PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10026836C1 28.02.2002
Titel Amordnung zum Überwachen einer Sicherheisschleife bei gekuppelten Schienenfahrzeugen
Anmelder Fahrzeugausrüstung Berlin GmbH, 12681 Berlin, DE
Erfinder Laske, Olaf, Dipl.-Ing., 12559 Berlin, DE;
Nopper, Hans-Rolf, Dipl.-Ing., 15745 Wildau, DE
DE-Anmeldedatum 30.05.2000
DE-Aktenzeichen 10026836
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.02.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.02.2002
IPC-Hauptklasse B61L 15/00
IPC-Nebenklasse B61L 23/00   
Zusammenfassung Anordnung zum Überwachen einer Sicherheitsschleife bei gekuppelten Schienenfahrzeugen, die durch eine Stromüberwachung der Sicherheitsschleife die strommindernden Einflüsse umgeht. Die Schaltung ist zuverlässig und kostengünstig herstellbar. Durch eine Konstantstromquelle (G1) wird ein Strom durch Aktoren (K3.1 bis K3n) und durch die Unterbrecherkontakte (K4.1 bis K4n) getrieben. Öffnet ein Unterbrecherkontakt (K4.1 bis K4n), sind die Aktoren (K3.1 bis K3n) stromlos. Die Aktoren (K3.1 bis K3n) sind der speisenden Stromquelle angepasst und vorzugsweise von einfacher und sicherer Bauart (z. B. Stromrelais). Zusätzlich wird der Strom an zwei geeigneten Stellen überwacht. Der fließende Strom muss an beiden Stellen gleich groß sein, ansonsten liegt ein Fehler vor. In einer Auswerteeinheit (A1) werden die Stromsignale der Aktoren (K3.1 bis K3n) und der zwei Stromsensoren (I1 und I2) miteinander zu einer Entscheidungsaussage in der Auswerteeinheit (A1) verknüpft.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Überwachen einer Sicherheitsschleife gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im Schienenfahrzeugbau sind spannungsüberwachte Sicherheitsschleifen bekannt, die meist der Bremssteuerung und Tür-geschlossen-Überwachung eines einzeln fahrenden Fahrzeuges oder mehrerer zu einer Zugeinheit gekuppelter Fahrzeuge dienen. Nach DE 31 46 563 A1 werden bei Zugeinheiten Sicherheitsschleifen auch zur Überwachung ungewollter Zugtrennungen benutzt. Letztere werden vom in Fahrtrichtung ersten Fahrzeug (Masterfahrzeug) gesteuert. Master- und Slavefahrzeug werden von der Leittechnik bei der Zugtaufe festgelegt. Mittels der Leittechnik wird auch die Sicherheitsschleife in einem oder mehreren gekuppelten Fahrzeugen geschaltet. Der Anschluß der Sicherheitsschleife an die Versorgungsspannung geschieht immer im Masterfahrzeug.

Es sind Sicherheitsschleifen in einem Leichtverbrennungstriebwagen (Projekt FAGA, LVTIS-KEG der Firmen Fahrzeugausrichtung Berlin GmbH bzw. Knorr-Bremse GmbH, München) bekannt, bei denen im Masterfahrzeug die Einspeisung (Anschluß an die Versorgungsspannung) erfolgt. Diese Einspeisung wird bis in das letzte Fahrzeug durchgeschaltet (Steuerung von der Leittechnik). Im letzten Fahrzeug endet das Einspeisesignal. Die Schleife wird hier über ein Schütz (Steuerung von der Leittechnik) in Richtung Masterfahrzeug umgesteuert. In diesem Teil der Schleife liegen alle Kontakte in Reihe, welche die Schleife unterbrechen können. Dieser Teil der Schleife wird als Unterbrecherteil bezeichnet. Im Masterfahrzeug endet der Unterbrecherteil und wird über ein weiteres Schütz (gesteuert über die Leittechnik) wieder in Richtung letztes Fahrzeug umgesteuert. Dieser Teil wird dann als Auslöseteil bezeichnet. Es sind hier alle notwendigen Aktoren (z. B. Schützspulen) angeschlossen. Beim Ansprechen eines beliebigen Kontaktes im Unterbrecherteil werden die Aktoren spannungslos geschaltet. Gleichzeitig sorgen Hilfskontakte einiger Aktoren dafür, dass das gleiche Potential an allen Aktoren anliegt. Nachteilig bei diesen Einrichtungen wirkt sich aus, daß mit steigender Anzahl der kuppelbaren Fahrzeuge die Leitungslängen und damit auch die Leitungs- und Übergangswiderstände der gesamten Schleife steigen. Andererseits sind auch mehr Aktoren mit Energie zu versorgen, es fließt somit ein größerer Strom in den Aktorkreisen. Insbesondere bei 24 V-Anlagen führt das dazu, dass die Leitungsquerschnitte drastisch erhöht werden müssen, um im Falle eines quellenfernen Kurzschlusses einen genügend hohen Strom zum Auslösen der vorgeschalteten Überstromschutzeinrichtung mit Sicherheit in der erforderlichen Zeit unter allen Bedingungen zu gewährleisten. Die Anschlüsse der Unterbrecherkontakte und Aktoren lassen aber in aller Regel den Anschluss von nur kleinen Querschnitten zu. Es müssen also zusätzliche Zwischenklemmen gesetzt werden, damit eine Querschnittanpassung möglich ist. Das dreimalige Durchschleifen des einen Pols der Sicherheitsschleife (Einspeiseteil, Unterbrecherteil, Auslöseteil) durch die Fahrzeuganordnung (gekuppelte Fahrzeuge) führt zu einer aufwendigen Verdrahtung. Daraus ergeben sich arbeitsintensive Prüfungen und Inbetriebnahmen. Aus Sicherheitsgründen fallen diese intensiven Arbeiten auch bei jeder Art von Reparaturen an Teilen der Sicherheitsschleife auch von in Dienst gestellten Fahrzeugen an.

Nach EP 0 860 342 A2 ist ein Ausfalldetektor für Bremsen am Zug bekannt, bei dem ein Frequenzgenerator ein Signal in vorbestimmter Frequenz erzeugt. Dieses Signal wird vom ersten Fahrzeug des Zuges zum letzten Fahrzeug des Zuges mittels einer Zuleitung und vom letzten Fahrzeug zum ersten Fahrzeug mittels einer Rückleitung transportiert. Da ein Frequenzsignal nur über eine Zweidrahtleitung transportiert werden kann, ist bei dieser bekannten Einrichtung nachteilig, daß sowohl für die Hin- als auch die Rückleitung eine Zweidrahtleitung notwendig ist. Somit sind für die Hin- und Rückleitung zwei Zweidrahtleitungen erforderlich.

Es sind Systeme zur Zugvollständigkeitsüberwachung nach HEITMANN und PTOK bekannt (veröffentlicht in "Signal und Draht, 1997, H.11, S. 22-25), bei denen zur Feststellung des letzten Wagens in jedem Wagen ein Sensor erforderlich ist, der feststellen kann, ob der jeweilige Wagen der letzte Wagen des Zuges ist. Zur Kommunikation mit dem Master-Fahrzeug wird ein Kommunikationselement benötigt, das Meldungen über die UIC- Leitung an die Lok weiterleitet. Nachteilig bei diesen Einrichtungen sind zusätzlich erforderlichen Bauelemente.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der bei hoher Zuverlässigkeit der Aufwand gegenüber dem Stand der Technik verringert ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, d. h., dass die bisherige Spannungsquelle (Versorgungsspannung) durch eine Konstantstromquelle ersetzt und ein Strom durch die Aktoren und die Unterbrecherkontakte getrieben wird. Öffnet ein Unterbrecherkontakt, so sind die Aktoren stromlos. Das mehrfache Umsteuern der Spannung entfällt, es gibt keinen Unterbrecher- und Auslöseteil mehr, sondern nur eine einfache Schleife mit Hin- und Rückleitung. Unterbrecherkontakte und Aktoren sind in beliebiger Reihenfolge angeordnet. Die Aktoren sind der speisenden Stromquelle angepasst und vorzugsweise von einfacher und sicherer Bauart (z. B. Stromrelais). Zusätzlich wird der Strom an zwei geeigneten Stellen durch Stromsensoren überwacht. Der fliessende Strom muss an beiden Stellen gleich gross sein, ansonsten liegt ein Fehler vor. In einer Auswerteschaltung werden die Signale der Aktoren und der zwei Stromsensoren miteinander zu einer Entscheidungsaussage in der Auswerteeinheit verknüpft.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 die Schaltungsanordnung.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bezieht sich auf eine stromüberwachte Sicherheitsschleife für die Bremssteuerung in einem Verbrennungstriebwagen, bestehend aus zwei Triebköpfen und einem Mittelwagen. In jedem Wagen befindet sich die gleiche Anordnung. Eine Konstantstromquelle G1 erzeugt einen konstanten Strom von 1,3 A ± 0,1 A in einem Eingangsspannungsbereich von 14 V bis 35 V. Diese Quelle ist üblicherweise aus einer komplementären Transistoranordnung aufgebaut und verfügt insgesamt nur über wenige Bauelemente. Durch konsequente Unterlastung der im einzelnen nicht näher dargestellten Bauteile ergibt sich eine hohe Zuverlässigkeit dieser Schaltungsanordnung, was dem Grundanliegen der Sicherheitsschleife entspricht. Durch ein Anschaltrelais K1 erfolgt die Masterumschaltung, d. h. Umschaltung von Speisung auf Schleifendurchgang. Beim Schleifendurchgang (Mittelwagen und Schlusstriebkopf) ist die Konstantstromquelle G1 abgeschaltet und überbrückt. Die Schalterstellungen zeigen das Beispiel an einem Mittelwagen. Brückenrelais K1.1 und K1.2 sind nicht angezogen, diese werden jeweils aktiviert, wenn die Schleife am Zugschluss b. z. w. der Zugspitze geschlossen werden muss. Für die Aktoren werden Stromrelais verwendet, deren Ansprechstrom Werte zwischen 0,9 A und 1,2 A aufweisen. Stromsensoren I1 und I2 sind unmittelbar an Wagenübergabeklemmen X1.1 und X2.2 angebracht und ermöglichen die Erkennung von Kurzschlüssen sowie Teilkurzschlüssen. Diese Stromsensoren I1 und I2 arbeiten auf Hall-Basis und geben über einen internen Transmitter ein stromproportionales elektrisches Signal an eine Auswerteeinheit A1. In der Auswerteeinheit A1 werden die Signale der Stromsensoren I1 und I2 sowie die Schaltsignale der Aktoren K3.1 bis K3n miteinander zu der Entscheidungsaussage (GUT oder FEHLER) verknüpft. Die Auswertung der Stromsignale erfolgt in einer in der Zeichnung nicht dargestellten Operationsverstärkerschaltung, die bei einer bestimmten Differenz der Stromsignale ein Fehlersignal generiert. Im Fehlerfall wird über einen Direktbus 3 das Fehlersignal zum deklarierten Führerstand gesendet. Ein Fehlersignal entsteht immer dann, wenn zumindest einer der zu überwachenden Unterbrecherkontakte K4.1 bis K4n eine Unterbrechung aufweist oder die Stromsensoren I1, I2 unterschiedliche Stromwerte signalisieren. Über einen Rücksetzkontakt K3 kann der Fehlerspeicher zurückgesetzt werden. Neben dem Direktbus 3 kann die Fehlermeldung auch über eine CAN-BUS Schnittstelle über den Fahrzeugbus abgerufen werden. Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Hinleitung

2 Rückleitung

3 Direktbus

4 CAN-BUS Schnittstelle

A1 Auswerteeinheit Logische Verknüpfungseinheit mit Reseteingang, Stromdifferenzerfassung, Direktbustreibern und CAN-BUS Schnittstelle

G1 Konstantstromquelle

I1 Stromsensor

I2 Stromsensor

K1 Anschaltrelais (Master im Fahrzeug)

K2 Anschaltrelais (Master im Zug)

K3 Rücksetzkontakt

K1.1 Brückenrelais

K1.2 Brückenrelais

K3.1 bis K3n Aktoren (Stromrelais)

K4.1 bis K4n Unterbrecherkontakte (Unterbrecherkreisgruppe)

X1.1 Wagenübergabeklemme (Steckverbinder an den Stirnseiten eines jeden Fahrzeuges)

X1.2 Wagenübergabeklemme (Steckverbinder an den Stirnseiten eines jeden Fahrzeuges

X2.1 Wagenübergabeklemme (Steckverbinder an den Stirnseiten eines jeden Fahrzeuges

X2.2 Wagenübergabeklemme (Steckverbinder an den Stirnseiten eines jeden Fahrzeuges)


Anspruch[de]
  1. 1. Anordnung zum Überwachen einer Sicherheitsschleife bei gekuppelten Schienenfahrzeugen, bei der durch mehrere zu einer Zugeinheit gekuppelten Fahrzeuge elektrische Leitungen (1, 2) führen, die eine Sicherheitsschleife bilden, wobei diese vom Masterfahrzeug zum letzten Fahrzeug und von dort zurück zum Masterfahrzeug führen, und wobei Unterbrecherkontakte (K4.1 . . . K4n) in der Sicherheitsschleife liegen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konstantstromquelle (G1) vor dem Betriebsbeginn in einem Aufrüst- und Testmodus in die zu überprüfenden Unterbrecherkontakte (K4.1 . . . K4n) einspeist, welche mit Aktoren (K3.1 bis K3n) in Reihe geschaltet sind und deren Signale in einer Auswerteschaltung (A1) mit denen von zumindest zwei an verschiedenen Stellen der Schleife befindlichen Stromsensoren (I1, I2) zu einer Entscheidungsaussage verknüpft sind.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifenabschlüsse aus fernsteuerbaren und adressierbaren Brückenrelais (K1.1, K1.2) gebildet sind.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidungsaussage redundant durch einen Direktbus (3) und über eine CAN-BUS Schnittstelle- Schnittstelle (4) mit dem Fahrzeugbus zum deklarierten Führerstand verbunden ist.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsensoren (I1, I2) eine schaltungsmässige Diagonale derart bilden, daß der zufliessende und der abfliessende Strom der Schleife nahe an den Wagenübergabeklemmen (X1.1, X2.2) erfassbar ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com