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Dokumentenidentifikation EP1741613 22.02.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001741613
Titel Schaltmodul zwischen einem Stellwerk und einem LED-Signalgeber
Anmelder Alcatel, Paris, FR
Erfinder Klose, Bernd, 71679 Asperg, DE
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LI, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 04.07.2005
EP-Aktenzeichen 052914587
EP-Offenlegungsdatum 10.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.2007
IPC-Hauptklasse B61L 5/18(2006.01)A, F, I, 20061212, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B61L 7/10(2006.01)A, L, I, 20061212, B, H, EP   H05B 33/08(2006.01)A, L, I, 20061212, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Schaltmodul zwischen einem Stellwerk und einem LED-Signalgeber.

Stand der Technik

In Bahnsignalen sollen Signalgeber mit LEDs eingesetzt werden, um die Verfügbarkeit der Bahnsignale zu erhöhen und die Wartungskosten zu reduzieren. Hierbei soll der LED-Signalgeber wie eine Glühlampe mit einem Glühfaden angeschaltet werden.

Bei bestehenden Stellwerken werden zur Erreichung einer hohen Verfügbarkeit Glühlampen mit zwei Fäden eingesetzt. Im ausfallfreien Zustand übernimmt der Hauptfaden die Funktion. Bei defekten Hauptfaden wird durch die Stellwerksschaltung auf den Nebenfaden umgeschaltet, der bis zum Austausch der Glühlampe die Funktion des Hauptfadens übernimmt.

Beim Einsatz von LED Signalgebern in vorhandenen Stellwerken soll deren Innenanlage nicht umgebaut werden. Es ist deshalb notwendig, die Haupt/Nebenfadenanschaltung der Glühlampe an die "Einfadenanschaltung" des LED-Signalgebers zu adaptieren.

Da das Stellwerk die Funktion des Nebenfadens von Zeit zu Zeit überprüft, muss für das Stellwerk die Funktion des Nebenfadens simuliert werden. Hierzu ist es bekannt, den Nebenfaden durch einen Widerstand nachzubilden, welcher die Funktion eines Verbrauchers übernimmt, sodass bei einer stellwerkseitigen Strommessung die korrekte Funktion des Nebenfadens festgestellt wird.

Nachteilig an dieser Lösung ist es, dass bei einem Defekt des Hauptfadens der LED-Signalgeber vollständig ausfällt, im Stellwerk aber lediglich "Haupfaden defekt" als Störungsmeldung angezeigt wird. Diese Fehlermeldung muss dann in "Signal dunkel" uminterpretiert werden und hat somit eine hohe Bedeutung für die Sicherheit. Eine solche hohe Sicherheitsrelevanz dieser Störungsmeldung wird als nicht erlaubte Änderung der Innenanlage betrachtet und ist nicht akzeptabel.

Aufgabe der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Schaltmodul zwischen einem Stellwerk und einem LED-Signalgeber bereitzustellen, welches einen sicheren Betrieb des LED-Signalgebers am Hauptfaden und Nebenfaden des Stellwerks ermöglicht.

Gegenstand der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Schaltmodul mit: einem Relais mit zwei Schaltzuständen, einem stellwerkseitigen Nebenfadeneingang, der nur im ersten Schaltzustand des Relais mit einem Eingang am LED-Signalgeber verbunden ist, und einem stellwerkseitigen Hauptfadeneingang, der nur im zweiten Schaltzustand des Relais mit dem Eingang am LED-Signalgeber verbunden ist, wobei nur im zweiten Schaltzustand des Relais der Nebenfadeneingang über einen Widerstand mit einem stellwerkseitigen Rückleitereingang in Verbindung steht.

Durch die Verwendung eines Relais mit zwei Schaltzuständen wird sichergestellt, dass sowohl bei Hauptfadenbetrieb als auch bei Nebenfadenbetrieb der LED-Signalgeber vom Stellwerk ausreichend mit Energie versorgt werden kann. Bei einer Versorgung des LED-Signalgebers mit Energie über den Hauptfaden wird außerdem für das Stellwerk das Vorhandensein des Nebenfadens durch den Widerstand nachgebildet.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Relais durch eine am Hauptfadeneingang angelegte Spannung vom ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand umschaltbar. Beim Einschalten des LED-Signalgebers wird am Hauptfadeneingang durch das Stellwerk eine Spannung angelegt, welche zum Umschalten des Relais vom ersten in den zweiten Schaltzustand genutzt werden kann. Der LED-Signalgeber wird während eines fehlerfreien Betriebs im zweiten Schaltzustand des Relais betrieben. Tritt eine Fehlfunktion im Schaltmodul auf und wird der LED-Signalgeber nicht mehr mit Energie versorgt, detektiert das Stellwerk, dass zwischen Rückleitereingang und Hauptfadeneingang kein Stromfluss vorhanden ist und schaltet in den Nebenfadenbetrieb, wodurch das Relais in den ersten Schaltzustand umgeschaltet wird. Der-LED-Signalgeber wird dann über den Nebenleitereingang mit Energie versorgt und leuchtet weiter. Das Stellwerk gibt als Fehlermeldung "Hauptfaden defekt" aus. Bauelementefehler im Schaltmodul führen daher nicht zu einem dunklen LED-Signalgeber, sondern offenbaren sich als Störungsmeldung "Hauptfaden defekt" oder "Nebenfaden defekt" am Stellwerk.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Hauptfadeneingang und dem Relais ein Gleichrichter angeordnet. Das Stellwerk liefert eine Wechselspannung, welche durch den Gleichrichter in eine Gleichspannung zur Schaltung des Relais umgewandelt wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform ist gleichstromseitig ein Glättungskondensator angeordnet. Der Glättungskondensator dient zum Glätten der gleichgerichteten Wechselspannung.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Relais in einem Strombegrenzer angeordnet. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass durch das Relais sowohl bei Tagspannung als auch bei ca. 33 % geringerer Nachtspannung ein konstanter Strom fließt.

Bei einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Relais eine Zwangsführung auf, wodurch ein sicherer Betrieb auch beim Verschweißen von Relaiskontakten sichergestellt werden kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Relais einen ersten Kontakt zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Hauptfadeneingang und dem Eingang des LED-Signalgebers auf, zu dem vorzugsweise ein zweiter Kontakt parallel geschaltet ist. Durch die Parallelschaltung der Kontakte wird die Zuverlässigkeit beim Schließen der Verbindungen erhöht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Relais einen dritten Kontakt zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Nebenfadeneingang und dem Eingang des LED-Signalgebers auf, zu dem vorzugsweise ein vierter Kontakt parallel geschaltet ist. Auch in diesem Fall wird die Zuverlässigkeit beim Schließen der Verbindungen durch die Parallelschaltung der Kontakte erhöht.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das Relais einen fünften Kontakt zum Verbinden des Nebenfadeneingangs mit dem Rückleitereingang auf, zu dem vorzugsweise ein sechster Kontakt in Reihe geschaltet ist. Durch die Reihenschaltung wird beim Verschweißen eines der beiden Kontakte durch den anderen Kontakt ein Öffnen der Verbindung erreicht, was zur Funktionssicherheit beiträgt.

Bei einer weiteren Ausführungsform steht der Rückleitereingang mit einem weiteren Eingang am LED-Signalgeber in Verbindung, sodass Stellwerk und LED-Signalgeber an eine gemeinsame Rückleitung angeschlossen werden können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel ist in der schematischen Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1
eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltmoduls in einem ersten Schaltzustand eines Relais, und
Fig. 2
das Schaltmodul von Fig. 1 in einem zweiten Schaltzustand des Relais.

Fig. 1 zeigt ein Schaltmodul 1, welches zwischen einem nicht bildlich dargestellten Stellwerk und einem ebenfalls nicht bildlich dargestellten LED-Signalgeber angeordnet ist. Stellwerkseitig weist das Schaltmodul 1 einen Hauptfadeneingang HF und einen Nebenfadeneingang NF auf. An die Klemme des Hauptfadeneingangs HF und eines stellwerkseitigen Rückleitereingangs RL werden die vom Stellwerk kommen Leitungen des beim Signalbildwechsel zuerst einzuschaltenden Lampenfadens angeschaltet. An die Klemme des Nebenfadeneingangs NF und des Rückleiters RL wird der beim Signalbildwechsel als zweiter einzuschaltender Lampenfaden angeschaltet.

Der Hauptfadeneingang HF und der Nebenfadeneingang NF können in Abhängigkeit vom Schaltzustand eines Relais H mit einem Eingang La des LED-Signalgebers in Kontakt gebracht werden. Das Relais H weist für diese Kontaktherstellung vier zwangsgeführte Kontakte H1 bis H4 auf. Der erste und zweite Kontakt H1, H2 sind parallel geschaltet und zwischen dem Hauptfadeneingang HF und dem Eingang La des LED-Signalgebers angeordnet. Durch die Parallelschaltung der zwei Kontakte H1, H2 wird erreicht, dass die Kontaktzuverlässigkeit beim Schließen erhöht wird. Der dritte und vierte Kontakt H3, H4 sind ebenfalls parallel geschaltet und zwischen dem Nebenfadeneingang NF und dem Eingang La des LED-Signalgebers angeordnet. Ein fünfter und sechster zwangsgeführter Kontakt H5, H6 des Relais H dienen zur Verbindung des Nebenfadeneingangs NF und des Rückleitereingangs RL über einen Widerstand R3. Der fünfte und sechste Kontakt H5, H6 sind in Reihe geschaltet, um beim Verschweißen eines von beiden ein Öffnen zu erreichen. Durch das Relais H hat das Schaltmodul 1 eine von der Häufigkeit der Betätigungen abhängige Lebensdauer und sollte nach 10 Jahren zusammen mit dem LED-Signalgeber getauscht werden.

Das Relais H kann von einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand umgeschaltet werden, indem zwischen dem Rückleitereingang RL und dem Hauptfadeneingang NL eine Wechselspannung angelegt wird. Diese Wechselspannung wird in einem Grätz-Gleichrichter GI in eine Gleichspannung für das Relais H umgewandelt. Ein gleichstromseitig angebrachter Glättungskondensator C1 dient zur Glättung der Spannung. Das Relais H ist außerdem in einem Strombegrenzer angeordnet, welcher durch einen Transistor V1, drei Dioden V2 bis V4, sowie zwei Widerstände R1 und R2 gebildet wird. Der Strombegrenzer stellt sicher, dass sowohl bei Tagspannung als auch bei um ca. 33 % geringerer Nachtspannung derselbe Strom durch das Relais H fließt.

Das Schaltmodul 1 wird wie folgt betrieben:

Der in Fig. 1 gezeigte Schaltzustand des Relais H des Schaltmoduls 1 wird beim Einschalten des LED-Signalgebers eingenommen. Vom Stellwerk wird zur Aktivierung des LED-Signalgebers eine Wechselspannung zwischen dem Hauptfadeneingang HF und dem Rückleitereingang RL, welcher mit einem weiteren Eingang Lb des LED-Signalgebers verbunden ist, angelegt. In diesem Schaltzustand des Relais H sind der erste und zweite Kontakt H1, H2 geöffnet, sodass der Hauptfadeneingang HF nicht mit dem Eingang La des LED-Signalgebers in Verbindung steht und die angelegte Spannung direkt an dem Gleichrichter Gl abfällt, welcher sie in eine Gleichspannung für das Relais H umwandelt, die ein Umschalten (Anziehen) des Relais H in den zweiten, in Fig. 2 gezeigten Schaltzustand bewirkt.

In dem zweiten Schaltzustand des Relais H sind die Kontakte H1, H2, H5, H6 geschlossen und die Kontakte H3 und H4 offen. Der LED-Signalgeber wird vom Hauptfadeneingang HF über den ersten und zweiten Kontakt H1, H2 am Eingang La mit Spannung versorgt. Wird jetzt zu Prüfzwecken an den Nebenfadeneingang NF eine Spannung angelegt, fließt dessen Strom über den fünften und sechsten Kontakt H5, H6 durch den Widerstand R3 und an den Rückleiter RL zurück. Die Nebenfadenprüfung ist damit erfolgreich.

Ziehen aufgrund von Relaisfehlern der erste und zweite Kontakt H1, H2 nicht an, fließt kein Lampenstrom zwischen Hauptfadeneingang HF und Rückleiter RL. In der Stellwerksschaltung wird daher auf den Nebenfadeneingang NF umgeschaltet, d.h. an diesen wird eine Spannung angelegt und das Relais H schaltet in den ersten, in Fig. 1 gezeigten Schaltzustand zurück. In diesem Schaltzustand des Relais H wird über den dritten und vierten Kontakt H3, H4 der LED-Signalgeber über den Eingang La gespeist. Der LED-Signalgeber leuchtet und es wird eine Störungsmeldung "Hauptfaden defekt" erzeugt und der LED-Signalgeber im Nebenfadenbetrieb weiterbetrieben.

Fällt das Relais H aufgrund eines verklebten Kontaktes nicht ab, bleibt dieser eine Kontakt geschlossen und alle anderen öffnen (wegen der Zwangsführung der Kontakte). Zusammen mit der Stellwerkschaltung offenbart sich der Fehler als Störungsmeldung, sodass auch in diesem Fall ein sicherer Betrieb gewährleistet ist.

Durch das hier beschriebene Zusatz-Schaltmodul 1, welches nur bei Bedarf eingesetzt wird, kann der LED-Signalgeber an vorhandene Stellwerke angepasst werden. Dadurch entfallen im LED-Signalgeber Bauteile, die bei einer integrierten HF/NF Anschaltung notwendig wären. Da größere Stückzahlen in neuen Stellwerken zu erwarten sind, wo der LED-Signalgeber nur wie eine Einfadenlampe angeschaltet wird, führt dies zu einem Kostenvorteil.

Das Zusatzmodul kann außerdem an beliebiger Stelle im Signal montiert werden. Die an dem Ersatzwiderstand R3 anfallende Verlustleistung fällt dadurch nicht im LED-Signalgeber selbst an, welcher thermisch kritisch ist.

Gegebenenfalls kann das Schaltmodul 1 jedoch auch in den LED-Signalgeber integriert werden.


Anspruch[de]
Schaltmodul zwischen einem Stellwerk und einem LED-Signalgeber mit: einem Relais (H) mit zwei Schaltzuständen, einem stellwerkseitigen Nebenfadeneingang (NF), der nur im ersten Schaltzustand des Relais (H) mit einem Eingang (La) am LED-Signalgeber verbunden ist, und einem stellwerkseitigen Hauptfadeneingang (HF), der nur im zweiten Schaltzustand des Relais (H) mit dem Eingang (La) am LED-Signalgeber verbunden ist, wobei nur im zweiten Schaltzustand des Relais (H) der Nebenfadeneingang (NF) über einen Widerstand (R3) mit einem stellwerkseitigen Rückleitereingang (RL) in Verbindung steht. Schaltmodul nach Anspruch 1, bei dem das Relais (H) durch eine am Hauptfadeneingang (HF) angelegte Spannung vom ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand umschaltbar ist. Schaltmodul nach Anspruch 1, bei dem zwischen dem Hauptfadeneingang (HF) und dem Relais (H) ein Gleichrichter (GI) angeordnet ist. Schaltmodul nach Anspruch 3, bei dem gleichstromseitig ein Glättungskondensator (C1) angeordnet ist. Schaltmodul nach Anspruch 1, bei dem das Relais (H) in einem Strombegrenzer (V1 bis V4, R1, R2) angeordnet ist. Schaltmodul nach Anspruch 1, bei dem das Relais (H) eine Zwangsführung aufweist. Schaltmodul nach Anspruch 1, bei dem das Relais (H) einen ersten Kontakt (H1) zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Hauptfadeneingang (HL) und dem Eingang (La) des LED-Signalgebers aufweist, zu dem vorzugsweise ein zweiter Kontakt (H2) parallel geschaltet ist. Schaltmodul nach Anspruch 1, bei dem das Relais (H) einen dritten Kontakt (H3) zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Nebenfadeneingang (NL) und dem Eingang (La) des LED-Signalgebers aufweist, zu dem vorzugsweise ein vierter Kontakt (H4) parallel geschaltet ist. Schaltmodul nach Anspruch 1, bei dem das Relais (H) einen fünften Kontakt (H5) zum Verbinden des Nebenfadeneingangs (NL) mit dem Rückleitereingang (RL) aufweist, zu dem vorzugsweise ein sechster Kontakt (H6) in Reihe geschaltet ist. Schaltmodul nach Anspruch 1, bei dem der Rückleitereingang (RL) mit einem weiteren Eingang (Lb) am LED-Signalgeber in Verbindung steht.






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