专利名称：用于信号灯机构的供电单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求I的前序部分所述的用于信号灯机构的供电单元。
背景技术：
在铁路信号技术中尤其重要的是，信号灯机构始终具有限定的显示状态。这尤其在下述信号中有意义，其中暗态具有“无危险”的含义。这例如涉及无人看守的铁路交叉路口。仅当火车接近铁路交叉路口时，警示灯被激活，必要时借助声学辅助。如今，用于激励信号灯机构的下述解决方案是已知的i)图I示出基于两个LED模块LED1, LEDn的信号，所述LED模块分别具有带有单独的电流监控器IO1UO2的自身的线路路径。主电源Qlffinz的故障不能够通过电流监控器来识别，因为二者提供相同的结果。 ii)图2示出同样也基于两个LED模块LEDnLEDn的信号。然而，附加地设有所谓的冗余的第二电源25，所述第二电源能够借助于(切换)开关Stl在需要时接通来替代主电源
20。要注意的是,辅助电源的接地线Groundaux与主电源的接地线GroundpHnz在电学方面是不同的。接地线的不同性具有以下技术原因以此避免补偿电流和寄生的干扰效应。因为接地线Groundaux和Groundpi4nz在电学方面不同，不仅借助于开关Sci进行切换，也附加地借助于接地线的切换、在此借助于开关S1, Sn进行切换。借助于下标I……n表示以该方式能够冗余地对多于两个的发光机构供电。解决方案ii)也没有覆盖全部的故障情况驱动卡22的故障导致没有发生通过信号灯机构LED1和LEDn进行的光学警示。关于这点再次指出，在设置和使用时，光的发射以信号的方式报告危险。在用于机车司机的信号中通常适用其他的安全规则去激活的或“暗的”信号始终具有“停止”或“危险”的含义。参考文献US 4，564，767[4]公开一种带有具有两个初级绕组的变压器的不间断的供电单元。一个初级绕组在正常的运行情况下由交流主电源馈电。另一个初级绕组经由逆变器用来自直流源的能量馈电。在未超出交流源的水平的情况下，逻辑单元准瞬时地接通直流源。从参考文献US 3,684, 891 [3]中得出一种借助于荧光灯的用于应急照明的故障保护的供电单元。包含在上述参考文献中的解决方案不能够应用于铁路领域。例如，根据US3, 684，891 [6]的教导不可能的是能够与供电情况无关地激活发光机构。
发明内容
因此，本发明基于下述目的，提供一种用于信号灯机构的供电单元，所述供电单元在故障情况下也确保对用于显示危险的信号灯进行可靠的供电。所述目的通过在独立权利要求中说明的措施来实现。本发明的有利的扩展方案在其他的权利要求中说明。通过经由电容器设置电容耦合，在信号灯机构回路中不再需要机械接触。这提高故障情况下的可靠性和可用性。电容耦合能够以简单的方式装入到现有的供电单元中。因此，能够附加地得出下述优点i)通过设置作为辅助电源的交流源，能够在初级回路中与信号灯机构回路无关地进行电流评估。由此，不需要在信号灯机构回路中的干涉，这附加地提高根据本发明的供电单元的可靠性。ii)因为在后退级中运行时，对全部的信号灯机构按规定来供电，所以各个信号灯机构、但并非全部信号灯机构的故障仍不会导致以信号的方式错误地报告没有危险。
以下借助附图例如详细地阐明本发明。在此示出图I示出用于激励发光机构的已知的解决方案；图2示出用于激励带有主电源和辅助电源的发光机构的已知的解决方案；图3示出在正常运行情况的根据本发明的实施例的方框图；图4示出用于在后退级中运行的根据本发明的实施例的方框图。
具体实施例方式图3示出用于正常运行情况的
具体实施例方式带有根据SIL 0_4(安全完整性等级)的限定的关断特性的安全的计算机30激活用于正常运行情况的驱动卡22。所述激活经由控制线路23进行。也能够设有可编程逻辑控制器SPS 30来代替计算机30。不论是计算机30还是SPS30 :二者都必须满足在IEC 61508 [I]和IEC61511[2]系列标准方面的要求SIL 0-4。主电源20经由信号回路29对构成为LED的信号灯机构馈电，这在图3中加粗地示出。两个给出的接地线GoundpHnz在电学上看是相同的。所述信号灯机构根据图3例如为已激活的LEDn。n在此代表要由电源20供电的LED的预设数字1"*N中的下标n。相应地，也标识其余的部分开关F1,…Fn。借助于电流评估器21评估LEDn的实际状态。图4示出用于在后退级中运行的、根据图3的
具体实施例方式出于某种原因，主电源20(也称作运行情况馈电单元20)或驱动卡22不再能够对LEDn供电或激励LEDn。SPS30或计算机30经由控制线路26激活辅助电源24以用于激活后退级。辅助电源24输出交流电压。电流流过变换器Tl的(初级)线圈。所述变换器Tl的次级线圈现在经由接地线Groundaux通过信号回路27对全部的信号灯机构LED1……LEDn馈电。后退级中的所述信号回路27在图4中加粗地示出。在变换器Tl的初级绕组上的抽头允许经由电容器Cl和电感器LI对振幅和频率进行评估28。因此，在假设信号灯机构LED^-LEDn的负载限定的情况下确保可靠地报告辅助电源24的回路中和变换器Tl的初级线圈中的电流量。以该方式能够确定LEDr-LEDn的故障情况。如果除了唯一的LEDx之外，全部的LED出现故障情况，那么所述故障仍旧不会导致以信号的方式错误地报告没有危险。辅助电源24、变换器Tl和电流评估器28形成所谓的后退级馈电单元40。
为辅助电源24设有在IkHz至20kHz的范围内的频率。在后退级中运行时——也就是在激活辅助电源24)时，次级回路中的电流经过在初级绕组侧的电容器CK和在发光机构LED^" LEDn侧的电容器CK1' Ckn流至接地线Groundaux。在图4中说明的四个接地线Ground■在电学上是相同的。如此确定所述电容器CKXK1XKn的大小，使得其在该运行模式(后退级)下具有低的串联阻抗。以上阐明的实施例涉及构成为LED的信号灯机构。本发明同样也能够用于下述信号灯机构(并非限定的列举)-白炽灯，-闪光灯，-频闪灯。涉及的信号灯机构必须仅具有能够用交流电(AC)馈电的特征。附图标记列表，词汇表IO1UO2 电流监控器20运行情况馈电单元；主电源；直流源、交流源；第一能量源
21电流评估器22驱动卡23运行情况馈电单元的激活；用于激活运行情况馈电单元的控制线路24辅助电源、交流源、第二能量源25辅助电源、冗余电源、电池26后退级的激活、用于激活后退级的控制线路27后退级中的信号回路28频率/振幅的检查29运行情况级中的信号回路30可编程逻辑控制器(SPS)、带有限定的关断特性SIL 0_4的安全的计算机；40后退级馈电单元Ck变换器Tl的次级绕组抽头上的耦合电容器Ck1、Ckn 分配给信号灯机构LED1，LEDn的(稱合)电容器FpFn开关、集电器接触部、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS-FET)Groundaux 辅助电源的接地线Groundprinz主电源的接地线LED^LEDn信号灯机构Qaux辅助电源、第二电源、直流源，交流源Qprinz主电源、直流源,交流源S0, S1, Sn切换开关SIL根据ffiC 61511-x和IEC 61508-x标准系列的安全完整性等级SPS可编程逻辑控制器
Tl变换器；变压器引用文献列表[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))受让人Dual_ite公司，牛顿，康涅狄格[4] US 4，564，767《Uninterruptible siwtching power supply system》受让人TII工业公司，科帕格，纽约
权利要求
1.供电单兀，包含用于信号灯机构(LED1,LEDn)的信号灯机构回路(29),所述供电单兀还包含 -第一能量源(20)和独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别与自身的接地线(Groundlffinz, Groundaux)连接,其中所述两个接地线(Groundprinz, Groundaux)是彼此电隔离的； -开关(F1, Fn)，所述开关用于必要时接通信号灯机构(LED1, LEDn)的所述第一能量源(20),其中所述信号灯机构(LED1, LEDn)借助于发射光以信号的方式报告危险； -在所述第一能量源(20)故障的情况下，所述第二能量源(24)输出交流电压并且电感性地经由变压器耦合到待供电的所述信号灯机构(LED1, LEDn)的所述信号灯机构回路(27)上，以便对所述信号灯机构(LED1, LEDn)供电； 其特征在于， 在借助于所述第二能量源(24)经由变换器(Tl)激活所述信号灯机构(LED1, LEDn)时，所述信号灯机构回路(27)分别经由电容器(CK KK1AKn)与所述第二能量源(24)的接地线(Groundaux)连接。
2.根据权利要求I所述的供电单元， 其特征在于， 用于在必要时接通信号灯机构(LED1, LEDn)的所述开关(F1, Fn)设置在驱动卡(22)中，并且为每个信号灯机构(LED1, LEDn)设有电流评估器(21)。
3.根据权利要求2所述的供电单元， 其特征在于， 设有计算机(30)或可编程逻辑控制器(30)，所述计算机或可编程逻辑控制器经由控制线路(23)激活所述驱动卡(22)的所述开关(F1,Fn)，并且替选地，在所述第一能量源(20)故障的情况下，能够经由另一个控制线路(26)由所述计算机(30)或者由所述可编程逻辑控制器(30 )激活所述第二能量源(24 )。
4.根据权利要求I至3之一所述的供电单元， 其特征在于， 经过所述第二能量源(24 )的回路受到电流监控(28 )。
5.根据权利要求4所述的供电单元， 其特征在于， 为经过所述第二能量源(24)的回路的电流监控(28)设置有在所述变换器(Tl)的初级绕组处的抽头，从而评估(28)经由电容器(Cl)和电感器(LI)也包括对经过所述第二能量源(24)的回路的振幅和频率进行评估。
全文摘要
针对在激活时显示“停止”或“危险”的信号灯机构(LED1，LEDn)，提出一种带有第一运行情况馈电单元(20)和第二辅助电源(24)的电路以用于可靠的供电。第二辅助电源(24)在此电感性地(T1)耦合到信号灯机构回路(27)上；而信号灯机构(LED1，LEDn)电容性地耦合到接地线(Groundaux)上。以该方式，在后退级中运行时取消开关的使用。
文档编号B61L5/18GK102971938SQ201180029823
公开日2013年3月13日 申请日期2011年5月21日 优先权日2010年6月16日
发明者罗尔夫·施密德, 伯恩哈德·迪特尔姆 申请人:瑞士西门子有限公司