專利名稱：用于信號燈機構的供電單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據權利要求I的前序部分所述的用于信號燈機構的供電單元。
背景技術：
在鐵路信號技術中尤其重要的是，信號燈機構始終具有限定的顯示狀態(tài)。這尤其在下述信號中有意義，其中暗態(tài)具有“無危險”的含義。這例如涉及無人看守的鐵路交叉路口。僅當火車接近鐵路交叉路口時，警示燈被激活，必要時借助聲學輔助。如今，用于激勵信號燈機構的下述解決方案是已知的i)圖I示出基于兩個LED模塊LED1, LEDn的信號，所述LED模塊分別具有帶有單獨的電流監(jiān)控器IO1UO2的自身的線路路徑。主電源Qlffinz的故障不能夠通過電流監(jiān)控器來識別，因為二者提供相同的結果。 ii)圖2示出同樣也基于兩個LED模塊LEDnLEDn的信號。然而，附加地設有所謂的冗余的第二電源25，所述第二電源能夠借助于(切換)開關Stl在需要時接通來替代主電源
20。要注意的是,輔助電源的接地線Groundaux與主電源的接地線GroundpHnz在電學方面是不同的。接地線的不同性具有以下技術原因以此避免補償電流和寄生的干擾效應。因為接地線Groundaux和Groundpi4nz在電學方面不同，不僅借助于開關Sci進行切換，也附加地借助于接地線的切換、在此借助于開關S1, Sn進行切換。借助于下標I……n表示以該方式能夠冗余地對多于兩個的發(fā)光機構供電。解決方案ii)也沒有覆蓋全部的故障情況驅動卡22的故障導致沒有發(fā)生通過信號燈機構LED1和LEDn進行的光學警示。關于這點再次指出，在設置和使用時，光的發(fā)射以信號的方式報告危險。在用于機車司機的信號中通常適用其他的安全規(guī)則去激活的或“暗的”信號始終具有“停止”或“危險”的含義。參考文獻US 4，564，767[4]公開一種帶有具有兩個初級繞組的變壓器的不間斷的供電單元。一個初級繞組在正常的運行情況下由交流主電源饋電。另一個初級繞組經由逆變器用來自直流源的能量饋電。在未超出交流源的水平的情況下，邏輯單元準瞬時地接通直流源。從參考文獻US 3,684, 891 [3]中得出一種借助于熒光燈的用于應急照明的故障保護的供電單元。包含在上述參考文獻中的解決方案不能夠應用于鐵路領域。例如，根據US3, 684，891 [6]的教導不可能的是能夠與供電情況無關地激活發(fā)光機構。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明基于下述目的，提供一種用于信號燈機構的供電單元，所述供電單元在故障情況下也確保對用于顯示危險的信號燈進行可靠的供電。所述目的通過在獨立權利要求中說明的措施來實現(xiàn)。本發(fā)明的有利的擴展方案在其他的權利要求中說明。通過經由電容器設置電容耦合，在信號燈機構回路中不再需要機械接觸。這提高故障情況下的可靠性和可用性。電容耦合能夠以簡單的方式裝入到現(xiàn)有的供電單元中。因此，能夠附加地得出下述優(yōu)點i)通過設置作為輔助電源的交流源，能夠在初級回路中與信號燈機構回路無關地進行電流評估。由此，不需要在信號燈機構回路中的干涉，這附加地提高根據本發(fā)明的供電單元的可靠性。ii)因為在后退級中運行時，對全部的信號燈機構按規(guī)定來供電，所以各個信號燈機構、但并非全部信號燈機構的故障仍不會導致以信號的方式錯誤地報告沒有危險。



以下借助附圖例如詳細地闡明本發(fā)明。在此示出圖I示出用于激勵發(fā)光機構的已知的解決方案；圖2示出用于激勵帶有主電源和輔助電源的發(fā)光機構的已知的解決方案；圖3示出在正常運行情況的根據本發(fā)明的實施例的方框圖；圖4示出用于在后退級中運行的根據本發(fā)明的實施例的方框圖。
具體實施例方式圖3示出用于正常運行情況的
具體實施例方式帶有根據SIL 0_4(安全完整性等級)的限定的關斷特性的安全的計算機30激活用于正常運行情況的驅動卡22。所述激活經由控制線路23進行。也能夠設有可編程邏輯控制器SPS 30來代替計算機30。不論是計算機30還是SPS30 :二者都必須滿足在IEC 61508 [I]和IEC61511[2]系列標準方面的要求SIL 0-4。主電源20經由信號回路29對構成為LED的信號燈機構饋電，這在圖3中加粗地示出。兩個給出的接地線GoundpHnz在電學上看是相同的。所述信號燈機構根據圖3例如為已激活的LEDn。n在此代表要由電源20供電的LED的預設數(shù)字1"*N中的下標n。相應地，也標識其余的部分開關F1,…Fn。借助于電流評估器21評估LEDn的實際狀態(tài)。圖4示出用于在后退級中運行的、根據圖3的
具體實施例方式出于某種原因，主電源20(也稱作運行情況饋電單元20)或驅動卡22不再能夠對LEDn供電或激勵LEDn。SPS30或計算機30經由控制線路26激活輔助電源24以用于激活后退級。輔助電源24輸出交流電壓。電流流過變換器Tl的(初級)線圈。所述變換器Tl的次級線圈現(xiàn)在經由接地線Groundaux通過信號回路27對全部的信號燈機構LED1……LEDn饋電。后退級中的所述信號回路27在圖4中加粗地示出。在變換器Tl的初級繞組上的抽頭允許經由電容器Cl和電感器LI對振幅和頻率進行評估28。因此，在假設信號燈機構LED^-LEDn的負載限定的情況下確?？煽康貓蟾孑o助電源24的回路中和變換器Tl的初級線圈中的電流量。以該方式能夠確定LEDr-LEDn的故障情況。如果除了唯一的LEDx之外，全部的LED出現(xiàn)故障情況，那么所述故障仍舊不會導致以信號的方式錯誤地報告沒有危險。輔助電源24、變換器Tl和電流評估器28形成所謂的后退級饋電單元40。
為輔助電源24設有在IkHz至20kHz的范圍內的頻率。在后退級中運行時——也就是在激活輔助電源24)時，次級回路中的電流經過在初級繞組側的電容器CK和在發(fā)光機構LED^" LEDn側的電容器CK1' Ckn流至接地線Groundaux。在圖4中說明的四個接地線Ground■在電學上是相同的。如此確定所述電容器CKXK1XKn的大小，使得其在該運行模式(后退級)下具有低的串聯(lián)阻抗。以上闡明的實施例涉及構成為LED的信號燈機構。本發(fā)明同樣也能夠用于下述信號燈機構(并非限定的列舉)-白熾燈，-閃光燈，-頻閃燈。涉及的信號燈機構必須僅具有能夠用交流電(AC)饋電的特征。附圖標記列表，詞匯表IO1UO2 電流監(jiān)控器20運行情況饋電單元；主電源；直流源、交流源；第一能量源
21電流評估器22驅動卡23運行情況饋電單元的激活；用于激活運行情況饋電單元的控制線路24輔助電源、交流源、第二能量源25輔助電源、冗余電源、電池26后退級的激活、用于激活后退級的控制線路27后退級中的信號回路28頻率/振幅的檢查29運行情況級中的信號回路30可編程邏輯控制器(SPS)、帶有限定的關斷特性SIL 0_4的安全的計算機；40后退級饋電單元Ck變換器Tl的次級繞組抽頭上的耦合電容器Ck1、Ckn 分配給信號燈機構LED1，LEDn的(稱合)電容器FpFn開關、集電器接觸部、金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOS-FET)Groundaux 輔助電源的接地線Groundprinz主電源的接地線LED^LEDn信號燈機構Qaux輔助電源、第二電源、直流源，交流源Qprinz主電源、直流源,交流源S0, S1, Sn切換開關SIL根據ffiC 61511-x和IEC 61508-x標準系列的安全完整性等級SPS可編程邏輯控制器
Tl變換器；變壓器引用文獻列表[I] IEC 61598《Functional safety of electrical/ electronic/ pr o grammab I eelectronic safety-related systems))[2] IEC 61511((Functional safety-Safety instrumeted systems for the process industrysector))
[3]US 3，684，891((Fail-safe sol id-state emergency lighting over supply andtransfercircuit))受讓人Dual_ite公司，牛頓，康涅狄格[4] US 4，564，767《Uninterruptible siwtching power supply system》受讓人TII工業(yè)公司，科帕格，紐約
權利要求
1.供電單兀，包含用于信號燈機構(LED1,LEDn)的信號燈機構回路(29),所述供電單兀還包含 -第一能量源(20)和獨立于所述第一能量源的第二能量源(24)，所述第一能量源和所述第二能量源分別與自身的接地線(Groundlffinz, Groundaux)連接,其中所述兩個接地線(Groundprinz, Groundaux)是彼此電隔離的； -開關(F1, Fn)，所述開關用于必要時接通信號燈機構(LED1, LEDn)的所述第一能量源(20),其中所述信號燈機構(LED1, LEDn)借助于發(fā)射光以信號的方式報告危險； -在所述第一能量源(20)故障的情況下，所述第二能量源(24)輸出交流電壓并且電感性地經由變壓器耦合到待供電的所述信號燈機構(LED1, LEDn)的所述信號燈機構回路(27)上，以便對所述信號燈機構(LED1, LEDn)供電； 其特征在于， 在借助于所述第二能量源(24)經由變換器(Tl)激活所述信號燈機構(LED1, LEDn)時，所述信號燈機構回路(27)分別經由電容器(CK KK1AKn)與所述第二能量源(24)的接地線(Groundaux)連接。
2.根據權利要求I所述的供電單元， 其特征在于， 用于在必要時接通信號燈機構(LED1, LEDn)的所述開關(F1, Fn)設置在驅動卡(22)中，并且為每個信號燈機構(LED1, LEDn)設有電流評估器(21)。
3.根據權利要求2所述的供電單元， 其特征在于， 設有計算機(30)或可編程邏輯控制器(30)，所述計算機或可編程邏輯控制器經由控制線路(23)激活所述驅動卡(22)的所述開關(F1,Fn)，并且替選地，在所述第一能量源(20)故障的情況下，能夠經由另一個控制線路(26)由所述計算機(30)或者由所述可編程邏輯控制器(30 )激活所述第二能量源(24 )。
4.根據權利要求I至3之一所述的供電單元， 其特征在于， 經過所述第二能量源(24 )的回路受到電流監(jiān)控(28 )。
5.根據權利要求4所述的供電單元， 其特征在于， 為經過所述第二能量源(24)的回路的電流監(jiān)控(28)設置有在所述變換器(Tl)的初級繞組處的抽頭，從而評估(28)經由電容器(Cl)和電感器(LI)也包括對經過所述第二能量源(24)的回路的振幅和頻率進行評估。
全文摘要
針對在激活時顯示“停止”或“危險”的信號燈機構(LED1，LEDn)，提出一種帶有第一運行情況饋電單元(20)和第二輔助電源(24)的電路以用于可靠的供電。第二輔助電源(24)在此電感性地(T1)耦合到信號燈機構回路(27)上；而信號燈機構(LED1，LEDn)電容性地耦合到接地線(Groundaux)上。以該方式，在后退級中運行時取消開關的使用。
文檔編號B61L5/18GK102971938SQ201180029823
公開日2013年3月13日 申請日期2011年5月21日 優(yōu)先權日2010年6月16日
發(fā)明者羅爾夫·施密德, 伯恩哈德·迪特爾姆 申請人:瑞士西門子有限公司