Schaltung zur Ansteuerung und Überwachung einer Mehrlagenweiche

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Ansteuerung und Überwachung einer Mehrlagenweiche, welche mittels einer Wei ^¬ chenzunge in mindestens drei Lagen positionierbar ist. Mehrlagenweichen zur Fahrtrichtungsvorgabe bei mindestens drei Fahrtrichtungen, beispielsweise links abbiegen, gerade ^¬ aus fahren oder rechts abbiegen, sind in der Bahntechnik weit verbreitet. Insbesondere bei Depoteinfahrten sind häufig fünf und mehr Fahrtrichtungsverzweigungen mit einer einzigen Wei- che zu realisieren, um die Schienenfahrzeuge mit möglichst kurzen Einfahrtwegen im Depot abstellen zu können. Um sicheren Betrieb zu gewährleisten, muss die Mehrlagenweiche hin ^¬ sichtlich elektrischer und mechanischer Parameter durch eine Zentrale oder ein Stellwerk überwacht werden. Das betrifft insbesondere Antriebsfunktionen, Weichenverschluss und Wei ^¬ chenlage. Bei Mehrlagenweichen, die aus jeder beliebigen Position X in jede beliebige Position Y stellbar sein sollen, sind die Ansteuer- und Überwachungsfunktionen außerordentlich komplex und von dem Aufbau der jeweiligen Mehrlagenweiche, insbesondere von der Anzahl der zu realisierenden Gleisverzweigungen, abhängig. Das bedeutet, dass für jeden Weichentyp spezielle Ansteuer- und Überwachungslogik erforderlich ist. Darüber hinaus muss für jeden Weichentyp ein umfangreiches Testprogramm und Zulassungsverfahren durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile für Mehrlagenweiche zu beseitigen und eine Schaltung anzugeben, durch die eine Verringerung des Entwicklungs- und Zulassungs ^¬ aufwandes für Mehrlagenweichen erreichbar ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine kaskadierte Zusammenschaltung einer Ansteuer- und Überwachungslogik mehrerer Zweilagenweichen vorgesehen ist. Auf diese Weise kann vielfach bewährte und zugelassene Software für Zweilagenweichen für die Projektierung von Mehrlagenweichen jeglicher Größe verwendet werden. Beispielsweise lässt sich eine Vierlagenweiche durch drei Softwaremodule für Zwei ^¬ lagenweichen abbilden, indem quasi virtuell an jedes der beiden Verzweigungsgleise nach der ersten Zweilagenweiche eine weitere Zweilagenweiche angeschlossen wird. Neuentwicklungen für SpezialSoftware zur Ansteuerung und Überwachung der verschiedenen Typen von Mehrlagenweichen können weitgehend entfallen. Durch die logische Zusammenschaltung mehrerer Zweilagenweichen in der Software der Mehrlagenweiche stehen sämtli ^¬ che Eigenschaften von Zweilagenweichen, insbesondere bezüglich Fahrweg-, Durchrutschweg- und Flankenschutzüberwachung, auch für Mehrlagenweichen zur Verfügung.

Vorteile ergeben sich insbesondere bei Monorail-Bahnen, deren Weichen hydraulisch schwenkbare Beton-Weichenzungen aufweisen. Monorail-Bahnen unterscheiden sich bautechnisch grundlegend von konventionellen Fahrzeug-Zweischienen-Systemen und erfordern daher auch andere Schnittstellen für die Ansteuerung und Überwachung der Weichen. Der Einsatz eines herkömmlichen Weichenantriebes mit seinen integrierten Überwachungs ^¬ funktionen ist hier technisch nicht möglich, weil der Weichenantrieb hinsichtlich Stellkraft und Stellhub nicht für das Positionieren der Beton-Weichenzungen ausgelegt ist. Um dennoch signaltechnisch sichere Betriebsweise zu erreichen, kann auch hier stellwerksseitige Software in Anlehnung an be ^¬ kannte Lösungen für Zweilagenweichen unter Zwischenschaltung entsprechender Schnittstellenkoppler verwendet werden. Auch die Hydraulik für das Verschwenken der Beton-Weichenzunge kann mit herkömmlicher Stellwerks- und Schnittstellenkoppler- Technik angesteuert und überwacht werden. Für Monorail-Bahnen sind dazu beispielsweise Siemens-Stellwerksrechner auf Platt ^¬ form SIMIS ECC und SIMIS PC in Verbindung mit dem Schnitt- stellenkoppler KOPPEL | 24V und KOPPEL60V geeignet. Dabei werden die Kommandoausgabe für die Steuerung und die Meldungs ^¬ eingabe für die Überwachung über eine Stellteilbaugruppe des sicheren Zwei- von Drei-Stellwerksrechners geführt. In Rich ^¬ tung Außenanlage werden durch die Stellteilbaugruppen die entsprechenden Kontakte der sicheren Relais auf dem Schnitt- stellenkoppler geschaltet.

Stellwerksrechnersystem und Schnittstellenkoppler dienen vorzugsweise zur Kommandoausgabe für die Positionierung der Wei- chenzunge, zur Ansteuerung mindestens eines Weichenantriebes und zur Überwachung des Weichenantriebes, mindestens eines Weichenverschlusses und der Weichenlage. Bei Zweischienen- Systemen können die Weichenantriebe vom Stellwerksrechnersys ^¬ tem aus direkt angesteuert und überwacht werden, während bei Monorail-Bahnen eine zwischengeschaltete Hydraulik mit eige ^¬ ner Steuerlogik nur angeschaltet wird, deren ordnungsgemäßes Funktionieren aber durch Rücklesen der Weichenlage und ggf. der Einrastfunktion eines Weichenverschlusses stellwerkssei ^¬ tig überwacht wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Fünflagenwei- che,

Figur 2 ein Logikschema für die Ansteuerung und Überwachung der Mehrlagenweiche gemäß Figur 1, Figur 3 eine Funktionsübersicht des Logikschemas gemäß Fi ^¬ gur 2 und

Figur 4 die wesentlichen Komponenten für die Ansteuerung und Überwachung einer Fünflagenweiche bei einer Mo- norail-Bahn .

Figur 1 veranschaulicht eine Fünflagenweiche, bei der eine Weichenzunge 1 einen Ausgangsfahrweg 2 in fünf verschiedene Fahrtrichtungen auffächert. Dabei wird die Weichenzunge 1 in fünf Positionen 3.1 bis 3.5 verschwenkt.

Dazu dient eine Ansteuer- und Überwachungslogik, deren Grundprinzip in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist. Die ge- wünschte Position 3.1 bis 3.5 der Weichenzunge 1 ergibt sich aus einer kaskadierten Zusammenschaltung einer Ansteuer- und Überwachungslogik von vier Zweilagenweichen 4.1 bis 4.4.

Durch diese Abbildung der Fünflagenweiche auf vier Zweilagenweichen 4.1 bis 4.4 soll versinnbildlicht werden, dass die bewährte Software für die Ansteuerung und Überwachung von

Zweilagenweichen 4.1 bis 4.4 in das Steuer- und Überwachungskonzept der Fünflagenweiche einfließen kann. Komplett neue Software ist auch für die Ansteuerung und Überwachung anderer Mehrlagenweichen mit mindestens drei Positionen einer einzi- gen Weichenzunge 1 nicht erforderlich.

Aus der Funktionsübersicht in Figur 3 geht hervor, welche virtuelle Position, + für Rechtsverzweigung und - für Linksverzweigung, erforderlich ist, um die einzelnen Positionen 3.1 bis 3.5 der Weichenzunge 1 einzustellen. Beispielsweise ist ersichtlich, dass zur Einstellung der Position 3.4 die virtuellen Zweiwegeweichen 4.1 und 4.3 auf Linksverzweigung, d. h. -, und die virtuelle Zweiwegeweiche 4.4 auf Rechtsver ^¬ zweigung, d. h. +, positioniert werden müssen. Die Position der virtuellen Zweiwegeweiche 4.2 spielt dabei keine Rolle und kann somit unverändert bleiben. Hingegen müssen zur Einstellung der Position 3.5 die virtuellen Zweiwegeweichen 4.1, 4.3 und 4.4 nach links, d. h. -, gestellt werden.

Das in Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel veranschau ^¬ licht die wesentlichen Hardware-Komponenten zur Umsetzung des Logikkonzepts gemäß Figuren 2 und 3 für die Ansteuerung und Überwachung einer Fünflagenweiche 5 einer Monorail-Bahn . In einer Innenanlage 6 sind ein Stellwerksrechnersystem 7 und ein Schnittstellenkoppler 8 mit Kabelanschlussschrank 9 untergebracht. Die Kabel werden in einer Außenanlage 10 über einen Kabelanschlusskasten 11 mit der Fünflagenweiche 5 verbunden. Stellwerksseitig werden Anschaltsignale 12 für einen Antriebsmotor 13 der Fünflagenweiche 5 sowie Kommandoausgaben

14 zur Vorgabe der Position 3.1 bis 3.5 der fünflagigen Mono- rail-Weiche 5 generiert. Die Positionskommandos 14 werden über den Schnittstellenkoppler 8 in entsprechende signaltechnisch sichere Relaisausgaben umgesetzt und in der Außenanlage 10 von einem weitgehend autonom arbeitenden Hydrauliksystem

15 zum Verschwenken der Beton-Weichenzunge der Fünflagenwei ^¬ che 5 weiterverarbeitet. Die tatsächliche Position 3.1i _s t bis 3.5i _St wird an das Stellwerksrechnersystem 7 zurückgemeldet, wie auch die Verschlussfunktionalität 16.1i _s t bis 16.5i _s t und die ordnungsgemäße oder fehlerhafte Motorfunktion 17.1 bzw.

17.2. Um die gewünschte Position 3.1 bis 3.5 der schwenkbaren Beton-Weichenzunge ausgehend von jeder möglichen Ausgangspo ^¬ sition mit höchster Sicherheit vorzugeben und zu überwachen, beruht die Projektierung der Softwaremodule der Innenanlage 6 auf die Verwendung herkömmlicher Software-Module für Zweila ^¬ genweichen gemäß dem Logikschema der Figuren 2 und 3. Auf diese Weise wird der in der Norm CENELEC EN 50128 definierte höchste Sicherheitslevel SIL4 erreicht, wobei SILO signal ^¬ technisch nicht sicher und SIL4 signaltechnisch hochgradig sicher bedeutet. Das SIL4-Niveau ist dabei insbesondere für die sogenannten Vital-Funktionen, d. h. die lebenswichtigen Funktionen, nämlich die Motoranschaltung 13 und die Überwachungsfunktionen bezüglich der Weichenzungen-Position 3.1i _st bis 3.5i _St und der Verschlussfunktion 16.1i _st bis 16.5i _st erfor ^¬ derlich. Die Kommandoausgabe 14 für die Positionierung und die Motorüberwachung 17.1/17.2 können als sogenannte Non-Vi- tal-Funktionen auch auf niedrigerem Sicherheitsniveau realisiert werden.