrssignalanlage so weiterzubilden und auszugestalten, daß mit den gleichen Baugruppen kleine Fußgängeranlagen bis hin zu großen Kreuzungsanlagen geschaffen werden können. Dabei soll der Verkabelungsaufwand weiter verringert werden und dennoch eine schnelle und zuverlässige Datenübertragung zwischen dem Kreuzungsgerät und den einzelnen Signalgebern gewährleistet sein.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer oben beschriebenen Verkehrssignalanlage dadurch gelöst, daß alle Signalgeber an einen einzigen Leitungsstrang mit einer Stromversorgungsleitung und einer Datenleitung angeschlossen sind, daß nahezu jeder Signalgeber eine Empfangs- und Sendeeinrichtung mit einem jeweiligen Adressendecodierer und je einem Schwingquarz zum Empfang der Steuerbefehle und Senden der Rückmeldungen in Form von Datentelegrammen mit hoher Bitrate aufweist, wobei die Datenübertragung in jeder Halbwelle außerhalb des Nulldurchgangs der Versorgungswechselspannung erfolgt, daß die Steuerbefehlstelegramme jeweils nur die Adresse der Signalgruppe aufweisen, daß für die Rückmeldungen für jeden Signalgeber ein bestimmtes Zeitfenster vorgesehen ist, daß in jedem Signalgeber mittels Überwachungseinrichtungen sämtliche Signalisierunszustände (Signallampenströme und -spannungen) überwacht und zum Kreuzungsgerät übertragen werden, und daß in jedem Signalgeber eine Überwachungsschaltvorrichtung vorgesehen ist, welche beim Ausbleiben der Impulse des Datentelegramms im betreffenden Signalgeber mit eigensicheren Umschaltern auf Dunkel oder Gelbblinken schaltet.
  • Die erfindungsgemäße Verkehrssignalanlage hat den Vorteil, daß sämtliche Signalgeber gleichartig aufgebaut sein können und die entspechenden Schalt-, Überwachungs- und Übertragungseinrichtungen aufweisen und nur noch mit einem einzigen Leitungsstrang mit dem Kreuzungsgerät verbunden sind. Es können also sämtliche Signalgeber eines Knotenpunktes über eine einzige Leitungsführung, die als Ringleitung ausgebildet sein kann, am Kreuzungsgerät angeschlossen sein. Dies reduziert erheblich den Installationsaufwand. Dabei werden die Steuerbefehle und die Rückmeldungen in Form von Datentelegrammen mit einer gegenüber herkömmnlichen Übertragungsverfahren in der Straßenverkehrstechnik hohen Bitrate übertragen.
  • Das Steuerbefehlstelegramm weist dabei nur die Adresse der Signalgruppe auf, weil der Befehl an alle Signalgeber einer Signalgruppe der gleiche ist. Für die Rückmeldung der an sich bekannten Überwachung der Signalzustände ist für jeden Signalgeber ein eigenes Zeitfenster vorgesehen, so daß keine gesonderte Adresse nbildung erforderlich ist. Um trotz der sicheren Datenübertragung sicherzustellen, daß beim Ausbleiben des Impulstelegramms die entsprechenden Signalgeber ordungsgemäß abgeschaltet oder auf Gelbblinken geschaltet werden, ist in jedem Signalgeber eine Überwachungsschaltvorrichtung vorgesehen, die bei fehlenden Impulsen über eigensichere Umschalter auf Dunkel oder Gelbblinken schaltet.
  • Die Überwachungsschaltvorrichtung, die von einem an der Datenleitung angeordneten Relais mit zugehörigen Dioden und Kondensatoren und entsprechenden Relaisschaltkontakten gebildet sein kann, weist zweckmäßigerweise einen zusätzlichen Ladekondensator auf, der parallel zum Relaiskontakt angeordnet ist und der auch im ausgeschalteten Zustand der Verkehrssignalanlage aufladbar ist, wenn lediglich ein einziges Datentelegramm vom Kreuzungsgerät zum zu prüfenden Signalgeber gesendet wird. Auf diese Weise ist es möglich, jeden einzelnen Signalgeber gezielt auf seine Funktionsfähigkeit zu überwachen, denn die Ladung des Kondensators liefert die notwendige Energie für die Rückmeldung der Signalisierungszustände entsprechend dem vorherigen Steuerbefehl. Es kann also eine Überwachung unmittelbar am Kreuzungsgerät vorgenommen werden, ohne daß extra eine Person an dem jeweiligen Signalgeber die Ausführung des gegebenen Steuerbefehls kontrollieren oder überprüfen muß.
  • In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist ein Datentelegramm eine bestimmte Anzahl Adressen und Paritybits sowie Steuerbefehlsbits auf. Dabei kann die Adresse der Signalgruppe von 4 Bits plus 3 Paritybits gebildet sein und der Steuerbefehl 3 Bits entsprechend der drei Signalfarben plus ein oder mehrere Reservebits aufweisen. Ferner weist das Datentelegramm für die Rückmeldung des jeweiligen Signalgebers neben dem jeweiligen Zustandsbit der entsprechenden Signalfarbe ebenfalls ein oder mehrere Reservebits auf. Bei einer Datenübertragungsgeschwindigkeit von z.B. 100 Kilobit pro Sekunde können bis zu 15 Signalgruppen mit 60 Signalgebern unter Berücksichtigung von hinreichender Reserve- und Synchronisationsbits in vier Millisekunden bedient werden.
  • Dieser erfindungsgemäße Aufbau der Datentelegramme gestattet in einer Weiterbildung der Erfindung zwei zueinander zugeordnete Signalgeber mit nur einem Datentelegramm anzusteuern. Dabei weist dieses Datentelegramm nur eine Empfangsadresse, getrennte Rückmeldung der Spannungswerte und Stromwerte für die beiden unterschiedlichen Signalgeber auf.
  • In einer besonderen Ausbildung der Erfindung können auch unmittelbar zusammengehörige Signalgeber mit nur einem Datentelegramm angesteuert werden, wobei auch die Rückmeldung der Spannungswerte gemeinsam, die Rückmeldung der Stromwerte jedoch getrennt erfolgt. Dazu wird für die Rückmeldung des zweiten Stromwertes zweckmäßigerweise das Reservebit verwendet. Dies hat den Vorteil, daß eine Vielzahl von Signalgebern in relativ kurzer Zeit mit nicht allzu langen Datentelegrammen gesteuert und überwacht werden können. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß bei häufig verwendeten Peitschenmasten sowohl der auf der Peitsche als auch in halber Höhe am Mast angebrachte Signalgeber nur eine gemeinsame Elektronik benötigen. Beide Signalgeber zeigen stets dasselbe Signalbild, so daß eine Ansteuerung und eine gemeinsame Rückmeldung der Spannungswerte genügt. Die Rückmeldung des Signalgebers, der an der Peitsche befestigt ist, erfolgt erfindungsgemäß dann mit dem Reservebit. Auf diese Weise ist eine komplette Überwachung der beiden Signalgeber mit nur einem Steuerbefehl und dazugehöriger Rückmeldung möglich.
  • Die erfindungsgemäße Verkehrssignalanlage gestattet auch in vorteilhafter Weise die Elektronik für einen Fahrzeugsignal geber und einen Fußgängersignalgeber, die beide zusammen am gleichen Mast befestigt sind, zusammenzufassen. Auch hierdurch wird neben der Einsparung der Elektronik eine schnellere Datenübertragung erzielt. Mit der erfindugnsgemäßen Verkehrssignalanlage läßt sich eine ähnliche Maßnahme auch für Signalgeb ergruppen, die nicht das gleiche Signalbild zeigen, durchführen, wenn beispielsweise bei jeder Fahrzeugsignalgruppe nicht nur die Information rot, gelb oder grün übertragen wird, sondern wenn auch noch rot oder grün für den dazu feindlichen Fußgänger, d.h. für die Fußgängersignalgruppe, übertragen wird, wobei die beiden verschiedenen Signalgruppen unter nur einer Adresse, nämlich der der Fahrzeugsignalgruppe, angesteuert werden. Es sind lediglich für die Übertragung des Steuerbefehls anstelle des einen Reservebits zwei bits erforderlich, ebenso für die Rückmeldung des jeweiligen Signalgebers.
  • In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung und um sehr sichere Übertragungsverhältnisse zu schaffen, kann für den Leitungsstrang ein Spezialkabel vorgesehen sein, bei dem ein Starkstromadernpaar und eine abgeschirmte zweiadrige Fernmeldeleitung oder eine Koaxialleitung verwendet wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann bei der erfindungsgemäßen Verkehrssignalanlage ein oder mehrere Fahrzeugdetektoren, der bzw. die entweder am Signalmast oder in der Fahrbahn angeordnet sind, mit an den Leitungsstrang angeschlossen werden und entsprechend mit den Impulstelegrammen angesteuert werden. Dabei werden die Fahrzeugdetektoren mit adressierten Datentelegrammen in jeder Halbwelle im Bereich des Nulldurchgangs der Versorgungsspannung abgefragt.
  • Die erfindungsgemäße Verkehrssignalanlage kann auch wie an sich bekannt in Niedervolttechnik betrieben werden, wobei in jedem Signalgeber ein Netztransformator angeordnet ist. Dem ist zweckmäßigerweise eine Gleichrichterschaltung nachgeschaltet, wobei die Schalteinrichtungen für den Lampenstrom kreis von einfachen Transistoren gebildet sind. Dies hat den Vorteil, daß verhältnismäßig einfache Überwachungen der Signalisierungszustände möglich sind, und daß ebenfalls eine automatische Prüfung ermöglicht werden kann, indem kurzzeitig, d.h. im Millisekundenbereich, ein feindliches Signalbild geschaltet wird, das auf das tatsächliche Auftreten im Kreuzungsgerät überwacht wird. In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Informationen für die Signalgruppe erst vollständig empfangen werden und dann erst die Transistoren der Lampenstromkreise gleichzeitig geschaltet werden, so daß eine Lampe aus und eine andere Lampe eingeschaltet wird und die Stromimpulse der Laststöße dadurch weitgehend vermieden werden.
  • Anhand der Zeichnung wird die Erfindung erläutert. Dabei zeigen
    • Fig. 1 bis 3 verschiedene Impulsschemen und
    • Fig. 4 ein Prinzipschaltbild eines möglichen Ausführungsbeispiels eines Signalgebers.
  • Fig. 1 zeigt beispielshaft ein Datentelegramm, das aus dem Steuerbefehl STB für die Signalgruppe und aus den Rückmeldungen RM der einzelnen Signalgeber SGE1 bis SGE3 besteht
  • Die Adresse des Steuerbefehls für die Signalgruppe ADSGR besteht aus vier Bit mit drei sich anschließenden Paritybits PAR. Daran schließt sich der eigentliche Steuerbefehl mit je einem Bit für die Signalgeberfarben rot, gelb, grün und einem Reservebit RE an. Die Rückmeldung RM eines Signalgebers SGE1, SGE2 ... erfolgt in einem jeweiligen Zeitfenster ZF1, ZF2 usw. und weist vier Bits auf, für jede Signalfarbe 1 Bit plus ein Reservebit RE. Das Datentelegramm zu den Signalgebern besteht also aus einem Adressenteil mit 4 Bit plus 3 Paritybits und dem Befehlsteil mit 4 Bits, es können auch 5 Bits vorgesehen sein, so daß noch ein Prüfbit einfügbar ist. Bei dem Beispiel gemäß der Fig. 1 sind also für ein Datentelegramm, das eine Signalgruppe mit drei Signalgebern ansteuert, 23 Bit erforderlich, d.h., daß bei einer Datenübertragungsgeschwindigkeit von 100 Kilobit pro Sekunde der Datenaustausch 0,23 µs beträgt. Berücksichtigt man noch Reserven, so dauert die gesamte Ansteuerung von beispielsweise 15 Signalgruppen mit Reservebits für die Synchronisierung etwa 4 ms. Dieses Datentelegramm wird jeweils in der Halbwelle um den Scheitelpunkt der Versorgungsw echselspannung übertragen, wie dies in der Fig.3 gezeigt ist.
  • In Fig. 2 ist ein ähnliches Datentelegramm wie in Fig.1 gezeigt, jedoch mit dem Unterschied, daß mit einem Datentelegramm unter ein und derselben Adresse sowohl ein Fahrzeugsignalgeber Fa als auch ein Fußgängersignalgeber Fu angesteuert werden. Die Adressenbildung ist gleich, lediglich die Steuerbefehlsübertragung ist um 1 Bit erweitert. Es wird für den Fahrzeugsignalgeber Fa eine 3-Bit-Information benötigt und für den Fußgängersignalgeber Fu werden zwei Bits übertragen. Entsprechend sieht das Datentelegramm bei der Rückmeldung aus. Innerhalb des Zeitfensters ZF1 werden die Überwachungsdaten des mit einer einzigen Adresse angesprochenen Signalgebers SGE1, im vorliegenden Fall der Fahrzeugsignalgeber, zum Kreuzungsgerät übertragen. An die 3 Bit des Fahrzeugsignalgebers Fa schließen sich 2 Bit für den Fußgängersignalgeber Fu an.
  • Wie oben schon erwähnt, ist in Fig.3 gezeigt, wie die einzelnen Datentelegramme für die Steuerbefehle für die Signalgruppe und für die Rückmeldungen der einzelnen Signalgeber innerhalb der Sinusschwingung der Wechselspeisespannung im Scheitelpunkt SP übertragen werden. Darüberhinaus zeigt die Fig.3 auch noch Datenimpulse, die um den Bereich des Nulldurchgangs ND übertragen werden, nämlich ein Datentelegramm mit DA für die Detektorabfrage bezeichnet, um Fahrzeugdetektoren, die am selben Leitungsstrang angeschlossen sind und einem Signalgeber zugeordnet sind, indem beispielsweise eine Detektorschleife in der Fahrbahn eingelassen zum Signalmast geführt ist oder indem ein Infrarotdetektor auf dem Signalmast montiert ist. Dabei können die Datentelegramme ähnlich aufgebaut sein, wie die für die Steuerbefehlsgabe der Signalgruppen.
  • Die Fig.4 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Signalgebers der erfindungsgemäßen Verkehrssignalanlage. Über die Netzleitung NL wird der Signalgeber SGE mit einer Wechselspannung von beispielsweise 220 V gespeist. Im Signalgebergehäuse ist ein Transformator TR angeordnet, dem eine Gleichrichterschaltung GL nachgeschaltet ist, die die einzelnen Signallampen LA für rot rt, gelb ge, grün gn versorgt. Im Lampenstromkreis ist jeweils ein Schalttransistor LS1 bis LS3 angeordnet. In an sich bekannter Weise werden die Lampenspannungen und auch die Lampenströme hier über den Widerstand RÜ überwacht und diese Signalisierungszustandsdaten der Sendeeinrichtung SE zugeführt. Die einzelnen Lampenstromkreisschalter werden aufgrund der Steuerbefehle, die die Empfangsschaltung EM empfängt, gesteuert. An die Datenleitung DL, die eine zweiadrige Leitung a, b ist, und mit dem Kreuzungsgerät KG einerseits und mit den weiteren Signalgebern SGE andererseits verbunden ist, gelangen über entsprechende elektronische Auskopplungselemente die Steuerbefehle STB sowohl an die Empfangseinrichtung EM als auch an die Sendeeinrichtung SE, die beide jeweils einen Adressdecodierer ADC aufweisen. Ferner ist sowohl der Empfangseinrichtung EM als auch der Sendeeinrichtung SE jeweils ein eigener Schwingquarz Q zugeordnet. Die Sendeeinrichtung SE gibt die Rückmeldedaten RM über ein geeignetes Einkopplungsglied, hier in Form eines Transistors, auf die Datenleitung DL. Ferner ist an der Datenleitung DL eine Überwachungsschaltvorrichtung ÜSV angeschlossen, die unter anderem ein Relais Ü aufweist, dem ein erster Schaltkontakt Ü1 und ein zweiter Schaltkontakt Ü2 zugeordnet sind. Der erste Schaltkontakt Ü1 liegt im Stromkreis, hier am Pluspol der Gleichrichterschaltung GL im Lampenstromkreis. Parallel dazu ist der Ladekondensator C mit einem Entladungswiderstand R geschaltet. Ist beispielsweise ein Schalttransistor im Lampenstromkreis durchlegiert, so erfolgt im Falle der eingeschalteten Lampe über die Rückmeldung RM und der im Kreuzungsgerät vorgenommenen Überwachungsauswertung keine Fehlmeldung. Mit der Überwachungsschaltungsvorrichtung ÜSV ist dies jedoch möglich. Das Relais Ü bleibt solange angezogen, solange auf der Datenleitung DL Impulse des Datentelegramms anliegen. Der Relaiskontakt Ü1 ist also geschlossen. Bleiben die Datenimpulse aus, so öffnet der Relaiskontakt Ü1 und der Signalgeber wird abgeschaltet, bzw. wenn es vorgesehen ist, mit dem zweiten Relaisschaltkontakt Ü2 auf Gelbblinken umgeschaltet, indem die Gelblampe GE an den Blinker BLI geschaltet wird. Mit dieser Schaltungsanordnung ist es auch möglich, den Signalgeber im ausgeschalteten Zustand mit nur einem einzigen Impulstelegramm, das vom Kreuzungsgerät ausgesandt wird, zu überprüfen. Aufgrund des einzigen Impulstelegramms kommt das Überwachungsrelais Ü nicht zum Ansprechen. Um trotzdem eine Rückmeldung RM zu erhalten, liegt, wie schon erwähnt, parallel zum ersten Relaiskontakt Ü1 ein Ladekondensator C, der mit dem einzigen Impulstelegramm aufgeladen wird. Dieser Ladestromimpuls reicht aus, um die benötigte Energie für eine Rückmeldung zu liefern.

Claims (12)

1. Verkehrssignalanlage mit einem Kreuzungsgerät (KG), welches einen Mikrorechner zur Signalsteuer und -sicherungung und Datenübertragungseinrichtungen aufweist, und mit Signalgebern (SGE), welche Schalt- und Überwachungseinrichtungen für die Signallampen (LA) aufweisen und mit dem Kreuzungsgerät (KG) über Stromversorgungs- und Steuerleitungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,
daß alle Signalgeber (SGE) an einem einzigen Leitungsstrang mit einer Stromversorgungsleitung (NL) und einer Datenleitung (DL) angeschlossen sind,
daß nahezu jeder Signalgeber (SGE) eine Empfangs- und Sendeeinrichtung (EM, SE) mit einem jeweiligen Adressendecodierer (ADC) zum Empfang der Steuerbefehle (STB) und Senden der Rückmeldungen (RM) in Form von Datentelegrammen mit hoher Bitrate aufweist, wobei die Datenübertragung in jeder Halbwelle außerhalb des Nulldurchgangs (ND) der Versorgungswechselspannung erfolgt,
daß die Steuerbefehlstelegramme (STB) jeweils nur die Adresse der Signalgruppe (ADSGR) aufweisen,
daß für die Rückmeldungen (RM) für jeden Signalgeber (SGE1, SGE2, ...) ein bestimmtes Zeitfenster (ZF1, ZF2,...) vorgesehen ist,
daß in jedem Signalgeber (SGE) mittels Überwachungseinrichtungen sämtliche Signalisierungszustände (Signallampenströme und -spannungen) überwacht und zum Kreuzungsgerät (KG) übertragen werden,
und daß in jeden Signalgeber (SGE) eine Überwachungsschaltvorrichtung (ÜSV) vorgesehen ist, welche beim Ausbleiben der Impulse des Datentelegramms den betreffenden Signalgeber mit eigenensicheren Umschaltern (Ü1, Ü2) auf Dunkel oder Gelbblinken schaltet.
2. Verkehrssignalanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung im ausgeschalteten Zustand nur ein einziges Datentelegramm vom Kreuzungsgerät (KG) zum zu prüfenden Signalgeber (SGE) gesendet wird, und daß ein in der Überwachungsschaltvorrichtung (ÜSV) angeordneter Kondensator (C) während des Empfangs des Datentelegramms aufgeladen wird, um die für die Rückmeldung (RM) benötigte Energie zu liefern.
3. Verkehrssignalanlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Datentelegramm eine bestimmte Anzahl Adressen- und Paritybits (ADSGR,PAR; z.B. 4 plus 3) und Steuerbefehlsbits für jede Signalfarbe (rt, ge, gn) mit einem oder mehreren Reservebits (RE) sowie für jeden Signalgeber (SGE1, SGE2, ...) entsprechend der Signalfarbe Rückmeldebits (rt, ge, gn) plus jeweils ein oder mehrerer Reservebits (RE) aufweist, und daß die Übertragungsgeschwindigkeit ca. 100 Kilobit pro Sekunde beträgt.
4. Verkehrssignalanlage nach Ansrpuch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere einander zugeorndete Signalgeber mit einem Datengelegramm für einen Signalgeber ansteuerbar sind, daß diesen Datentelegrammen nur eine Empfangsadresse (ADSGR), eventuell zusätzliche Daten für den anderen Signalgeber und eine getrennte Rückmeldung (RM) der Spannungs- und Stromwerte aufweist.
5. Verkehrssignalanlage nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei unmittelbar zusammengehörige Signalgeber mit einem Datentelegramm für einen Signalgeber ansteuerbar sind, daß dieses Datentelegramm nur eine Empfangsadresse (ADSGR), eine gemeinsame Rückmeldung (RM) der Spannungswerte und eine getrennte Rückmeldung der Stromwerte aufweisen, wobei für die Rückmeldung des zusätzlichen Stromwerts das Reservebit (RE) verwendet wird.
6. Verkehrssignalanlage nach einem Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß an einen Signalmast gemeinsam befestigte und signalbildmäßig zusammengehörende Fahrzeug- und Fußgänger-signalgeber (Fa, Fu) nur eine einzige, gemeinsame Schaltungs-, Überwachungs-, Empfangs-und Sendeelektronik aufweisen.
7. Verkehrssignalanlage nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Datentelegramm einer Signalgruppe (Fa) neben dem Datentelegramm für diese Signalgruppe auch noch Daten für die dazu feindliche Signalgruppe (Fu) aufweist, wobei nur die Adresse einer Signalgruppe (Fa) erforderlich ist und das Datentelegramm um die Signalfarbeninformation (rt, gn) für die feindliche Signalgruppe (Fu) länger ist.
8. Verkehrssignalanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Leitungsstrang ein Starkstromadernpaar und ein geschirmtes Fernmeldeadernpaar oder ein Koaxialleiter aufweist.
9. Verkehrssignalanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Fahrzeugdetektoren, die am Signalmast oder in der Fahrbahn angeordnet sind, ebenfalls am Leitungsstrang angeschlossen sind, und daß die Fahrzeugdetektoren mit adressierten Datentelegrammen in jeder Halbwelle im Zeitbereich des Nulldurchgangs der Versorgungswechselspannung abgefragt werden.
10. Verkehrssignalanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer für die Steuerbefehls- und RückmeldeTelegramme und für die Detektorenabfrage-Telegramme jeweils im Zeitbereich von annähernd 4 ms liegt.
11. Verkehrssignalanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgeber in Niedervolttechnik betrieben werden, daß dem in dem Signalgeber angeordneten Netztransformator (TR) eine Gleichrichterschaltung (GS) nachgeschaltet ist, und daß die Schalteinrichtungen für die Signallampen von Transistoren (LS1, LS2, LS3) gebildet sind.
12. Verkehrssignalanlage nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Signallampen (LA) erst nach vollständigem Empfang der Steuerbefehle (STB) für eine Signalgruppe geschaltet werden, wobei durch das gleichzeitige Einschalten der einen und Ausschalten der anderen Signallampe die störenden Schaltimpulse verringert werden.
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