AT527360A1 - Computerimplementiertes verfahren zur unfallreduktion - Google Patents

Abstract

Bei computerimplementiertes Verfahren zur Unfallreduktion im Schienenverkehr, wird vorgeschlagen, dass Zustandsdaten von einem Schienennetz und Schienenverkehr von einer Software erfasst werden, wobei die Software bei der Detektion eines Gefährdungsereignisses anhand der Zustandsdaten mehrere Szenarien (1,2,3,4) mit jeweils definierten Handlungsabfolgen in Reaktion auf das Gefährdungsereignis erstellt, wobei zumindest eines der Szenarien (1,2,3,4) automatisiert durchführbar ist, wobei die Software für jedes Szenario (1,2,3,4) einen Risikowert (5) und einen Entscheidungszeitraum (6) ermittelt, wobei die Software die Szenarien (1,2,3,4) zumindest nach den ermittelten Risikowerten (5) reiht und die gereihten Szenarien (1,2,3,4) einer verantwortlichen Person zur Auswahl angeboten werden, wobei die Software ein Notszenario bestimmt, welches das automatisiert durchführbare Szenario mit dem geringsten Risikowert (5) ist, wobei die Software die Durchführung des Notszenarios bewirkt, wenn bis zu dem Ende des Entscheidungszeitraumes (6) des Notszenarios kein anderes Szenario (1,2,3,4) von der verantwortlichen Person ausgewählt wurde.

Description

Computerimplementiertes Verfahren zur Unfallreduktion

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Unfallreduktion

im Schienenverkehr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind Zugbeeinflussungssysteme oder Zugsicherungssysteme bekannt, welche technische Anlagen und Systeme bei Eisenbahnen sind, welche die Fahrt von Zügen in Abhängigkeit von der zulässigen Geschwindigkeit kontrollieren. Ist die Fahrt nicht zugelassen oder fährt ein Zug zu schnell, so wird er in der Regel durch ein

Zugbeeinflussungssystem zwangsgebremst.

Zur Harmonisierung der Zugsicherungs- und Zugsignalisierungssysteme wurden in der Europäischen Union einheitliche Standards festgelegt. Das Zugsicherungssystem ETCS, das Zugfunk-System GSM-R und Teile der einheitlichen Regelwerke TSI (Technische Spezifikationen für Interoperabilität) bilden gemeinsam das European Rail Traffic Management System (ERTMS).

Aus dem Stand der Technik sind bei Zugsicherungssystemen insbesondere vorkonfigurierte Fahrstraßen und die Ermittlung von einer für einen Zug individuellen Streckenreservierung bekannt. Solche Systeme berücksichtigen lediglich einen Zug auf einer vorkonfigurierten Fahrstraße und sind in ihrer

Handlungsbefugnis lediglich auf eine Zwangsbremsung des einen Zuges limitiert.

Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Beispiel, welches die Problematik einer schnellen Entscheidungsfindung einer verantwortlichen Person in der Praxis veranschaulicht ist der Eisenbahnunfall in Dürrenast/Thun vom 17. Mai 2006. Hierbei kam es zu einem Aufprall eines Dienstzuges auf eine stehende Wagengruppe mit hoher Geschwindigkeit. Zwischen dem Auftreten des Gefahrenereignisses und dem Aufprall des Zuges vergingen über 15 Minuten. Während dieser Zeit wurden unter großem Zeitdruck verschiedene Szenarien von der verantwortlichen Person, in diesem Fall dem Fahrdienstleiter, manuell verglichen und das jeweilige Risiko der einzelnen Szenarien gegeneinander abgewogen. Dies umfasste als Handlungen beispielsweise das Umleiten des Dienstzuges auf ein anderes Gleis, in ein Industriegebiet oder einen anderen

Bahnhof oder das Auffahren des Zuges auf eine stehende Wagengruppe. Diese

Szenarien umfassten das Umstellen von Weichen, das Schließen von Bahnübergängen und die Warnung von Bahnarbeitern. Zusätzlich musste eine Vielzahl von Gefährdungen bewertet werden, wie beispielsweise das Entgleisen innerhalb eines Wohn- und Industriegebiets sowie eine Kollision mit anderen,

teilweise besetzten Zügen.

Bei derzeitigen aus dem Stand der Technik bekannten Zugsicherungssystemen wird das Betriebspersonal bei dem Auftreten von betrieblichen Störungen nur unzureichend unterstützt. Wenn Störungen bzw. Gefährdungsereignisse auftreten, ist das Betriebspersonal, insbesondere wenigstens eine verantwortliche Person, bei der Störungsbehebung mittels sogenannter kritischer Bedienhandlungen voll verantwortlich. In solchen Situationen ist das Unfallrisiko aufgrund von Zeitdruck und Stress deutlich erhöht. Befindet sich das Zugsicherungssystem in einer Sicherheitsabschaltung, gibt es keine automatisierte Unterstützung des

Betriebspersonals, um den Normalbetrieb wiederherzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein computerimplementiertes Verfahren eingangs genannter Art anzugeben, mit welchem die genannten Nachteile vermieden werden können, mit welchem Unfälle im Schienenverkehr vermieden oder die Häufigkeit der Unfälle und der Unfallschaden deutlich verringert werden

können. Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht.

Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass Unfälle im Schienenverkehr vermieden oder die Häufigkeit der Unfälle und der Unfallschaden deutlich verringert werden können. Dadurch, dass die Software bei der Detektion eines Gefährdungsereignisses für den Schienenverkehr anhand der Zustandsdaten mehrere Szenarien mit jeweils definierten Handlungsabfolgen in Reaktion auf das Gefährdungsereignis erstellt, wobei zumindest eines der Szenarien automatisiert durchführbar ist, wobei die Software für jedes Szenario einen Risikowert und einen Entscheidungszeitraum ermittelt, wobei der Entscheidungszeitraum die Durchführungsdauer der Handlungsabfolgen des jeweiligen Szenarios berücksichtigt, und die Software die Szenarien zumindest nach den ermittelten Risikowerten reiht und die gereihten

Szenarien mit den jeweiligen Entscheidungszeiträumen wenigstens einer

verantwortlichen Person graphisch angezeigt und zur Auswahl angeboten werden, wird der verantwortlichen Person die Entscheidung betreffend die Auswahl eines am besten für die gegenständliche Gefährdungssituation geeigneten Szenarios wesentlich erleichtert, da sie die Szenarien mit den Handlungsabfolgen in der Stresssituation nicht selbst erstellen und zu den Szenarien jeweilige Risikowerte

berechnen muss.

Durch Unaufmerksamkeiten von verantwortlichen Personen ist es in der Vergangenheit zu schweren Unfällen gekommen. Dadurch, dass die Software ein Notszenario bestimmt, welches das automatisiert durchführbare Szenario mit dem geringsten Risikowert ist und die Software die Durchführung des Notszenarios bewirkt, wenn bis zu dem Ende des Entscheidungszeitraumes des Notszenarios kein anderes Szenario von der verantwortlichen Person ausgewählt wurde, wird garantiert, dass eine Handlung auf das Gefährdungsereignis erfolgt, auch dann, wenn die verantwortliche Person kein Szenario auswählt. Durch diese automatisierte Umsetzung des Notszenarios können Unfälle abgeschwächt oder

vermieden werden, auch dann, wenn die verantwortliche Person nicht eingreift. Die Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen lediglich bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft dargestellt sind,

näher beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine beispielhafte und vereinfachte Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform von vier nach dem Risikowert gereihten Szenarien mit einer

Anzeige des jeweiligen Entscheidungszeitraumes und Toleranzbereiches.

Es ist ein computerimplementiertes Verfahren zur Unfallreduktion im Schienenverkehr, umfassend die Schritte A bis F vorgesehen, wobei

A) Zustandsdaten von einem Schienennetz und Schienenverkehr von einer Software erfasst werden,

B) die Software bei der Detektion eines Gefährdungsereignisses für den Schienenverkehr anhand der Zustandsdaten mehrere Szenarien 1,2,3,4 mit jeweils

definierten Handlungsabfolgen in Reaktion auf das Gefährdungsereignis erstellt,

wobei zumindest eines der Szenarien 1,2,3,4 automatisiert durchführbar ist,

C) die Software für jedes Szenario 1,2,3,4 einen Risikowert 5 und einen Entscheidungszeitraum 6 ermittelt, wobei der Entscheidungszeitraum die Durchführungsdauer 7 der Handlungsabfolgen des jeweiligen Szenarios 1,2,3,4 berücksichtigt,

D) die Software die Szenarien 1,2,3,4 zumindest nach den ermittelten Risikowerten 5 reiht und die gereihten Szenarien 1,2,3,4 mit den jeweiligen Entscheidungszeiträumen 6 wenigstens einer verantwortlichen Person graphisch angezeigt und zur Auswahl angeboten werden,

E) die Software ein Notszenario bestimmt, welches das automatisiert durchführbare Szenario mit dem geringsten Risikowert 5 ist,

F) die Software die Durchführung des Notszenarios bewirkt, wenn bis zu dem Ende des Entscheidungszeitraumes des Notszenarios kein anderes Szenario 1,2,3,4 von

der verantwortlichen Person ausgewählt wurde.

Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass Unfälle im Schienenverkehr vermieden oder die Häufigkeit der Unfälle und der Unfallschaden deutlich verringert werden können. Dadurch, dass die Software bei der Detektion eines Gefährdungsereignisses für den Schienenverkehr anhand der Zustandsdaten mehrere Szenarien 1,2,3,4 mit jeweils definierten Handlungsabfolgen in Reaktion auf das Gefährdungsereignis erstellt, wobei zumindest eines der Szenarien 1,2,3,4 automatisiert durchführbar ist, wobei die Software für jedes Szenario 1,2,3,4 einen Risikowert 5 und einen Entscheidungszeitraum 6 ermittelt, wobei der Entscheidungszeitraum 6 die Durchführungsdauer der Handlungsabfolgen des jeweiligen Szenarios 1,2,3,4 berücksichtigt, und die Software die Szenarien 1,2,3,4 zumindest nach den ermittelten Risikowerten 5 reiht und die gereihten Szenarien 1,2,3,4 mit den jeweiligen Entscheidungszeiträumen 6 wenigstens einer verantwortlichen Person graphisch angezeigt und zur Auswahl angeboten werden, wird der verantwortlichen Person die Entscheidung betreffend die Auswahl eines am besten für die gegenständliche Gefährdungssituation geeigneten Szenarios 1,2,3,4 wesentlich erleichtert, da sie die Szenarien 1,2,3,4 mit den Handlungsabfolgen in der Stresssituation nicht selbst erstellen und zu den Szenarien 1,2,3,4 jeweilige

Risikowerte 5 berechnen muss.

Durch Unaufmerksamkeiten von verantwortlichen Personen ist es in der Vergangenheit zu schweren Unfällen gekommen. Dadurch, dass die Software ein Notszenario bestimmt, welches das automatisiert durchführbare Szenario mit dem geringsten Risikowert 5 ist und die Software die Durchführung des Notszenarios bewirkt, wenn bis zu dem Ende des Entscheidungszeitraumes 6 des Notszenarios kein anderes Szenario 1,2,3,4 von der verantwortlichen Person ausgewählt wurde, wird garantiert, dass eine Handlung auf das Gefährdungsereignis erfolgt, auch dann, wenn die verantwortliche Person kein Szenario 1,2,3,4 auswählt. Durch diese automatisierte Umsetzung des Notszenarios können Unfälle abgeschwächt oder

vermieden werden, auch dann, wenn die verantwortliche Person nicht eingreift.

Die Systementwicklung kann weiters vereinfacht werden, da im Gegensatz zu bekannten Systemen die sicherheitskritische und nicht sicherheitskritische

Funktionalität besser voneinander getrennt werden kann.

Durch die automatisierte Umsetzung des Notszenarios kann das Sicherheitsniveau

des Zugbetriebs weiter erhöht werden.

Ein Schienennetz, auch als Eisenbahnnetz bezeichnet, ist im Verkehrswesen das Netzwerk von Eisenbahnstrecken in einem bestimmten Verkehrsraum. Der Schienenverkehr kann auch als Bahnverkehr bezeichnet werden, wobei Bahnen spurgebundene Verkehrs- beziehungsweise Transportmittel sind. Die meisten spurgebundenen Bahnen sind die Schienenbahnen, die das Rad-Schiene-System nutzen. Sie werden auch als Schienenverkehrssysteme bezeichnet, die Fahrzeuge als Schienenfahrzeuge. Eisenbahnen können weiters als Züge bezeichnet werden. Der Begriff Unfallreduktion umfasst das Vermeiden von Unfällen oder die

Verringerung der Häufigkeit der Unfälle sowie des Unfallschadens.

Zustandsdaten werden von einem Schienennetz und Schienenverkehr von einer Software erfasst. Die Software kann hierbei ein oder mehr als ein Programm umfassen. Die Zustandsdaten sind bevorzugt Daten, aus denen die Situation des Schienenverkehrs auf dem Schienennetz erfasst werden kann. Die Zustandsdaten können insbesondere Daten umfassend die Stellung Weichen, und/oder die Stellung von Signalanlagen, und/oder den Zustand von Bahnübergängen und/oder

Gleisbelegtmeldungen, und/oder Positionen der Züge, und/oder Geschwindigkeiten

der Züge sein. Die Zustandsdaten können insbesondere von einer Leitstelle erfasst werden, wobei die Software insbesondere Zugriff auf einen Speicher mit den Zustandsdaten haben kann. Die Zustandsdaten werden von der Software eingelesen, wobei die Software bei der Detektion eines Gefährdungsereignisses für den Schienenverkehr anhand der Zustandsdaten mehrere Szenarien 1,2,3,4 mit jeweils definierten Handlungsabfolgen in Reaktion auf das Gefährdungsereignis erstellt. Ein Gefährdungsereignis ist hierbei insbesondere ein Ereignis, welches eine Gefahr für Personen im Zug oder für das Schienennetz darstellt, insbesondere durch Kollision eines Zuges mit einem Hindernis. Weiters kann das Gefährdungsereignis auch eine Gefahr für Personen in Gleisnähe, beispielsweise Personen auf einem Bahnsteig und/oder für Bahnarbeiter bei Baustellen, darstellen. Zumindest eines der Szenarien 1,2,3,4 ist automatisiert durchführbar. Automatisiert durchführbar bedeutet, dass keine Personen manuelle Handlungen wie beispielsweise Eingaben

oder das Betätigen von Schaltern oder Hebeln durchführen muss.

Nachfolgend ermittelt die Software für jedes Szenario 1,2,3,4 einen Risikowert 5 und einen Entscheidungszeitraum 6, wobei der Entscheidungszeitraum 6 die Durchführungsdauer 7 der Handlungsabfolgen des jeweiligen Szenarios 1,2,3,4

berücksichtigt.

Es kann hierzu vorgesehen sein, dass für jede Handlung eine beispielsweise empirisch ermittelte Durchführungsdauer in einer Liste hinterlegt ist, auf welche

die Software zugreifen kann.

Das Gefährdungsereignis kann beispielsweise ein Tunnelbrand, ein abhanden gekommener Waggon einer Eisenbahn, ein Lawinenabgang oder ein Brand in einer

Eisenbahn sein.

Das zu dem Gefährdungsereignis Tunnelbrand erstellte Szenario 1,2,3,4 kann beispielsweise als „Tunnelbrand-Evakuierung des Zuges“ benannt sein. Das zu dem Gefährdungsereignis Lawinenabgang erstellte Szenario 1,2,3,4 kann beispielsweise als „Lawinenabgang-Zugstopp-Räumung“ benannt sein. Die Benennung der Szenarien 1,2,3,4 kann hierbei nach vorgegebenen Kriterien geschehen und Schlüsselwörter im Titel zwecks einfacher Erkennung der wichtigsten Handlungen

umfassen. Insbesondere in großen Stresssituationen kann dies der verantwortlichen

Person bei der Auswahl bzw. Analyse der Szenarien 1,2,3,4 helfen.

Der Entscheidungszeitraum 6 ist jene Zeitdauer, in welcher eine verantwortliche Person ein Szenario 1,2,3,4 auswählen kann und ausreichend Zeit für die Durchführungsdauer 7 der Handlungsabfolgen des jeweiligen Szenarios 1,2,3,4 übrig ist. Hierbei kann die Ermittlung des Entscheidungszeitraumes 6 auch berücksichtigen, dass Handlungen betreffend eines Feldelementes, beispielsweise

das Verstellen einer Weiche, zu erfolgen hat, bevor der Zug diese passiert hat.

Die Handlungsabfolgen für ein Szenario 1,2,3,4 können beispielsweise das Abbremsen eines Zuges, welcher auf den Tunnel zusteuert und das anschließende Evakuieren von Personen aus dem Zug nach dem Stehenbleiben des Zuges umfassen. Beispielsweise müssen Züge, welche sich mit hoher Geschwindigkeit

bewegen vor dem Umleiten über umgestellte Weichen abgebremst werden.

Die Handlungsabfolgen für ein Szenario 1,2,3,4 können bevorzugt eine Liste von gereihten Handlungen sein, welche der verantwortlichen Person angezeigt werden. Beispielsweise kann solch eine Liste bei dem Anklicken eines Szenarios mit einer Maus oder bei einem Mouseover angezeigt werden. Die gereihten Handlungen sind hierbei bevorzugt chronologisch gereiht. Beispielsweise kann die Liste eines Szenarios 1,2,3,4 folgende Handlungsabfolge umfassen: „Umstellen von Weiche P1,

um Zug Z1 auf Gleis 2 umzuleiten“. Die Handlungen können insbesondere Mitigationsmaßnahmen sein.

Hierbei können Handlungen, welche ohne Zutun der verantwortlichen Person von der Software veranlasst werden können, als automatisiert durchführbare Handlungen angesehen werden. Automatisiert durchführbare Handlungen können insbesondere das Bedienen von Feldelementen umfassen, insbesondere das Stellen von Weichen, und/oder das Öffnen und Schließen von Bahnübergängen und/oder Tunneltoren, und/oder das Betätigen von Signalanlagen. Die automatisiert durchführbaren Handlungen können zusätzlich oder alternativ das Fernsteuern, insbesondere Abbremsen, von Zügen umfassen. Weiters oder alternativ können die

automatisiert durchführbare Handlungen das Versenden standardisierter und

automatisch generierter Nachrichten und/oder Befehle an den Lokführer oder

Bedienpersonal an den Schienen umfassen.

Nicht automatisiert durchführbare Handlungen sind Handlungen, welche von der Software nicht ohne Zutun der verantwortlichen Person durchgeführt werden können. Nicht automatisiert durchführbare Handlungen können insbesondere Handlungen umfassen, zu welchen die Software nicht befugt und/oder befähigt ist. Derartige Handlungen können insbesondere das Bedienen von Feldelementen sein, welche nicht von der Leitstelle aus steuerbar sind. Nicht automatisiert durchführbare Handlungen können weiters Handlungen sein, welche die Fahrstraße

eines weiteren Zuges betreffen.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass das Notszenario das automatische Bedienen von Feldelementen und/oder eine Abbremsung von Zügen und/oder die Fernsteuerung von Zügen umfasst. Feldelemente können hierbei insbesondere

Weichen oder Tunneltore sein.

Die Software reiht die Szenarien 1,2,3,4 zumindest nach den ermittelten Risikowerten 5 und die gereihten Szenarien 1,2,3,4 mit den jeweiligen Entscheidungszeiträumen 6 werden der wenigstens einen verantwortlichen Person graphisch angezeigt und zur Auswahl angeboten. Durch die Reihung der Szenarien 1,2,3,4 nach den Risikowerten 5 und die graphische Anzeige der Szenarien 1,2,3,4 mit den jeweiligen Entscheidungszeiträumen 6 und der Auswahlmöglichkeit eines Szenarios 1,2,3,4 wird die Entscheidung der verantwortlichen Person für ein Szenario 1,2,3,4 stark vereinfacht. Die verantwortliche Person muss somit nicht selbst die Handlungsabfolgen einzeln für unterschiedliche Szenarien 1,2,3,4 bestimmen und Durchführungsdauern 7 berechnen, sondern muss die unterschiedlichen Szenarien 1,2,3,4 lediglich betreffend Risiko und Zweckmäßigkeit

analysieren.

Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass zu den Entscheidungszeiträumen 6 und/oder der Durchführungsdauer 7 der Szenarien 1,2,3,4 die Zeitdauer in Minuten und Sekunden angezeigt bzw. eingeblendet wird. Hierdurch kann der wenigstens einen verantwortlichen Person die Dringlichkeit der Szenarien 1,2,3,4 gut

veranschaulicht werden und sie kann abschätzen, ob eine sofortige Reaktion

erforderlich oder doch ein ausführlicher Vergleich der möglichen Szenarien 1,2,3,4

möglich ist.

Die wenigstens eine verantwortliche Person ist wenigstens eine Person des Betriebspersonals, welche entsprechende Befugnisse zum Ausführen bzw.

Veranlassen von Handlungsabfolgen aufweist, beispielsweise ein Fahrdienstleiter.

Eine Handlungsabfolge umfasst grundsätzlich wenigstens zwei Handlungen. Hierbei ist zu beachten, dass das Senden eines Signales an eine Eisenbahn und ein darauffolgender Bremsvorgang der Eisenbahn bereits als zwei Handlungen

angesehen werden.

Die Software bestimmt ein Notszenario, welches das automatisiert durchführbare Szenario mit dem geringsten Risikowert 5 ist. Das Notszenario umfasst lediglich automatisch ausführbare Handlungen. Die Software ist daher dazu in der Lage das

Notszenario ohne Zutun der verantwortlichen Person durchzuführen.

Nachfolgend bewirkt die Software die Durchführung des Notszenarios, wenn bis zu dem Ende des Entscheidungszeitraumes 6 des Notszenarios kein anderes Szenario

1,2,3,4 von der verantwortlichen Person ausgewählt wurde.

Hierdurch wird sichergestellt, dass eine Reaktion mit einer definierten bzw. bestimmten Handlungsabfolge auf das Gefährdungsereignis erfolgt. In der Vergangenheit kam es zu Situationen, in welchen keine Reaktion auf Gefährdungsereignisse erfolgt ist und dadurch resultierend schwere Unfälle, auch mit Todesfolge, passiert sind. Eine einfache automatisiert durchführbare Handlung des Notszenarios kann beispielsweise ein Abbremsen des Zuges sein. Eine automatisiert durchführbare Handlung des Notszenarios kann weiters das Umstellen von Weichen und/oder das Öffnen oder Schließen von Bahnübergängen und Tunneltoren und/oder das Verstellen von Weichen zum Umleiten von Zügen auf andere Gleise und/oder das Warnen von Bahnarbeitern bei entlaufenen Waggons sein. Grundsätzlich können alle Vorgänge automatisiert werden, welche von einem

Zugsicherungssystem kontrolliert werden können.

Ein nicht vollständig automatisches Szenario 1,2,3,4 könnte beispielsweise darin

bestehen, dass bei einem entlaufenen Waggon Weichen automatisiert umgestellt

werden, während die verantwortliche Person, insbesondere ein Fahrdienstleiter, in der Umgebung potentiell betroffene Züge per Zugfunk und Textmeldungen von der

Gefährdung informiert.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Detektion des Gefährdungsereignisses durch eine Gefährdungsereignismeldung erfolgt. Eine Gefährdungsereignismeldung kann insbesondere erfolgen, wenn ein Sensor eine sicherheitsrelevante Gefahr detektiert, insbesondere eine Umweltgefahr, und/oder eine Fehlfunktion eines Feldelements und/oder eine Fehlfunktion eines sicherheitsrelevanten Sensors. Auf Schienennetzen und in Eisenbahnen selbst sind eine Vielzahl von Sensoren angeordnet, welche unterschiedliche Parameter ermitteln. Hierzu sind beispielsweise die Entgleisungsdetektion, Sensoren zur Geschwindigkeitsbestimmung oder Lawinensensoren zu nennen. Auch kann eine Gefährdungsereignismeldung bei einer unklaren Weichenendstellung generiert

werden.

Es kann auch bevorzugt vorgesehen sein, dass die Detektion des Gefährdungsereignisses durch einen bei der Überwachung der Zustandsdaten ermittelten Wert erfolgt, welcher höher als ein Grenzwert ist. Der Grenzwert ist hierbei vorgebbar und kann ein empirisch bestimmter und/oder berechneter Wert

sein.

Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Software bei Änderungen des Gefährdungsereignisses dynamisch die Szenarien 1,2,3,4 und somit auch die Handlungsabfolgen der Szenarien 1,2,3,4 anpasst. Sofern beispielsweise aufgrund einer Änderung des Schweregrades des Gefährdungsereignisses weitere Handlungen wie beispielsweise eine Evakuierung eines Zuges nach dem Umstellen von Weichen und einer Geschwindigkeitsreduktion notwendig sind, kann die Software diese Handlung bevorzugt dynamisch in die Szenarien 1,2,3,4 integrieren. Dynamisch bedeutet hierbei, dass die Software umgehend nach dem Erhalt der aktuellen Daten betreffend die Änderung des Gefährdungsereignisses in die Szenarien 1,2,3,4 Handlungen hinzufügt, ersetzt oder löscht und die Risikowerte 5 und

Entscheidungszeiträume 6 entsprechend anpasst bzw. neu berechnet.

Hierdurch kann eine schnelle Reaktion auf einen geänderten Gefährdungszustand des Gefährdungsereignisses, insbesondere wenn sich dieser zwischen auftretender Gefährdung und Beginn der Handlungsabfolge, ändert, erfolgen. Dies ermöglicht ferner eine automatisierte Durchführung eines Szenarios 1,2,3,4, welches an die

jeweilige Situation angepasst ist.

Beispielsweise kann nach einem Lawinenabgang ein weiteres Gleis unpassierbar geworden sein, was unmittelbar nach dem Lawinenabgang noch nicht ersichtlich war. Hierzu wird die Unpassierbarkeit des weiteren Gleises nach Erhalt der

Informationen von der Software berücksichtigt.

Im Unterschied zu bestehenden Zugsicherungssystemen müssen die Weichen dabei nicht Teil von vorkonfigurierten Fahrstraßen oder Evakuierungsszenarien sein,

sondern können dynamisch auch ohne vorherige Konfiguration umgestellt werden.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Fahrerlaubnis aller Züge mittels cooperative shortening bzw. conditional oder unconditional emergency stops modifiziert werden kann. Weiters können mithilfe von automatic train operation (ATO) kontrollierte Züge automatisiert aus einem Gefahrenbereich gebracht werden.

Hierzu kommuniziert die Software mit der ATO.

Zusätzlich können Bahnarbeiter automatisiert insbesondere mittels railway worker warning systems von einer Gefährdung gewarnt werden, welche z. B. bei entlaufenen Wagons entstehen können. Alle Züge innerhalb des Gefahrenbereichs

können zusätzlich mittels ETCS Textnachricht gewarnt werden.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Handlungsabfolgen zumindest eines der Szenarien 1,2,3,4 mehrere Züge betreffen. Im Gegensatz zu bekannten Zugsicherungssystemen können daher nicht nur ein Zug, sondern mehrere Züge Befehle für Handlungen bzw. Handlungsabfolgen erhalten. Dies kann das Umleiten mehrerer Züge umfassen. Dies kann besonders vorteilhaft in einem Bahnhofsbereich sein, in welchem viele Gleise durch Weichen verbunden sind. Beispielsweise kann eines der Szenarien 1,2,3,4 vorsehen, dass ein erster Zug auf einem ersten Gleis,

auf welchen eine Gefahr auftritt, auf ein zweites Gleis umgeleitet wird, und ein

zweiter Zug, welcher in das zweite Gleis hätte einfahren sollen, stattdessen auf ein

drittes Gleis umgeleitet wird.

Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Software bei der Erstellung der Szenarien 1,2,3,4 einen Teil des Schienennetzes berücksichtigt, und sämtliche Züge dieses Teiles in die Erstellung der Szenarien 1,2,3,4 einbezieht. Bei der Erstellung des Teiles kann insbesondere jener Abschnitt des Schienennetzes einbezogen werden,

welcher ausgehend vom Gleis mit dem Gefährdungsereignis erreicht werden kann.

Es kann vorgesehen sein, dass die Szenarien 1,2,3,4 bei ihrer Darstellung auf einer Anzeigeeinrichtung, wie beispielsweise einem Monitor, mittels einer Farbkodierung, insbesondere den Ampelfarben rot, gelb und grün, erfolgt. Die Farbe richtet sich hierbei nach dem Risikowert 5, wobei bevorzugt Szenarien 1,2,3,4 mit einem geringen Risikowert 5 grün, Szenarien 1,2,3,4 mit einem mittleren Risikowert 5 gelb und Szenarien 1,2,3,4 mit einem hohen Risikowert 5 rot eingefärbt sind. Die Risikowertbereiche für die Farben sind hierbei vorgebbar. Durch die Einfärbung mit diesen Signalfarben kann eine sehr rasche Auffassung bezüglich des Risikowerts eines Szenarios 1,2,3,4 der wenigstens einen verantwortlichen Person ermöglicht

werden.

Alternativ oder zusätzlich kann der Risikowert 5 zu den einzelnen Szenarien 1,2,3,4

alphanummerisch angegeben werden.

Es kann weiters besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die Szenarien 1,2,3,4 unter Berücksichtigung möglicher Handlungsoptionen eines Betriebspersonals erstellt werden. Die Handlungsoptionen des Betriebspersonals umfassen hierbei beispielsweise das Verstellen von Weichen oder das Öffnen und Schließen von

Tunneltoren.

Es kann auch bevorzugt vorgesehen sein, dass die Software zur Bestimmung der Risikowerte ein Risikomodell, insbesondere ein dynamisches Risikomodell, verwendet, welches die Auswirkung der Szenarien 1,2,3,4 hinsichtlich spezifischer Risikofaktoren analysiert. Durch die Verwendung eines dynamischen Risikomodells

können Veränderungen betreffend das Gefährdungsereignis dynamisch

berücksichtigt werden. Das bedeutet, dass beispielsweise bei einem Bremsvorgang

einer Eisenbahn Risikowerte neu berechnet werden können.

Als Risikomodell kann bevorzugt jenes aus der Patentanmeldung WO 2021/032638

A1 bekannte Risikomodell „MAXd“ verwendet werden.

Bevorzugt wird zur Ermittlung des Risikos einer Zugfahrt ein Influence Diagram als Erweiterung eines Bayesschen Netzwerks verwendet. Mögliche Handlungen des Betriebspersonals werden bevorzugt als sogenannte Decision Nodes mit diskreten Zuständen modelliert und die Auswirkung dieser Handlungen auf das Risiko mittels Utility Nodes bewertet. Die Utility Nodes wägen hierbei den Nutzen der Handlung

bzw. Handlungsabfolge mit den damit verbundenen Risiken ab.

Die Reihung der Szenarien 1,2,3,4 erfolgt insbesondere auf Basis der erwarteten Utility in absteigender Reihenfolge. Der Nutzen/Utility ist dabei insbesondere das negative Risiko, so dass Szenarien 1,2,3,4 mit einem geringeren Risiko und

demnach niedrigerem Risikowert 5 bevorzugt werden.

Im Unterschied zu dem Stand der Technik wird nicht nur das Risiko einer bekannten Zugfahrt bewertet, sondern das Risiko vieler möglicher Zugfahrten berechnet und

verglichen.

Weiters kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die spezifischen Risikofaktoren ein Risiko für die Umwelt und/oder einen Nutzen und/oder eine Erfolgswahrscheinlichkeit berücksichtigen. Hierzu kann beispielsweise berücksichtigt werden, wenn ein Zug in ein Industriegebiet oder in ein dicht besiedeltes Gebiet fährt, und/oder der Zug Gefahrgut transportiert. Die Erfolgswahrscheinlichkeit kann hierbei die Wahrscheinlichkeit umfassen, dass Handlungsabfolgen eine bestimmte Wirkung erreichen. Die Wirkung kann hierbei darin bestehen, dass bei einem absichtlichen Entgleisen eines entlaufenen Wagons

kein Mensch verletzt wird oder keine wichtige Infrastruktur zerstört wird.

Weiters kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die spezifischen Risikofaktoren ein Risiko für Personen in wenigstens einem Zug und für Personen außerhalb des wenigstens einen Zuges, insbesondere Personen in Gleisnähe an Bahnsteigen oder

Baustellen, berücksichtigen.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das dynamische Risikomodell bei einer Änderung des Gefährdungsereignisses die Risikofaktoren neu bewertet und die Szenarieren 1,2,3,4 anpasst. Hierdurch kann eine spezifische und rasche Reaktion

auf Änderungen des Gefährdungsereignisses erfolgen.

Es kann weiters besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass bei der Auswahl eines Szenarios 1,2,3,4 durch die verantwortliche Person in einer graphischen Abbildung der Zugstrecke, insbesondere in einem Gleisbild, der Bereich des Gefährdungsereignisses sowie in diesem Bereich oder benachbart dazu angeordnete Feldelemente graphisch hervorgehoben werden. Hierdurch kann die kognitive Wahrnehmung der verantwortlichen Person in Hinblick auf nahe zu dem Gefährdungsereignis angeordnete Feldelemente und auf das Gefährdungsereignis selbst verbessert werden. Der Bereich des Gefährdungsereignisses und die Feldelemente können hierzu bevorzugt graphisch eingefärbt und/oder umrandet

und/oder stärker beleuchtet sein.

Es kann auch bevorzugt vorgesehen sein, dass bei der Auswahl eines Szenarios 1,2,3,4 durch die verantwortliche Person in der graphischen Abbildung der Zugstrecke all jene Feldelemente, welche durch Handlungen bzw. Handlungsabfolgen des Szenarios 1,2,3,4 betroffen sind graphisch hervorgehoben werden. Die verantwortliche Person kann hierdurch einfach die relevanten Feldelemente identifizieren und weiters auch Informationen heranziehen, die dem Zugsicherungssystem möglicherweise nicht zur Verfügung stehen wie beispielsweise

die Umgebung des Zuges bei einer kontrollierten Entgleisung.

Es kann vorgesehen sein, dass der Entscheidungszeitraum derart ausgewählt ist, dass dieser zusätzlich zu der Durchführungsdauer der Handlungsabfolgen des jeweiligen Szenarios 1,2,3,4 einen Toleranzbereich 8, insbesondere von wenigstens 5%, bevorzugt wenigstens 10%, der Durchführungsdauer der Handlungsabfolgen des jeweiligen Szenarios 1,2,3,4 berücksichtigt. Szenarien 1,2,3,4 mit Entscheidungszeiträumen 6 und Toleranzbereichen 8 sind beispielhaft in Fig. 1 dargestellt. Durch die Berücksichtigung eines Toleranzbereichs 8 können kleine Fehler wie beispielsweise ein kurzfristig klemmender Hebel, eine falsche Bedienhandlung oder das nicht sofortige Erreichen einer bestimmten

Betriebsperson mittels eines Telefons behoben werden.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Toleranzbereich 8 bereits bei der

Berechnung des Durchführungszeitraumes berücksichtigt wird.

Es kann weiters alternativ vorgesehen sein, dass der Toleranzbereich 8 die Zeitdauer konkreter Bedienhandlungen für das jeweilige Szenario 1,2,3,4, beispielsweise das Betätigen einer Taste und/oder eine telefonische Verständigung

eines Triebfahrzeugführers, berücksichtigt.

Weiters kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Zustandsdaten in periodischen Zeitabständen von Sensoren ermittelte und/oder von dem Bedienpersonal erhaltene Daten sind. Hierzu können die Zustandsdaten bevorzugt in periodischen Zeitabständen von den Sensoren ermittelt und an die Leitstelle gesendet werden,

wo sie von der Software analysiert werden.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Sensordaten in unregelmäßigen

Zeitabständen und/oder ereignisgesteuert ermittelt werden.

Die Zustandsdaten müssen für die vorliegende Erfindung keine Daten nach SIL4

(Safety Integrity Level 4) sein.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Zustandsdaten von dem Bedienpersonal erhaltene Daten sind. Dies betrifft insbesondere jene Daten, welche in der Regel nicht durch Sensoren ermittelt werden, beispielsweise Ereignisse bei Baustellen oder Arbeiten an der Gleisanlage oder umgestürzte Bäume. Sofern dem Bedienpersonal ein Gebrechen oder eine Fehlfunktion bekannt wird, welche nicht von Sensoren detektiert wird, kann sie diese der wenigstens einen verantwortlichen Person melden, wobei dieses Gebrechen oder die Fehlfunktion bevorzugt in die Software eingebbar ist und von dieser bei der Erstellung der Szenarien 1,2,3,4 mit

den jeweiligen Handlungsabfolgen berücksichtigt wird.

Es kann vorgesehen sein, dass Szenarien 1,2,3,4, bei welchen der Entscheidungszeitraum 6 bereits überschritten ist, ausgeblendet oder zumindest ausgegraut werden. Hierdurch wird die Auswahl eines verbleibenden Szenarios

1,2,3,4 für die wenigstens eine verantwortliche Person vereinfacht.

Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine verantwortliche Person die automatische Auswahl des Notszenarios aufheben und ein anderes Szenario 1,2,3,4 auswählen kann. Dies kann beispielsweise dann nützlich sein, wenn das Notszenario das Abbremsen eines Zuges mit dem Ziel des Stehenbleibens des Zuges einleitet, jedoch ein anderes Szenario 1,2,3,4 praktikabler bzw. zweckmäßiger ist, wobei bei diesem anderen Szenario 1,2,3,4 der Entscheidungszeitraum 6 noch aufrecht und

somit der Endzeitpunkt des Entscheidungszeitraumes 6 noch nicht erreicht ist.

Es kann auch bevorzugt vorgesehen sein, dass die wenigstens eine verantwortliche Person die Handlungen bzw. Handlungsabfolgen der Szenarien 1,2,3,4 ändern kann. Hierdurch wird sichergestellt, dass die verantwortliche Person auf die Szenarien

1,2,3,4 Einfluss nehmen kann und Verbesserungen erwirken kann.

In der Fig. 1 ist vereinfachte Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform von vier nach dem Risikowert 5 gereihten Szenarien 1,2,3,4 mit einer Anzeige des jeweiligen Entscheidungszeitraumes und Toleranzbereiches beispielhaft dargestellt. Der Buchstabe t in den Figuren bezeichnet hierbei, dass es sich um eine Zeitachse handelt. Beispielsweise kann das erste Szenario 1 ein Szenario sein, welches nicht automatisch, sondern nur mit Hilfe der wenigstens einen verantwortlichen Person und/oder einem weiteren Betriebspersonal ausführbar ist. Die Szenarien 2 und 4 können beispielsweise automatisiert ausführbare Szenarien sein. Zur besseren Sichtbarkeit der automatisiert ausführbaren Szenarien 2,4 können diese beispielsweise eingefärbt sein, eine strichlierte Umrandung aufweisen oder anderweitig hervorgehoben werden. Das Szenario 3 kann wiederum ein

Szenario sein, welches eine manuelle Tätigkeit einer Person erfordert.

Sofern der Entscheidungszeitraum 6 des Szenarios 2 verstrichen und somit ein Endzeitpunkt dieses Szenarios 2 ohne eine Eingabe bzw. Auswahl einer verantwortlichen Person erreicht ist, wird das Szenario 2 automatisch ausgeführt, da es das automatisiert durchführbare Szenario mit dem geringsten Risikowert 5 und somit das Notszenario ist. In diesem Fall wurde für das Szenario 2 von der Software ein in diesem Fall fiktiver Risikowert von 1.8 ermittelt. Für das in diesem Fall andere automatisch durchführbare Szenario 4 wurde hingegen lediglich der

fiktive Risikowert von 2.9 ermittelt.

Bevorzugt kann, wie bereits obenstehend vorgeschlagen, vorgesehen sein, dass die wenigstens eine verantwortliche Person die automatische Auswahl des Notszenarios aufheben und ein anderes Szenario 1,4 auswählen kann. Da der Entscheidungszeitraum 6 des Szenarios 3 kürzer als jener des Szenarios 2 ist, ist dieser bereits verstrichen und das Szenario 3 steht nicht mehr zur Auswahl bereit. Es verbleiben das Szenario 1, welches manuelle Tätigkeiten von wenigstens einer Person erfordert und das automatisch durchführbare Szenario 4. Das Szenario 1 kann noch bis zu dem Endzeitpunkt des Entscheidungszeitraumes 6 dieses Szenarios 1 von der verantwortlichen Person ausgewählt und in Folge dessen die Handlungsabfolgen dieses Szenarios 1 durchgeführt werden. Sofern keine Auswahl durch die verantwortliche Person erfolgt, wird bevorzugt das Szenario 4 ausgewählt, da dieses einen längeren Entscheidungszeitraum 6 als das Szenario 1 aufweist und es durch den zeitlichen Ablauf des Szenarios 2 das verbleibende automatisch durchführbare Szenario mit dem geringsten Risikowert und demnach

das Notszenario ist.

Beispielsweise kann das Szenario 2 lauten „Umstellen von Weichen P1 und P22, um Zug 36240 auf Gleis 304 umzuleiten, Kollision mit dortiger Wagengruppe“. Bei Auswahl des Szenarios 2 werden bevorzugt alle passierten Weichen und Feldelemente auf dem Gleisbild hervorgehoben sowie der Ort der erwarteten Kollision markiert. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das erwartete

Schadensausmaß dargestellt wird.

Nachfolgend werden Grundsätze für das Verständnis und die Auslegung

gegenständlicher Offenbarung angeführt.

Merkmale werden üblicherweise mit einem unbestimmten Artikel „ein, eine, eines, einer“ eingeführt. Sofern es sich aus dem Kontext nicht anders ergibt, ist daher

„ein, eine, eines, einer“ nicht als Zahlwort zu verstehen.

Claims (12)

18 PATENTANSPRÜCHE

1. Computerimplementiertes Verfahren zur Unfallreduktion im Schienenverkehr, umfassend die Schritte A bis F,

wobei A) Zustandsdaten von einem Schienennetz und Schienenverkehr von

einer Software erfasst werden,

B) die Software bei der Detektion eines Gefährdungsereignisses für den Schienenverkehr anhand der Zustandsdaten mehrere Szenarien (1,2,3,4) mit jeweils definierten Handlungsabfolgen in Reaktion auf das Gefährdungsereignis erstellt, wobei zumindest eines der Szenarien

(1,2,3,4) automatisiert durchführbar ist,

C) die Software für jedes Szenario (1,2,3,4) einen Risikowert (5) und einen Entscheidungszeitraum (6) ermittelt, wobei der Entscheidungszeitraum (6) die Durchführungsdauer (7) der

Handlungsabfolgen des jeweiligen Szenarios (1,2,3,4) berücksichtigt,

D) die Software die Szenarien (1,2,3,4) zumindest nach den ermittelten Risikowerten (5) reiht und die gereihten Szenarien (1,2,3,4) mit den jeweiligen Entscheidungszeiträumen (6) wenigstens einer verantwortlichen Person graphisch angezeigt und zur Auswahl angeboten

werden,

E) die Software ein Notszenario bestimmt, welches das automatisiert

durchführbare Szenario mit dem geringsten Risikowert (5) ist,

F) die Software die Durchführung des Notszenarios bewirkt, wenn bis zu dem Ende des Entscheidungszeitraumes (6) des Notszenarios kein

anderes Szenario (1,2,3,4) von der verantwortlichen Person ausgewählt

wurde.

2. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Szenarien (1,2,3,4) unter Berücksichtigung möglicher

Handlungsoptionen eines Betriebspersonals erstellt werden.

3. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Software zur Bestimmung der Risikowerte ein dynamisches Risikomodell verwendet, welches die Auswirkung der Szenarien

(1,2,3,4) hinsichtlich spezifischer Risikofaktoren analysiert.

4. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifischen Risikofaktoren ein Risiko für die Umwelt

und/oder einen Nutzen und/oder eine Erfolgswahrscheinlichkeit berücksichtigen.

5. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifischen Risikofaktoren ein Risiko für Personen in wenigstens einem Zug und für Personen außerhalb des wenigstens einen Zuges, insbesondere Personen in Gleisnähe an Bahnsteigen oder Baustellen,

berücksichtigen.

6. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dynamische Risikomodell bei einer Änderung des Gefährdungsereignisses die Risikofaktoren neu bewertet und die Szenarieren (1,2,3,4) anpasst.

7. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Notszenario das automatische Bedienen von Feldementen und/oder eine Abbremsung von Zügen und/oder die Fernsteuerung

von Zügen umfasst.

8. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswahl eines Szenarios (1,2,3,4) durch die verantwortliche Person in einer graphischen Abbildung der Zugstrecke, insbesondere in einem Gleisbild, der Bereich des Gefährdungsereignisses sowie in

diesem Bereich oder benachbart dazu angeordnete Feldelemente hervorgehoben

werden.

9. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Entscheidungszeitraum derart ausgewählt ist, dass dieser zusätzlich zu der Durchführungsdauer der Handlungsabfolgen des jeweiligen Szenarios (1,2,3,4) einen Toleranzbereich (8), insbesondere von wenigstens 5%, bevorzugt wenigstens 10%, der Durchführungsdauer der

Handlungsabfolgen des jeweiligen Szenarios (1,2,3,4) berücksichtigt.

10. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Handlungsabfolgen zumindest eines der

Szenarien 1,2,3,4 mehrere Züge betreffen.

11. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion des Gefährdungsereignisses durch

eine Gefährdungsereignismeldung erfolgt.

12. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion des Gefährdungsereignisses durch einen bei der Überwachung der Zustandsdaten ermittelten Wert erfolgt, welcher

höher als ein Grenzwert ist.