[0001] 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.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Einrichtung der im Oberbegriff
des Patentanspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, die diese Forderung erfüllt.
[0007] 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.
[0008] 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 parallel
geschalteten weiteren Schalters auslöst und daß der weitere Schalter bei seinem Ansprechen
den zuvor eingestellten Steuerschalter zurückstellt und das Steuersignal löscht.
[0009] 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.
[0010] Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in 'der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
[0011] 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.
[0012] In den Figuren 1 bis 6 sind die sich jeweils ausbildenden Stell- und Überwachungsstromkreise
durch dick ausgezogene Linien hervorgehoben worden.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] Um die Überwacher von störenden Triebstrom-Einflüssen freizuhalten, wird der Überwachungsstromkreis
potentialfrei betrieben. Als Stromversorgung für den Überwachungsstromkreis dient
eine potentialfreie Gleichspannungsquelle Up
R. 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] Der Antriebsmotor beginnt umzulaufen, ohne daß jedoch zunächst die Endlagenkontakte
AK1 bis AK4 wechseln.
[0019] 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.
[0020] 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.
[0021] 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.
[0022] 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.
[0023] 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.
[0024] 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.
[0025] 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.
[0026] 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.
[0027] 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.
[0028] 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.
[0029] 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.
[0030] 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.
[0031] 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.
[0032] 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.
[0033] 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.
[0034] 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.
[0035] 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.
[0036] 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.
[0037] 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.
[0038] 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).
1. 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, dadurch gekennzeichnet, daß in den
Mittelleiter (L4) des Speisekreises ein vom Stellstrom gesteuerter Überwacher (Ü4)
geschaltet ist, der über ein nachgeordnetes, bei jedem Umsteuervorgang ansteuerbares
Schaltglied (E) einen zuvor beim Einleiten eines Umsteuervorganges eingestellten Steuerschalter
(WSS) für die Anschaltkontakte (WSS/1 bis WSS/8) zurückstellt, wenn er innerhalb einer
vorgegebenen Zeitspanne seit Beginn des Umsteuervorganges vom unbeeinflußten in den
beeinflußten Betriebszustand wechselt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zeitspanne
durch die betriebsmäßig zu erwartende längste Umlaufzeit des Antriebes bestimmt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem im Mittelleiter
(L4) des Speisekreises fließenden Stellstrom gesteuerter erster Schalter (K1 in Figur
7) vorgesehen ist, der durch seinen stromlosen Zustand während der Umlaufphase des
Antriebs das Ausgeben eines Steuersignals (e) zum Anschalten eines dem ersten Schalter
(K1) parallelgeschalteten weiteren Schalters (K2) veranlaßt und daß der weitere Schalter
(K2) bei seinem Ansprechen den zuvor eingestellten Steuerschalter (WSS) zurückstellt
und das Steuersignal löscht.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der weitere Schalter
(K2) aus einem Optokoppler besteht, dessen Schalttransistor an einer durch die Steuerspannung
des ersten Schalters (K1) gegebenen Versorgungsspannung liegt und von der zugehörigen,
mittelbar vom ersten Schalter (K1) anschaltbaren Leuchtdiode durchsteuerbar ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerstromkreis des
Steuerschalters (WSS) ein vom weiteren Schalter (K2) gesteuerter weiterer Optokoppler
(K3) vorgesehen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Speisestromkreis des
Steuerschalters (WSS) für die Anschaltkontakte ein Schalter (T2) angeordnet ist, dessen
Steuereingang am Abgriff eines Spannungsteilers aus mindestens einem Widerstand (R)
und einem vom weiteren Optokoppler (K3) steuerbaren Schalter (Th 1) liegt und daß
der Spannungsteiler an der Ausgangsspannung eines beim Auslösen eines Stellauftrages
bis zum Abschalten des Antriebes vom Stellwerk her aktivierbaren Ausgabeverstärkers
(V) liegt.
7. Einrichtung nach Anspruch 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern
des weiteren Schalters (K2) ein vom ersten Schalter (K1) steuerbarer Zwischenschalter
(T1) vorgesehen ist, dessen Stromversorgung aus der für die Überwachung des Antriebes
vorgesehenen Gleichspannungsquelle (UpR) erfolgt.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Pole der für
die Überwachung des Antriebes vorgesehenen Gleichspannungsquelle (UpR) an diejenigen beiden Außenleiter (L1, L3) des Drehstromnetzes (R, S, T) angeschlossen
sind, die über die vom Antrieb gesteuerten Endlagenkontakte (AK4, AK1) stets entkoppelt
sind und daß in den Überwachungskreis außerhalb der Speiseleitungen (L1 bis L4) ein
Endlagen-Überwacher (U1) geschaltet ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der über die Endlagenkontakte
(AK4, AK3) mit jeweils einem der anderen Außenleiter (L1, L3) verbundene Außenleiter
(L4) über auf unterschiedliche Stromrichtungen ansprechende Überwacher (Ü2, Ü3) für
die Weichenlagekennzeichnung mit dem Mittelleiter (L4) des Drehstromnetzes verbunden
ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansprechen der Überwacher
(Ü2, Ü3) für die Weichenlagekennzeichnung abhängig gemacht ist vom Schaltzustand eines
bei jedem Umstellvorgang umsteuerbaren Laufrichtungs-Wählers der betreffenden Weiche.
11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander über Ausschlußkontakte
eines die Laufrichtung des Antriebes angebenden Laufrichtungs-Wählers parallel geschaltete
Endlagal-Uberwacher (U1) vorgesehen sind, deren Schaltzustand den Soll-Betriebszustand
des Weichenantriebes kennzeichnet.
12. Einrichtung nach Anspruch 7 und 9 oder 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der über den Endlagen-Überwacher (Ü1) und einen der Weichenlage-Überwacher (z.B. Ü2)
geführte Stromkreis in den Umstellpausen des Antriebes (A) zu Prüfzwecken kurzzeitig
auftrennbar ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 7 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum bedarfsweisen
Auftrennen des Überwachungsstromkreises zu Prüfzwecken der Zwischenschalter (T1) verwendet
ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das alleinige Ansprechen
des Endlagen-Überwachers (Ü1) eine Weichenauffahrmeldung bewirkt.