DE102017221555A1 - Method and control device for communication-based vehicle control - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kommunikationsbasierten Fahrzeugbeeinflussung wenigstens eines spurgebundenen und entlang einer Fahrstrecke (3) fahrenden Fahrzeugs (2), bei dem Steuerungsanweisungen (9) per Datenkommunikation mittels wenigstens eines Kommunikationsnetzwerks (7), das mehrere die Fahrstrecke gemeinsam abdeckende Kommunikationszellen (8) umfasst, übermittelt werden. Um eine zuverlässigere kommunikationsbasierte Fahrzeugbeeinflussung zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass für die Kommunikationszellen geprüft wird, ob eine ausreichende Datenkommunikation in der jeweiligen Kommunikationszelle verfügbar ist, und das Ergebnis der Prüfung bei der Fahrzeugbeeinflussung berücksichtigt wird. The invention relates to a method for communication-based vehicle influencing of at least one track-bound vehicle (2) driving along a route (3), in which the control instructions (9) communicate via data communication by means of at least one communication network (7) which comprises a plurality of communication cells (8) covering the route together. includes, be transmitted. In order to enable a more reliable communication-based vehicle influencing, it is provided according to the invention that it is checked for the communication cells whether sufficient data communication is available in the respective communication cell, and the result of the check in the vehicle influencing is taken into account.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kommunikationsbasierten Fahrzeugbeeinflussung wenigstens eines spurgebundenen und entlang einer Fahrstrecke fahrenden Fahrzeugs, bei dem Steuerungsanweisungen per Datenkommunikation mittels wenigstens eines Kommunikationsnetzwerks, das mehrere die Fahrstrecke gemeinsam abdeckende Kommunikationszellen umfasst, übermittelt werden.The invention relates to a method for communication-based vehicle influencing of at least one track-bound vehicle traveling along a route in which control instructions are transmitted by data communication by means of at least one communication network comprising a plurality of communication cells covering the route together.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerungseinrichtung zur kommunikationsbasierten Fahrzeugbeeinflussung von wenigstens einem spurgebundenen und entlang einer Fahrstrecke fahrenden Fahrzeug, wobei die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, Steuerungsanweisungen zu erzeugen, und wobei die Steuerungsanweisungen per Datenkommunikation mittels eines Kommunikationsnetzwerks, das mehrere die Fahrstrecke gemeinsam abdeckende Kommunikationszellen umfasst, übermittelt werden.The invention further relates to a control device for communication-based vehicle control of at least one track-bound vehicle driving along a route, the control device being designed to generate control instructions, and wherein the control instructions are transmitted by data communication by means of a communication network comprising a plurality of communication cells covering the route jointly become.
Im Bereich von spurgebundenen Fahrzeugen, insbesondere Zügen, Lokomotiven, U-Bahnen, S-Bahnen oder Straßenbahnen, ist ein stetiger Anstieg im Grad der Automatisierung zu verzeichnen. Beispielsweise werden Fahrzeuge immer häufiger automatisiert betrieben, d. h. mit Fahrer unterstützenden Systemen oder sogar fahrerlosen Systemen. Diese Art von automatisierter Fahrzeugsteuerung oder Zugsteuerung wird beispielsweise in einigen Bereichen als kommunikationsbasierte Fahrzeugsteuerung oder kommunikationsbasierte Zugsteuerung (Communication Based Train Control - CBTC) bezeichnet. Hierbei werden Steuerungsanweisungen per kabelloser Datenkommunikation von streckenseitigen Einrichtungen an fahrzeugseitige Einrichtungen übermittelt. Denkbar wäre aber auch eine Datentkommunikations zwischen den Fahrzeugen. Für die Datenkommunikation werden beispielsweise Technologien wie WLAN, GSM-R, UMTS, LTE oder ähnliches verwendet.In the field of track-bound vehicles, in particular trains, locomotives, subways, commuter trains or trams, a steady increase in the degree of automation has been recorded. For example, vehicles are increasingly being automated, ie. H. with driver assisted systems or even driverless systems. This type of automated vehicle control or train control is referred to, for example, in some areas as communication-based vehicle control or communication-based train control (CBTC). Here, control instructions are transmitted by wireless data communication from trackside facilities to vehicle-mounted facilities. Conceivable, however, would be a data communication between the vehicles. For data communication, for example, technologies such as WLAN, GSM-R, UMTS, LTE or the like are used.
Problematisch ist es bei der kommunikationsbasierten Fahrzeugbeeinflussung, wenn die Datenkommunikation ausfällt und die Fahrzeuge dadurch keine Steuerungsanweisungen erhalten. Aus Sicherheitsgründen müssen die Fahrzeuge in solch einem Fall sofort anhalten oder andere Maßnahmen einleiten, die in jedem Fall für den Betrieb problematisch sind. Falls mehrere Fahrzeuge auf der gleichen Strecke unterwegs sind, führt ein Ausfall der Datenkommunikation mit einem Fahrzeug zwangsläufig zum Stop von sämtlichen folgenden Fahrzeugen. Um dieses Problem des Kommunikationsverlustes zu vermeiden, werden beispielsweise redundante Kommunikationsverbindungen eingesetzt. Dies ist trotzdem problematisch, da viele Kommunikationsnetzwerke, wie beispielsweise WLAN oder LTE nicht exklusiv für die Datenkommunikation der kommunikationsbasierten Fahrzeugbeeinflussung genutzt werden, sondern mit anderen Systemen, Ressourcen (Frequenzen) oder Teilnehmern geteilt werden müssen und trotzdem versagen können. Daher minimiert die redundante Ausführung der Datenkommunikation zwar die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls, ausschließen kann sie diesen aber nicht.It is problematic in communication-based vehicle control when the data communication fails and the vehicles thereby receive no control instructions. For safety reasons, in such a case the vehicles must stop immediately or take other measures that are in any case problematic for operation. If several vehicles are traveling on the same route, a failure of the data communication with a vehicle inevitably leads to the stop of all following vehicles. To avoid this problem of communication loss, for example, redundant communication links are used. This is still problematic because many communication networks, such as WLAN or LTE are not used exclusively for the data communication of communication-based vehicle control, but must be shared with other systems, resources (frequencies) or participants and still fail. Therefore, while the redundant implementation of data communication minimizes the likelihood of failure, it can not exclude it.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Steuerungseinrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche den Einfluss durch Störungen der Datenkommunikation bei kommunikationsbasierten Fahrzeugbeeinflussungen reduzieren.It is therefore an object of the present invention to provide a method and a control device of the type mentioned, which reduce the influence of disturbances of the data communication in communication-based vehicle influences.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für das eingangs genannte Verfahren dadurch gelöst, dass für die Kommunikationszellen geprüft wird, ob eine ausreichende Datenkommunikation in der jeweiligen Kommunikationszelle möglich bzw. verfügbar ist, und das Ergebnis der Prüfung bei der Fahrzeugbeeinflussung berücksichtigt wird.According to the invention, the object is achieved for the method mentioned in that it is checked for the communication cells, whether sufficient data communication in the respective communication cell is possible or available, and the result of the test is taken into account in the vehicle control.
Für die oben genannte Steuerungseinrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, bei der Erzeugung der Steuerungsanweisungen das Ergebnis einer Prüfung zu berücksichtigen, ob eine ausreichende Datenkommunikation in der jeweiligen Kommunikationszelle möglich bzw. verfügbar ist.For the above-mentioned control device, the object is achieved in that the control device is designed to take into account in the generation of the control instructions, the result of a test, whether sufficient data communication in the respective communication cell is possible or available.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass bei einer nicht ausreichenden Datenkommunikation in einer vor dem Fahrzeug liegende Kommunikationszelle, vorbeugende Maßnahmen seitens der Fahrzeugbeeinflussung getroffen werden können. Diese werden bei der Erzeugung der Steuerungsanweisungen berücksichtigt und beispielsweise in Form von einem veränderten Fahrprofil mit geänderten Geschwindigkeiten oder Fahrstrecken berücksichtigt.The solution according to the invention has the advantage that in case of insufficient data communication in a communication cell located in front of the vehicle, preventive measures on the part of the vehicle control can be taken. These are taken into account in the generation of the control instructions and taken into account, for example, in the form of an altered driving profile with changed speeds or routes.
Ob eine ausreichende Datenkommunikation in der jeweiligen Kommunikationszelle möglich ist, bedeutet, dass die betreffende Kommunikationszelle bezüglich Datenkommunikation nicht überlastet ist, sondern eine zusätzliche Datenkommunikation zwischen streckenseitiger und fahrzeugseitiger Einrichtung aufgebaut werden kann. Diese muss nämlich aufgebaut werden, wenn das Fahrzeug in die Kommunikationszelle einfährt. Man könnte also auch von einer ausreichenden Verfügbarkeit der Datenkommunikation sprechen.Whether sufficient data communication in the respective communication cell is possible means that the relevant communication cell is not overloaded with regard to data communication, but additional data communication between the trackside and vehicle-side device can be established. This must be established, namely, when the vehicle enters the communication cell. So you could also speak of a sufficient availability of data communication.
Das für die kommunikationsbasierte Fahrzeugbeeinflussung verwendete Kommunikationsnetzwerk ist in mehrere Kommunikationszellen unterteilt, die zusammen die geplante Fahrstrecke des Fahrzeugs abdecken. Dies gilt sowohl für ein CBTC-System als auch beispielsweise für ein ETCS-System. Hierbei ist lediglich die Größe der Kommunikationszellen unterschiedlich. In jedem Fall wird die Möglichkeit bzw. Verfügbarkeit der Datenkommunikation bei der Steuerung der Fahrzeuge frühzeitig mit berücksichtigt, so dass ungeplante Stopps von Fahrzeugen vermieden werden können.The communication network used for the communication-based vehicle control is divided into a plurality of communication cells, which together cover the planned route of the vehicle. This applies both to a CBTC System as well as for example for an ETCS system. Here, only the size of the communication cells is different. In any case, the possibility or availability of data communication in the control of the vehicles is taken into account at an early stage, so that unplanned stops of vehicles can be avoided.
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Ausgestaltungen weiterentwickelt werden, die im Folgenden beschrieben sind.The solution according to the invention can be further developed by advantageous embodiments, which are described below.
So kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Kommunikationszellen prognostiziert werden, ob eine ausreichende Datenkommunikation in der jeweiligen Kommunikationszelle verfügbar sein wird, und das Ergebnis der Prognose bei der Fahrzeugbeeinflussung berücksichtigt wird. Dies hat den Vorteil, dass bei vor dem Fahrzeug liegenden Kommunikationszellen mit ausgefallener Datenkommunikation abgeschätzt werden kann, wann diese wieder verfügbar sind. Dadurch kann beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs angepasst werden, damit es in der Kommunikationszelle erst eintrifft, wenn die Datenkommunikation wieder vorhanden ist. Eine solche Prognose kann beispielsweise erstellt werden kann, indem aus Betriebsdaten der Vergangenheit auf die unmittelbare Zukunft geschlossen wird. Wenn bspw. eine U-Bahn in einer Großstadt sich einer Funkzelle nähert, welche zu dieser Zeit und diesem Tag im Jahr regelmäßig vollständig überlastet ist. Wenn nun der aktuelle Zustand eine beginnende Überlastung andeutet, wird eine Prognose für eine wahrscheinliche vollständige Überlastung erstellt. Solche Prognosen können durch weitere Information, bspw. die aktuell in besagter Funkzelle wartenden Passagiere, ergänzt und somit verbessert werden.Thus, in an advantageous embodiment of the method according to the invention for the communication cells can be predicted whether sufficient data communication in the respective communication cell will be available, and the result of the forecast is taken into account in the vehicle control. This has the advantage that it can be estimated when failed in front of the vehicle communication cells with failed data communication when they are available again. As a result, for example, the speed of the vehicle can be adjusted so that it only arrives in the communication cell when the data communication is present again. For example, such a forecast can be made by deducing past operating data to the immediate future. If, for example, a subway in a large city approaches a radio cell, which is regularly completely overloaded at this time and this day of the year. Now, when the current state indicates incipient overload, a forecast for a probable full overload is created. Such forecasts can be supplemented and thus improved by further information, for example the passengers currently waiting in said radio cell.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann bei der Prüfung der Verfügbarkeit wenigstens eine Eigenschaft gemessen werden, die für eine Qualität der Datenkommunikation innerhalb der Kommunikationszelle repräsentativ ist. Dies hat den Vorteil, dass die Verfügbarkeit anhand von messbaren Eigenschaften der Kommunikationszellen bestimmt werden kann. So ist das Verfahren technisch einfach umsetzbar. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Eigenschaft kontinuierlich gemessen wird, um einen ständig aktuellen Status zu haben. Als Eigenschaft kann beispielsweise ein Signal-Rausch-Verhältnis, ein Signalpegel, eine Paketfehlerrate und/oder eine Anzahl an erfolgreich übermittelten Testpaketen in jeder Kommunikationszelle gemessen werden. Es können Grenzwerte bestimmt werden, ab denen die Qualität der Datenkommunikation als zu gering bzw. ausreichend angesehen wird. Selbstverständlich kann ein repräsentativer Wert auch aus mehreren gemessenen Eigenschaften bestimmt werden.In an advantageous embodiment, when checking the availability, at least one property that is representative of a quality of the data communication within the communication cell can be measured. This has the advantage that the availability can be determined on the basis of measurable properties of the communication cells. So the process is technically easy to implement. It is particularly advantageous if the property is measured continuously to have a constantly updated status. As a characteristic, for example, a signal-to-noise ratio, a signal level, a packet error rate and / or a number of successfully transmitted test packets can be measured in each communication cell. Limit values can be determined from which the quality of the data communication is considered too low or sufficient. Of course, a representative value can also be determined from several measured properties.
Um abzuschätzen, welche Kommunikationszellen für die Steuerung eines Fahrzeugs relevant sind, kann eine geplante Route des Fahrzeugs bei der Fahrzeugbeeinflussung berücksichtigt werden. Die geplante Route kann z. B. von einer Leitstelle zur Verfügung gestellt werden oder ist der Steuerungseinrichtung sowieso bekannt.To estimate which communication cells are relevant to the control of a vehicle, a planned route of the vehicle can be taken into account in the vehicle control. The planned route can, for. B. are provided by a control center or the control device is known anyway.
Ferner kann aufgrund des Ergebnisses der Prüfung eine geplante Route und/oder ein Fahrprofil des Fahrzeugs geändert werden. Dies hat den Vorteil, dass Störungen des Fahrbetriebs minimiert werden können, weil ein Fahrzeug gar nicht in eine Kommunikationszelle fährt, in der die Datenkommunikation nicht verfügbar ist.Further, based on the result of the test, a planned route and / or a driving profile of the vehicle may be changed. This has the advantage that disturbances of the driving operation can be minimized because a vehicle does not even drive into a communication cell in which the data communication is not available.
Ferner können aufgrund des Ergebnisses der Prüfung die Menge und/oder die Art der übermittelten Daten geändert werden. So kann beispielsweise die Übermittlung von wenig relevanten Daten, wie beispielsweise ein Videostreaming für ein fahrzeug- oder streckenseitiges Videoarchiv, unterbunden werden, damit eine möglicherweise geringe Datenkommunikation für die kommunikationsbasierte Fahrzeugbeeinflussung zur Verfügung steht und ein Ausfall der Datenkommunikation dadurch vermieden wird. Die geringe Datenkommunikation kann nämlich für die Übermittlung der Steuerungsanweisungen ausreichen.Further, based on the result of the check, the amount and / or the type of the transmitted data may be changed. Thus, for example, the transmission of less relevant data, such as a video streaming for a vehicle or trackside video archive, be prevented, so that a possibly low data communication for the communication-based vehicle control is available and a failure of the data communication is thereby avoided. The low data communication can namely be sufficient for the transmission of the control instructions.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein System zur kommunikationsbasierten Fahrzeugbeeinflussung von wenigstens einem spurgebundenen entlang einer Fahrstrecke fahrenden Fahrzeugs, mit einer Steuerungseinrichtung, die zur Erzeugung von Steuerungsanweisungen zur Fahrzeugbeeinflussung ausgebildet ist, mit wenigstens einer streckenseitigen Kommunikationseinrichtung und mit wenigstens einer fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtung, wobei die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung und die streckenseitige Kommunikationseinrichtung ausgebildet sind, über wenigstens ein Kommunikationsnetzwerk, das mehrere Kommunikationszellen umfasst, die Steuerungsanweisungen per Datenkommunikation zu übermitteln. Um Ausfälle der Datenkommunikation zu vermeiden, ist die Steuerungseinrichtung erfindungsgemäß nach der oben genannten erfindungsgemäßen Ausführung ausgebildet.The invention further relates to a system for communication-based vehicle control of at least one track-bound vehicle driving along a route, with a control device, which is designed to generate control instructions for vehicle control, with at least one track-side communication device and at least one vehicle-side communication device, wherein the vehicle-side communication device and the track-side communication device are designed to transmit the control instructions via data communication via at least one communication network comprising a plurality of communication cells. To avoid failures of the data communication, the control device according to the invention according to the above embodiment of the invention is formed.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems kann dieses wenigstens eine Einrichtung aufweisen, die zum Messen von mindestens einer Eigenschaft für jede der Kommunikationszellen ausgebildet ist, die für eine Qualität einer Kommunikationsverbindung repräsentativ ist. Als Eigenschaften eignen sich besonders die oben bereits genannten.In an advantageous embodiment of the system according to the invention, the latter can have at least one device which is designed to measure at least one property for each of the communication cells, which is representative of a quality of a communication connection. As properties are particularly suitable those already mentioned above.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung und der darin dargestellten beispielhaften Ausführungsform erläutert. In the following, the invention is explained with reference to the attached drawing and the exemplary embodiment illustrated therein.
Die einzige Figur zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer eisenbahntechnischen Anlage
Das Fahrzeug
Entlang der Fahrstrecke
Zwischen der fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtung
In jeder Kommunikationszelle
Somit liegt der Steuerungseinrichtung
Um die Planung für die Steuerungseinrichtung
Mittels der Einrichtungen
Der Steuerungseinrichtung
Die in der Figur dargestellte eisenbahntechnische Anlage
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