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ESTW Bild Generator - EBG - für Stellwerke der Bauart ELEKTRA I

Einleitung

Mit der Einführung von LCD Monitoren im Bereich der ESTWs mit sicherer Anzeige, wurden neue Konzepte zur Fehleroffenbarung erforderlich. Beim Einsatz von Röhrenmonitoren, die zum Zeitpunkt der Entwicklung der ESTWs gerade üblich waren, war der Sicherheitsnachweis relativ einfach zu bewerkstelligen. Die Elektronik im Monitor war noch analog, es mußten keine Softwarefehler im Monitor angenommen werden. Die Farben wurden von drei Farbkanonen und einer Ablenkeinheit erzeugt. Es mußte daher nur der Ausfall einer Farbkanone oder der Ablenkeinheit angenommen werden. Diese relativ einfachen Fehlerannahmen wurden durch zweikanalige Ausgabe der Monitorbilder, zyklische Umschaltung der Bilder zwischen den Kanälen (durch die PSO - Picture swicht over) und durch Farbbalken die anzeigen von welchem Kanal das Bild erzeugt wurde.

Erst mit der Einführung von LCD Monitoren wurden diese einfachen Fehlerannahmen nicht mehr durchsetzbar und damit genügte die Bildumschaltung alleine, nicht mehr zur Fehleroffenbarung aller angenommenen Fehler.

Stellwerke der Bauart SMC86 erhielten schon sehr früh eine Funktion die beim Bedienpersonal den Namen "Blutoper" erhielt. Nach betätigen der Funktionstaste F6 werden vom Stellwerk nacheinander ein roter, ein grüner, ein blauer, ein schwarzer und ein weißer Bildschirminhalt ausgegeben. Der Fahrdienstleiter wurde per Bedienungsanweisung angehalten einmal pro Dienstschicht die Funktionstaste F6 zu betätigen und zu überprüfen, ob die Blutoper vollständig angezeigt wurde (also im LCD Monitor Bildspeicher keine Stellwerksbilder eingefroren wurden), alle Farbpixel leuchten, alle Farbpixel beim schwarzen Bild ausgehen, usw. Damit konnten alle angenommenen Fehler, die durch Umstellung von Röhren auf LCD Monitore hinzugekommen sind, offenbart werden.

Bei Stellwerken der Bauart Elektra hat diese Funktion gefehlt und wurde vom Hersteller auch nicht nachgerüstet. Aus diesem Grund begann 2011 eine Erhebung der Anforderungen an einen Bildgenerator, der ähnliche Funktionen wie die "SMC86 Blutoper" ermöglicht, jedoch ohne Eingriff in das Stellwerk auskommt. Bei der Entwicklung war ein weiteres Ziel das der Bildgenerator unabhängig von den Monitoren funktionieren muß. Das heißt der Bildgenerator muß unabhängig vom Monitorhersteller und unabhängig vom Stellwerk arbeiten. Daraus resultierten folgende Anforderungen:
  • nur ein Steckernetzgerät zur Spannungsversorgung von bis zu 5 Bildgeneratoren (ein Elektra Arbeitsplatz kann bis zu 5 Monitore betreiben)
  • Stromversorgung kaskadierbar (mit USB Kabel von Gerät zu Gerät weiterleiten)
  • Ein Bildgenerator pro Arbeitsplatz ist Master und alle weiteren Bildgeneratoren fungieren als Slaves
  • der Master Bildgenerator wird vom Arbeitsplatzbediengerät aktiviert
  • nach Aktivierung des Masters starten der Master und alle Slaves gleichzeitig die Testbilder
  • Die Testbilder sind eine vollflächige Darstellung der Farben rot, grün, blau, schwarz und weiß
  • Der Bildgenerrator ist so realisiert, das er im Grundzustand (wenn die Versorgungsspannung fehlt, die Ansteuerung vom Bediengerät fehlt, ein Fehler im Generator vorliegt, usw.), immer das Elektra Monitorbild ausgegeben wird.
  • Der Bildgenerator ist so realisiert, daß der kein Bild speichern kann und keine anderen Bilder als die Testbilder erzeugen kann.
  • Der Bildgenerator besitzt keinen Bildspeicher
  • Der Bildgenerator könnte selbst bei völliger Fehlfunktion keine Monitorbilder erzeugen, da sein Prozessortakt (16 Mhz) kleiner ist als der Pixel-Clock der vom Monitor erwartet wird (ca. 25 Mhz)

Bilder vom ersten Test im Bahnhof Krems

Bilder vom EBG Verteiler:


Produktbeschreibung

Der Bildgenerator verwendet als Kernstück einen ATMEL Prozessor mit 16 Mhz. Es wurde ein ATMEGA8 gewählt. Die Prozessorleistung des ATMEGA8 ist bereits ausreichend um ELEKTRA Bilder zu erzeugen und andererseits ist der 8 kByte große Speicher des Prozessors so klein das er keine ELEKTRA Bilder speichern kann. Damit kann mit diesem Prozessor sowohl die geforderte Funktion, als auch die aus Sicht des Sicherheitsnachweises geforderte Verhinderung des einfrierens von Stellwerksbildern, erfüllt werden.

Zur Umschaltung zwischen Elektra Bild und generierten Bildern, kommen 5 Reedrelais zum Einsatz, die eine Umschaltung der Coas-Eingänge für die Signale R, G, B, HSync und VSync durchführen.

Der Bediengeräteeingang ist mit einem 5V/5V DCDC Wandler mit 3 kV Spannungsfestigkeit und einem Optokoppler mit 5kV Spannungsfestigkeit von der Bildgeneratorlogik entkoppelt.


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