CH616626A5 - Train safety device for railway systems - Google Patents

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CH616626A5
CH616626A5 CH641977A CH641977A CH616626A5 CH 616626 A5 CH616626 A5 CH 616626A5 CH 641977 A CH641977 A CH 641977A CH 641977 A CH641977 A CH 641977A CH 616626 A5 CH616626 A5 CH 616626A5
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CH
Switzerland
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vehicle
driving
speed
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Application number
CH641977A
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Friedrich Dipl Ing Baehker
Dietrich Stoeckmann
Original Assignee
Siemens Ag
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    • B61L3/02—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zugsicherungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei Eisenbahnanlagen ist es bekannt, von einer Steuerstelle aus auf die die Strecke befahrenden Fahrzeuge einzuwirken und deren Fahrverhalten zu beeinflussen. Hierbei unterscheidet man zwischen der punktförmigen Zugbeeinflussung und der linienförmigen Zugbeeinflussung. Bei der punktförmigen Zugbeeinflussung werden beim Passieren ortsfester Beeinflussungseinrichtungen sogenannte Leitpunktinformationen auf die vorüberlaufenden Fahrzeuge übermittelt, die auf den Fahrzeugen in Fahranweisungen umgesetzt werden; bei der Linienzugbeeinflussung bildet die Steuerstelle meist die Fahranweisungen selbst und übermittelt diese an die Fahrzeuge. Beide Systeme haben ihre Vor-und ihre Nachteile.
Es ist bereits vorgeschlagen worden (DT-PS 1 103 379), die Vorteile punkt- und linienförmig wirkender Systeme zu kombinieren; dies soll in der Weise geschehen, dass zuvor punktförmig an ein Fahrzeug übermittelte Leitpunktinformationen von der Steuerstelle aus bedarfsweise aufgehoben und durch aktuelle Fahranweisungen ersetzt werden können. Ein Fahrzeug, das aufgrund von punktförmig übermittelten Leitpunktinformationen seine Fahrgeschwindigkeit herabsetzt, darf beim Empfang einer beispielsweise über Funk übermittelten aktuellen Fahranweisung seine Fahrgeschwindigkeit wieder erhöhen oder zumindest mit konstanter Fahrgeschwindigkeit weiter vorrücken. Bei dieser bekannten Zugsicherungseinrichtung mit punkt- und linienförmiger Signalübertragung ist von Nachteil, dass von der Steuerstelle aus kein sicherungstechnischer Zugriff auf das Fahrzeug gegeben ist. Ist nämlich beispielsweise durch die punktförmige Zugbeeinflussung auf dem Fahrzeug ein Bremsvorgang ausgelöst worden, der zu einem späteren Zeitpunkt durch eine aktuelle Fahranweisung aufgehoben wird, kann es durchaus notwendig werden, zu einem noch späteren Zeitpunkt erneut eine Bremsung, ggf. sogar eine Schnellbremsung vorzunehmen. Kommt dann aber die Verbindung zwischen Steuerstelle und Fahrzeug aus irgendeinem Grunde nicht zustande, so rückt das Fahrzeug mit einer viel zu hohen Fahrgeschwindigkeit auf einen Gefahrenpunkt vor.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zugsicherungseinrichtung für Bahnanlagen mit punkt- und linienförmiger Signalübertragung zwischen Strecke und Fahrzeug anzugeben, bei der die Fahrzeuge bedarfsweise aus der punktförmigen in die linienförmige Datenübertragung einer Steuerstelle aufgenommen werden können und bei der das Zustandekommen und der Fortbestand der linienförmigen Verbindung Steuerstelle — Fahrzeug laufend geprüft wird.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass das Fahrzeug nach Empfang einer punktförmig übertragenen Orts- und/oder Leitpunktinformation von einer Steuerstelle die Übermittlung aktueller Fahranweisungen über die Linienzugbeeinflussung anfordert und dass das Fahrzeug beim NichtZustandekommen der linienförmigen Datenübertragung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne oder einer vorgegebenen Fahrstrecke sowie beim Ausbleiben der nächsten Fahranweisung innerhalb dieser Zeitspanne bzw. Fahrstrecke mit der Verminderung seiner Fahrgeschwindigkeit nach einem vorgegebenen Fahrprogramm beginnt.
Die vorgegebene Zeitspanne, in der die aktuellen Fahranweisungen empfangen werden müssen damit nicht nach dem vorgegebenen Fahrprogramm gefahren werden muss, kann fest vorgegeben sein oder auf den Fahrzeugen ermittelt werden. Sie kann auch ortsabhängig vorgegeben werden, indem die Anerkennung der aktuellen Fahranweisungen davon abhängig gemacht ist, dass sie vor dem Passieren aufeinanderfolgender Beeinflussungseinrichtungen er5
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neuert werden. Das vorgegebene Fahrprogramm kann die Haltbremsung oder ein Fahren nach gespeicherten Leitpunktinformationen beinhalten.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt verschiedene für die Fahrzeugsteuerung wichtige Geschwindigkeits-Weg-Dia-gramme,
die Fig. 2 und 3 zeigen Ausschnitte hieraus zur Berechnung maximal zulässiger Folgezeiten für Fahranweisungen und die Fig. 4 zeigt Geschwindigkeits-Weg-Diagramme, die bei ortsabhängiger Vorgabe der maximal zulässigen Folgezeiten für Fahranweisungen von Bedeutung sind.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Streckenausschnitt mit einem Hauptsignal S, einem zugehörigen Vorsignal S1 und einer sich an das Hauptsignal anschliessenden Schutzstrecke a. Es ist angenommen, dass ein die Strecke befahrendes Fahrzeug beim Passieren des Vorsignals S1 durch eine dort angeordnete Beeinflussungseinrichtung P Leitpunktinformationen zur Zielbremsung am Hauptsignal S empfängt. Diese Leitpunktinformationen beinhalten die am Zielort zulässige Zielgeschwindigkeit, im vorliegenden Beispiel die Zielgeschwindigkeit O, die minimale Entfernung zwischen Beeinflussungseinrichtung P und Hauptsignal S sowie die ggf. zu berücksichtigenden Streckenneigungen. Aufgrund dieser und eventueller weiterer Angaben ermittelt das Fahrzeug die an jedem Fahrort zwischen der Beeinflussungseinrichtung P und dem Hauptsignal S zulässige Soll-Geschwindigkeit Vs, die wesentlich abhängig ist von der dem Fahrzeug eigenen Bremsverzögerung z.
Über dem dargestellten Streckenausschnitt ist die so ermittelte Soll-Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufgetragen. Des weiteren ist die Überwachungsgeschwindigkeit Vu aufgetragen. Die Überwachungsgeschwindigkeit stellt diejenige Geschwindigkeit dar, die am jeweiligen Fahrort nicht überschritten werden darf, wenn das Fahrzeug vor dem tatsächlichen Gefahrenpunkt auf die dort zulässige Zielgeschwindigkeit gerade noch abgebremst werden soll. Der tatsächliche Gefahrenpunkt liegt am Ende der sich an den Haltepunkt anschliessenden Schutzstrecke a. In der Zeichnung ist angenommen, dass der Überwachungsgeschwindigkeit Vu die gleiche Verzögerung z zu eigen ist wie der Soll-Ge-schwindigkeit Vs.
Beim Passieren der Beeinflussungseinrichtung P fordert ein die Strecke befahrendes Fahrzeug von einer nicht dargestellten Steuerstelle aktuelle Fahranweisungen an, welche entweder die punktförmig übermittelten Leitpunktinformationen bestätigen oder ersetzen können. Die Anforderung kann dabei über zwischen Beeinflussungseinrichtung und Steuerstelle bestehende Übertragungskanäle oder über Übertragungskanäle zwischen Fahrzeug und Steuerstelle abgesetzt werden. Im letztgenannten Fall kann das Fahrzeug sich beispielsweise mit seiner Zugnummer und/oder einem übermittelten Fahrortkennzeichen bei der Steuerstelle melden; die Steuerstelle ihrerseits übermittelt dem Fahrzeug die ihm zugedachten Fahranweisungen per Zugnummer und/ oder Ortskennzeichen.
Damit das Fahrzeug rechtzeitig vor dem Gefahrenpunkt zum Stehen gebracht werden kann wenn dies erforderlich sein sollte, müssen ihm die aktuellen Fahranweisungen spätestens dann übermittelt worden sein, wenn seine Fahrgeschwindigkeit Vf an einem beliebigen Fahrort ebenso gross ist wie die dort zulässige Überwachungsgeschwindigkeit Vu. Für ein die Beeinflussungseinrichtung P mit der dort zulässigen Soll-Geschwindigkeit Vs passierendes, leicht beschleunigendes Fahrzeug möge dies der Fahrort y sein. Hat es bis zum Passieren dieses Fahrortes von der Steuerstelle
über die Linienzugbeeinflussung aktuelle Fahranweisungen empfangen, die die übermittelten Leitpunktinformationen gegenstandslos machen, darf es beispielsweise weiter bis auf eine durch die Fahranweisungen vorgegebene Geschwindigkeit beschleunigen. Hat das Fahrzeug bis zum Passieren des Fahrortes y keine die Leitpunktinformationen ersetzenden aktuellen Fahranweisungen empfangen, beispielsweise weil das Signal S auf HALT steht oder weil die Verbindung Steuerstelle-Fahrzeug nicht zustande kommt, wird auf dem Fahrzeug fortan nach einem vorgegebenen Fahrprogramm gefahren.
Dieses vorgegebene Fahrprogramm kann beispielsweise die Haltbremsung des Fahrzeugs bedingen. Wenn 'die durch die Linienzugbeeinflussung übermittelbaren Fahranweisungen in jedem Fall eine mindestens gleichgrosse Fahrgeschwindigkeit vorschreiben wie die Leitpunktinformationen, ist es auch möglich, dass die vorgegebenen Fahrprogramme durch die vom Fahrzeug gespeicherte Leitpunktinformation mit der am jeweiligen Fahrort grössten Fahrteinschränkung gegeben ist.
Nach der Erfindung soll die Anerkennung der aktuellen Fahranweisungen nur dann von Dauer sein, wenn sichergestellt ist, dass das Fahrzeug von der Steuerstelle aus jederzeit zur Einleitung eines Bremsvorganges ansprechbar ist. Um dies zu gewährleisten, übermittelt die Steuerstelle die aktuellen Fahranweisungen dem Fahrzeug über die Linienzugbeeinflussung zyklisch und das Fahrzeug anerkennt jede aktuelle Fahranweisung nur für eine vorgegebene Zeitspanne oder eine vorgegebene Fahrstrasse. Beim Ausbleiben der nächsten aktuellen Fahranweisung greift das Fahrzeug auf das vorgegebene Fahrprogramm zurück. Störungen im Übertragungsweg zwischen Steuerstelle und Fahrzeug wirken sich durch Rückgriff auf dieses Fahrprogramm stets zur sicheren Seite hin aus, weil dieses die am jeweiligen Fahrort geringere Fahrgeschwindigkeit vorgibt.
Die Dauer der Anerkennung einer aktuellen Fahranweisung auf dem Fahrzeug kann konstant sein; dies bedingt den geringsten Aufwand an Schaltmitteln zum Feststellen der zyklischen Übermittlung von Fahranweisungen durch eine Steuerstelle. Es ist aber auch möglich, die Zykluszeit für die Anerkennung einer aktuellen Fahranweisung von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, von der Überwachungsgeschwindigkeit und vom tatsächlichen Fahrverhalten des Fahrzeugs abhängig zu machen. Dabei ist die Zykluszeit so zu wählen, dass sie bei hoher Fahrgeschwindigkeit und Beschleunigung verringert und bei niedriger Fahrgeschwindigkeit und Verzögerung vergrössert wird.
Im nachfolgenden ist anhand der Fig. 2 und 3 die maximal zulässige Zykluszeit in Abhängigkeit vom tatsächlichen Fahrverhalten des Fahrzeugs abgeleitet. Hierzu wird davon ausgegangen, dass das Fahrzeug beim Empfang einer aktuellen Fahranweisung die an seinem jeweiligen Fahrort zulässige Soll-Geschwindigkeit gerade erreicht und dass die nächste aktuelle Fahranweisung so rechtzeitig empfangen wird, dass das Fahrzeug vor dem Gefahrenpunkt noch zum Stillstand kommen kann. Der spätestmögliche Zeitpunkt hierzu ist der Zeitpunkt, an dem das Fahrzeug seine Fahrgeschwindigkeit der Prüfgeschwindigkeit angepasst hat.
In Fig. 2 ist angenommen, dass das Fahrzeug mit der Verzögerung b abbremst und die Soll-Geschwindigkeitskurve Vs (z) bei der Geschwindigkeit Vx schneidet; die Über-wachungs-Geschwindigkeitskurve Vu (z) schneidet das Fahrzeug bei der Geschwindigkeit Vz. Vereinfachend ist angenommen, dass der Soll- und der Überwachungs-Geschwindigkeit die gleiche Bremsverzögerung z zugrundeliegt. Dann gelten:
a) Vx2 — Vz2 = 2zx b) Vx2 - Vz2 = 2b (a+x)
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und
Vx - Vz c) b =
tz
Aus c) ergibt sich durch Umstellen
Vx-Vz d) tz =
b
Vz ersetzt nach Gleichung b) führt zu
Vx - i/Vx2 - 2b (a+x)
e) tz = g
Die Grösse x ergibt sich dabei durch Gleichsetzen von a) und b) zu ab f) x = hieraus folgt z — b
2b.a.z
In Fig. 3 ist angenommen, dass das Fahrzeug mindestens nach dem Durchbrechen der Soll-Geschwindigkeitskurve Vs (z) beschleunigt. Es gelten:
h) Vz2 — Vx2 = 2z (a—x)
i) Vz2 — Vx2 = 2bx und
Vz-Vx j) b =
tz
Auf j) ergibt sich durch Umstellen
Vz-Vx k) tz =
b
Vz ersetzt nach Gleichung i) führt zu l/2 bx + Vx2 — Vx j) tz = JL
Die Grösse x ergibt sich dabei durch Gleichsetzen von h) und i) zu a.z m) x = hieraus folgt b + z
/Vx2 + 2b(ïïfe) - Vx n) tz = g
Würde das Fahrzeug die Soll-Geschwindigkeitskurve Vs (z) mit konstanter Fahrgeschwindigkeit durchbrechen, so ergäbe sich a
tz =
Vx
Es zeigt sich, dass die Zykluszeit tz um so kürzer ist, je grösser die Eigenbeschleunigung eines Fahrzeugs ist. Die gleichen Überlegungen gelten auch für den Fall, dass die Anerkennung aktueller Fahranweisungen davon abhängig gemacht wird, dass diese zwischen dem Passieren aufeinanderfolgender Beeinflussungsemrichtungen stets erneut empfangen werden. Hier ist der Abstand der Beeinflussungseinrichtungen um so enger zu wählen, je höher die zulässige Soll-Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die zulässige Überwachungsgeschwindigkeit, deren Verzögerung und die maximal mögliche Beschleunigung des Fahrzeugs ist.
Zur Veranschaulichung dieser Zusammenhänge sei nachfolgend ein Ausführungsbeispiel erläutert, das in Fig. 4 dargestellt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel fordern die die Strecke befahrenden Fahrzeuge von der Steuerstelle jedesmal dann aktuelle Fahranweisungen an, wenn sie eine ortsfeste Beeinflussungsrichtung passieren. Diese Beeinflussungseinrichtung übermittelt dem Fahrzeug ein Ortskennzeichen, mit dem sich das Fahrzeug bei der Steuerstelle meldet und mit der die Steuerstelle das Fahrzeug anspricht. Empfängt ein Fahrzeug die angeforderten Fahranweisungen bevor es die folgende Streckeneinrichtung passiert, so werden die Anweisungen anerkannt, andernfalls wird nach dem vorgegebenen Fahrprogramm gefahren. Beim Passieren der folgenden Streckeneinrichtung werden dann erneut Fahranweisungen angefordert und das Empfangen dieser Fahranweisungen vor dem Passieren der folgenden Streckeneinrichtung wird ebenfalls überwacht. Soll beim Ausbleiben aktueller Fahranweisungen nach Leitpunktinformationen gefahren werden, so müssen diese zuvor übermittelt werden. Die Streckeneinrichtungen für die Übermittlung von Leitpunktinformationen können die gleichen sein, bei deren Passieren die Fahrzeuge Fahranweisungen von der Steuerstelle abrufen. Es können hierfür aber auch gesonderte Beeinflussungseinrichtungen vorgesehen sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist angenommen, dass ein Fahrzeug beim Passieren einer ersten Strek-keneinrichtung PI die Soll-Geschwindigkeitskurve Vs (z) gerade durchbricht und mit maximaler Beschleunigung b seine Fahrgeschwindigkeit Vf 1 erhöht. Es ist nun dafür Sorge zu tragen, dass das Fahrzeug im Bedarfsfall so rechtzeitig abgebremst wird, dass es vor dem Gefahrenpunkt zum Stillstand kommt. Der Bremseinsatzpunkt ist damit derjenige Fahrort, der durch das Schneiden der Überwachungs-Geschwindigkeitskurve Vu (z) mit der Fahrgeschwindigkeitskurve Vfl gegeben ist. Ist bis zum Passieren dieses Fahrortes eine aktuelle Fahranweisung empfangen worden, die ein Abbremsen auf den Gefahrenpunkt nicht mehr erforderlich macht, so kann das Fahrzeug weiter beschleunigen bzw. mit einer durch die Fahranweisung bestimmten Fahrgeschwindigkeit weiter vorrücken.
Sind dagegen keine aktuellen Fahranweisungen übermittelt worden, so muss das Fahrzeug im Schnittpunkt der vorerwähnten Geschwindigkeitskurven zwangsgebremst werden. Dieser Bremsbefehl wird durch die dem Schnittpunkt zugeordnete Streckeneinrichtung P2 aktiviert, die im Zusammenwirken mit der zuvor passierten Streckeneinrichtung PI auf dem Fahrzeug ein Kennzeichen zur Zwangsbremsung auslöst.
Werden durch die aktuellen Fahranweisungen Fahrgeschwindigkeiten vorgeschrieben, die mindestens ebenso gross sind wie die durch Leitpunktinformationen vorgeschriebenen Fahrgeschwindigkeiten und soll im Störungsfall nach diesen Leitpunktinformationen gefahren werden, dann sind diese für die Fahrzeuge erst dann von Bedeutung, wenn die Fahrzeuge mit ihrer Fahrgeschwindigkeit in den Bereich der Soll-Geschwindigkeit gelangen. Dies bedeutet,
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dass ein Fahrzeug mit der Geschwindigkeit Vf2 oder Vf3 seine Fahrt nach dem Passieren der Beeinflussungseinrichtung PI und P2 und bzw. P3 selbst dann fortsetzen darf,
wenn es keine aktuellen Fahranweisungen erhält. Erst dann, wenn das Fahrzeug die Soll-Geschwindigkeitskurve durchbrochen und vor dem Passieren der folgenden Beeinflussungseinrichtung keine aktuellen Fahranweisungen empfangen hat, muss die Zwangsbremsung veranlasst werden. Die weiteren Beeinflussungseinrichtungen P3 bzw. P5 dienen ebenfalls der zyklischen Anforderung weiterer aktueller Fahranweisungen für die Fahrzeuge.
Die Erfindung beschränkt sich nicht darauf, dass die Fahrzeuge nur kurz vor Signalen in die linienförmige Da-5 tenübertragung einer Steuerstelle aufgenommen werden. Diese Aufnahme kann zweckmässigerweise überall dort erfolgen, wo mit möglichen Geschwindigkeitsbeschränkungen zu rechnen ist, beispielsweise bei Langsamfahrstellen oder Rotten.
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1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

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1. Zugsicherungseinrichtung für Bahnanlagen mit punkt-und linienförmiger Signalübertragung zwischen Strecke und Fahrzeug zum Übermitteln von Orts- und/oder Leitpunktinformationen und Fahranweisungen von einer Steuerstelle aus an ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug nach Empfang einer punktförmig übetragenen Orts- und/oder Leitpunktinformation von einer Steuerstelle die Übermittlung aktueller Fahranweisungen über die Linienzugbeeinflussung anfordert und dass das Fahrzeug beim NichtZustandekommen der linienförmigen Datenübertragung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne oder einer vorgegebenen Fahrstrecke sowie beim Ausbleiben der nächsten Fahranweisung innerhalb dieser Zeitspanne bzw. Fahrstrecke mit der Verminderung seiner Fahrgeschwindigkeit nach einem vorgegebenen Fahrprogramm beginnt.
2. Zugsicherungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Fahrprogramm die Haltbremsung des Fahrzeugs bedingt.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Zugsicherungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Fahrprogramm durch die dem Fahrzeug zuvor übermittelte Leitpunktinformation mit der am jeweiligen Fahrort grössten Fahrteinschränkung gegeben ist.
4. Zugsicherungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Beeinflussungseinrichtung eine Kennung an die vorüberlaufenden Fahrzeuge übermittelt, mit der sich die Fahrzeuge bei der Steuerstelle melden und mit der die Steuerstelle aktuelle Fahranweisungen an die Fahrzeuge absetzt.
5. Zugsicherungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Fahrzeug die maximale Dauer der Anerkennung einer aktuellen Fahranweisung abhängig gemacht ist von der am letzten Empfangsort dieser Fahranweisung zulässigen Soll-Geschwindigkeit (Vs) des Fahrzeugs, der dort zulässigen Überwachungsgeschwindigkeit (Vu), bei deren Überschreiten eine Schnellbremsung des Fahrzeugs erfolgt, deren Verzögerung (z) und dem tatsächlichen Fahrverhalten des Fahrzeugs.
6. Zugsicherungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Fahrzeug die maximale Dauer der Anerkennung einer aktuellen Fahranweisung in Abhängigkeit vom tatsächlichen Fahrverhalten des Fahrzeugs seit Empfang der letzten Fahranweisung bei Beibehaltung der zu diesem Zeitpunkt zulässigen Sollgeschwindigkeit durch die Formel a
tz =
Vx bei Verzögerung durch die Formel
/ „ 2a.z.b Vx—-[/Vx*——b tz= _
und bei Beschleunigung durch die Formel
/ b.a.z yVx2 + 2 ^ -Vx tz= - .
bestimmt ist, worin tz die Zeitdauer, Vx die Soll-Geschwindigkeit am letzten Empfangsort, z die Verzögerung von Soll-und Überwachungsgeschwindigkeit, b die tatsächliche Verzögerung bzw. die Beschleunigung des Fahrzeugs und a der Fusspunktabstand zwischen Zielgeschwindigkeit und Überwachungsgeschwindigkeit sind.
CH641977A 1976-09-28 1977-05-25 Train safety device for railway systems CH616626A5 (en)

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