Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung von Kennlinien zur Kontrolle der Geschwindigkeit eines Eisenbahnzuges, wobei diese Geschwindigkeit bisweilen auch negativ sein kann, dies bei einem Bremsvorgang, dann wird folgerichtig von einer Bremskennlinie gesprochen. Ausserdem betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines derartigen Verfahrens sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens. Anwendung findet diese Erfindung insbesondere im Bereich von Zügen mit Hochgeschwindigkeitsattributen,
Stand der Technik
[0002] Im Bereich der Steuerung und Kontrolle von Hochgeschwindigkeitszügen werden hohe Anforderungen an die Sicherheit und an die Einhaltung von nationalen Vorschriften gestellt. Insbesondere bei Hochgeschwindigkeitszügen, welche bei ihrer Fahrt durch unterschiedliche Länder fahren und dabei auch jeweils länderspezifische Vorschriften zu beachten haben, ist es einerseits notwendig, diese länderspezifischen Vorschriften so stark wie möglich zu vereinheitlichen, es lässt sich aber nicht vermeiden, andererseits ausserdem einen hohen Grad an Automatisierung vorzusehen, denn bei Reisegeschwindigkeiten im Bereich von 300 km/h und bei den üblicherweise schwierigen und unterschiedlichen Verhältnissen kann ansonsten ein zielgerechtes Abbremsen dieser grossen Massen nicht mehr gewährleistet werden.
Entsprechend werden Kennlinien für die Bremsvorgänge durch Computer auf dem Zug entweder on the flight ausgerechnet oder bereits vorab in entsprechenden Profilen definiert und zur Verfügung gestellt.
Darstellung der Erfindung
[0003] Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Berechnung von Kennlinien zur Kontrolle der Geschwindigkeit eines Eisenbahnzuges zur Verfügung zu stellen.
[0004] Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, dass eine Sequenz von wenigstens drei unterschiedlichen Kennlinien berechnet wird, von welchen jene bei niedrigster Geschwindigkeit das erlaubte Geschwindigkeitsprofil vorgibt, und jene bei höchster Geschwindigkeit das Profil für Notfallbremsintervention, sowie dazwischen wenigstens ein Geschwindigkeitsprofil berechnet wird, welches zwecks Auslösung von Warnmeldungen an den Zugführer vorgesehen ist
[0005] Der Kern der Erfindung besteht somit darin, durch eine Sequenz von unterschiedlichen Kennlinien eine möglichst strukturierte und hohe Sicherheit gewährleistende Beeinflussung insbesondere des Bremsverhaltens des Zuges sicherzustellen.
[0006] Eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung in folgenden Schritten erfolgt:
<tb>(a)<sep>zunächst werden die Profile der Maximalgeschwindigkeit (CS, ceiling speed) für die wenigstens 3, bevorzugt 4 Kennlinien bestimmt, wobei von einem restriktivsten Geschwindigkeitsprofil (MRSP) ausgegangen wird;
<tb>(b)<sep>anschliessend werden die Kennlinien (EBI, SBI, W und P-Kennlinien) berechnet, wobei insbesondere bevorzugt von einem Traktionsmodell, einem Bremsmodell, einem Modell der rotierenden Massen, Gradientenprofilen und von bestimmten Faktoren der Adhäsion der Schienen ausgegangen wird.
<tb>(c)<sep>dann werden diese Bremskennlinien abgeschnitten, um die Werte der Kennlinien der Maximalgeschwindigkeit zu den Kennlinien (EBI, SBI W und P-Kennlinien) zu erhalten, für jeden Fall, wo der Wert "Bremsen auf Zielwert < > 0" ist;
<tb>(d)<sep>alternativ werden diese Bremskennlinien abgeschnitten, um die Maximalgeschwindigkeitsprofile zu den Kennlinien (EBI, SBI, W und P-Kennlinien) zu erhalten für den Fall "Bremsen auf Zielwert = 0";
<tb>(e)<sep>für diesen letzten Fall (d) kann ausserdem eine Auslösegeschwindigkeit (RS) definiert werden, welche es dem Zugführer erlaubt, die Position des Endes der Geschwindigkeitskontrolle zu erreichen.
[0007] Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
[0008] Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung eines Verfahrens, wie es oben beschrieben wird, zum kontrollierten Abbremsen eines Eisenbahnzuges, insbesondere eines Hochgeschwindigkeitszuges, auf eine niedrigere Geschwindigkeit und/oder insbesondere auf Stillstand.
[0009] Ausserdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens, wie es oben beschrieben wird, umfassend eine zentrale Prozessoreinheit zur Berechnung, Speichermedien und erste Mittel zur Bestimmung der aktuellen Werte der Geschwindigkeit des Zugs sowie zweite Mittel zur Einwirkung auf Bremsmöglichkeiten des Zuges und gegebenenfalls zur Auslösung von Warnmeldungen für den Zugführer.
[0010] Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kurze Erläuterung der Figuren
[0011] Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>Beispiele von dynamischen Geschwindigkeitsprofilen;
<tb>Fig. 2<sep>a) und b) schematische Darstellung, wie aus den MRSP-Werten Maximalgeschwindigkeitsprofile erhalten werden können, c) Darstellung der Verzögerung der Bremsauslösung;
<tb>Fig. 3<sep>Darstellung der Berechnung der maximalen Geschwindigkeit CS für die Servicebremsintervention SBI;
<tb>Fig. 4<sep>a) Darstellung der Berechnung der Kennlinie für die Notfallbremsintervention EBI, b) Erzeugung der Notfallbremsintervention-Kennlinie aus der Notfallabbremskennlinie EBD;
<tb>Fig. 5<sep>Erzeugung der korrigierten Serviceabbremskennlinie SBD aus der Kennlinie der Notfallbremsintervention EBI;
<tb>Fig. 6<sep>Erzeugung der nominalen Serviceabbremskennlinie NSBD aus der Serviceabbremskennlinie SBD;
<tb>Fig. 7<sep>Erzeugung der Kennlinie für die Warngeschwindigkeit, W-Kennlinie, aus der ersten Bremsinterventionskennlinie FBI;
<tb>Fig. 8<sep>Erzeugung des erlaubten Geschwindigkeitsprofils, P-Kennlinie, aus der ersten Bremsinterventionskennlinie FBI;
<tb>Fig. 9<sep>Erzeugung der Notfallabbremskennlinie EBD im Bereich des Bremsvorgangs bis zur Zielgeschwindigkeit (BTS);
<tb>Fig. 10<sep>Abschneiden (clipping) der Kennlinien EBI, SBI, W und P;
<tb>Fig. 11<sep>Annäherungen der Kennlinien EBD und EBI an die überwachte Positionierung SL respektive Annäherung der Kennlinien SBD, SBI W und P an die Position des Endes der Geschwindigkeitskontrolle EOA;
<tb>Fig. 12<sep>Darstellung, wie die überwachte Positionierung SL relativ zur Position des Endes der Geschwindigkeitskontrolle EOA angeordnet ist bei einer Sichtweise im System des Zuges; und
<tb>Fig. 13<sep>Abschneiden (clipping) der Kennlinien in der Region der Auslösegeschwindigkeit RS.
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0012] Diese Schrift beschreibt die dynamischen Geschwindigkeitsprofile, welche dazu verwendet werden, die Geschwindigkeit des Zuges und seine Position zu überwachen, wenn der Betriebsmodus im vollen Überwachungsmodus (FS, full supervision mode) oder im Sichtmodus (OS, on sight mode) ist. Die Berechnung dieser dynamischen Geschwindigkeitsprofile berücksichtigt folgende Grössen: das restriktivste Geschwindigkeitsprofil (MRSP, most restricitve speed profile), die Geschwindigkeitskontrolle (MA, movement authority), Gradientenprofile, Profile zur Auslösungsgeschwindigkeit (RS-curves, release speed), das Vorhandensein von ungeeigneten Streckenabschnitten, Adhäsionsfaktoren sowie die Fähigkeit des Zuges, zu bremsen. Unter MA ist dabei eine autoritative vorgegebene Gestaltung der Geschwindigkeit in einem Streckenabschnitt zu verstehen.
Im Falle einer kooperativen Verkürzung der Geschwindigkeitskontrollen MA berechnet die vorgeschlagene Funktion auch dynamische Geschwindigkeitsprofile mit der neuen vorgeschlagenen Position des Endes der Geschwindigkeitskontrolle MA. Auch neue statische Geschwindigkeitsprofile und Gradientenprofile können gegebenenfalls berechnet werden. Diese Berechnungen dienen dazu, abzuschätzen, ob der Zug in der Lage ist, hinter dieser neuen Position ohne die Intervention von Bremsen anzuhalten.
[0013] Vier dynamische Geschwindigkeitsprofile werden ausgerechnet:
<tb>(a)<sep>das erlaubte Geschwindigkeitsprofil (P-Kennlinie), welches jene Geschwindigkeit des Zuges repräsentiert, welcher zu folgen der Zugführer angehalten ist
<tb>(b)<sep>das Profil für Notfallbremsintervention (EBI-Kennlinie), welches die Kennlinie darstellt, welche bei Überschreitung den Befehl der Notbremsung (EB, emergency brake) auslöst
<tb>(c)<sep>das Profil für Servicebremsintervention (SBI-Kennlinie nur berechnet, wenn die Servicebremsen effektiv genutzt werden), welches die Kennlinie darstellt, welche bei Überschreitung den Servicebremsbefehl (SB, Service brake) auslöst
<tb>(d)<sep>das Profil für die Warngeschwindigkeit (W-Kennlinie), welches die Kennlinie darstellt, welche bei Überschreitung eine Warnmeldung für den Zugführer auslöst, welche diesen anweist, den Zug abzubremsen.
[0014] Fig. 1 zeigt beispielhaft Darstellungen dieser verschiedenen Geschwindigkeitsprofile, wobei die Geschwindigkeit 1 als Funktion der Distanz 2 abgebildet ist. Dabei ist die Abfolge der einzelnen Kennlinien sichtbar, bei niedrigster Geschwindigkeit liegt die P-Kennlinie, anschliessend folgt zu höheren Geschwindigkeiten die W-Kennlinie, dann die SBI-Kennlinie und bei der maximalen Geschwindigkeit liegt die EBI-Kennlinie.
[0015] Zur Berechnung dieser einzelnen Kennlinien wird wie folgt und in der angegebenen Reihenfolge vorgegangen:
<tb>(a)<sep>zunächst werden die Profile der Maximalgeschwindigkeit (CS, ceiling speed) für die 4 Kennlinien bestimmt, wobei vom restriktivsten Geschwindigkeitsprofil MRSP ausgegangen wird.
<tb>(b)<sep>anschliessend werden die EBI, SBI, W und P-Kennlinien berechnet, wobei von einem Traktionsmodell (traction model), einem Bremsmodell (brake model), einem Modell der rotierenden Massen (rotating mass model), Gradientenprofilen und von bestimmten Faktoren der Adhäsion der Schienen ausgegangen wird.
<tb>(c)<sep>anschliessend werden diese Bremskennlinien abgeschnitten (clipping), um die Werte der Kennlinien der Maximalgeschwindigkeit MRSP zu den EBI, SBI W und P-Kennlinien zu erhalten, für jeden Fall, wo der Wert "Bremsen auf Zielwert < > 0" ist (d. h. für jenen Fall, wo die Zielgeschwindigkeit eine Grenze der Geschwindigkeitskontrolle (LOA, limit of movement authority) oder eine Geschwindigkeitsbeschränkung darstellt).
<tb>(d)<sep>alternativ werden diese Bremskennlinien abgeschnitten um die Maximalgeschwindigkeitsprofile MRSP zu den EBI, SBI, W und P-Kennlinien zu erhalten für den Fall "Bremsen auf Zielwert = 0" (d.h. für jenen Fall, wo die Zielgeschwindigkeit ein Ende der Geschwindigkeitskontrolle (EOA, end of movement authority) darstellt).
<tb>(e)<sep>für diesen letzten Fall (d) kann ausserdem eine Auslösegeschwindigkeit (RS, release speed) definiert werden, welche es dem Zugführer erlaubt, die Position des Endes der Geschwindigkeitskontrolle EOA zu erreichen.
Bestimmung der Profile der Maximalgeschwindigkeiten CS ausgehend von MRSP:
[0016] Der Verlauf des restriktivsten Geschwindigkeitsprofils MRSP soll dazu verwendet werden, um die entsprechenden Maximalgeschwindigkeiten CS dieser vier Geschwindigkeitskennlinien zu erhalten (vgl. dazu Fig. 2).
<tb>(a)<sep>die Maximalgeschwindigkeit CS zum erlaubten Geschwindigkeitsprofil (P-Kennlinie) soll den aktuellen Wert der MRSP annehmen
<tb>(b)<sep>die Maximalgeschwindigkeit CS für das Profil für die Notfallbremsintervention, EBI-Profil, soll den Wert der Maximalgeschwindigkeit CS zum erlaubten Geschwindigkeitsprofil P plus einen Wert DV_EBI (dieser Wert hängt vom aktuellen Wert der Maximalgeschwindigkeit CS von P ab, seine Berechnung wird weiter unten beschrieben) annehmen
<tb>(c)<sep>die Maximalgeschwindigkeit CS für das Profil für die Servicebremsintervention, SBI-Profil, soll den Wert der Maximalgeschwindigkeit CS zum erlaubten Geschwindigkeitsprofil P plus einen Wert DV_SBI (dieser Wert hängt vom aktuellen Wert der Maximalgeschwindigkeit CS von P ab, seine Berechnung wird weiter unten beschrieben) annehmen
<tb>(d)<sep>die Maximalgeschwindigkeit CS für das Profil für die Warngeschwindigkeit, W-Profil, soll den Mittelwert zwischen der ersten Bremsinterventionskennlinie, FBI-Profil, und dem Maximalwert zum erlaubten Geschwindigkeitsprofil (P-CS) annehmen (die erste Bremsinterventionskennlinie ist der Wert von SBI; oder der Wert von EBI, wenn keine Kennlinie zur SBI berechnet wurde).
[0017] Dieses Verfahren ist in Fig. 2dargestellt, wobei Fig. 2a) ein restriktivstes Geschwindigkeitsprofil MRSP darstellt, und Fig. 2b) entsprechende Werte der Maximalgeschwindigkeit CS für die vier betrachteten Kennlinien. Ausserdem sind die Werte der unterschiedlichen Versetzungen (DV, difference value) der einzelnen Kennlinien angegeben.
[0018] Unter einem Abschnitt mit Maximalgeschwindigkeit wird ein Abschnitt verstanden, in welchem die Geschwindigkeitsbegrenzung einen konstanten Wert besitzt.
[0019] Die Berechnung des Werts von DV_EBI geht aus von fixierten Werten (onboard_configuration_data).
[0020] Die Berechnung des Werts von DV_SBI findet nur statt, wenn tatsächlich eine Servicebremse benutzt werden kann (train_configuration_data).
[0021] Die Berechnung des Werts von DV_SBI erfolgt so, dass, wenn der Zug den resultierenden SBI-Maximalwert (SBI CS) erreicht, die Intervention der Servicebremse ausreicht, um den Zug daran zu hindern, den Maximalwert zum EBI zu erreichen. Dies impliziert, dass die Berechnung von DV_SBI folgendermassen geschehen sollte:
<tb>(a)<sep>wenn der Zug den Wert von SBI erreicht, wird die Servicebremse nicht sofort ausgelöst. Die Modellierung der Servicebremse soll so durchgeführt werden, dass die Servicebremse erst nach einer gewissen Verzögerung (delay_SB_applied: innerhalb service_brake_model) ausgelöst wird. Dies ist in Fig. 2c) schematisch dargestellt. Dargestellt ist dabei das Verhältnis der Bremsleistung 3 als Funktion der Zeit 4.
<tb>(b)<sep>Eine "worst case"-Annahme wird getroffen, dass der Zug bei seiner maximalen Beschleunigung läuft (A_max: innerhalb traction_model) während der ganzen Zeit, in welcher der Antrieb noch nicht unterbrochen ist (delay_cut_off: innerhalb traction model).
<tb>(c)<sep>ausserdem wird eine Beschleunigung des Zuges infolge des Gradienten der Schienen berücksichtigt (SSP_gradient_profile).
<tb>(d)<sep>infolge dieser beiden Beschleunigungen (b) und (c) wird angenommen, dass die Geschwindigkeit des Zuges bis zu einem Wert value = delay_cut_off * (A_max-gradient) zunehmend. Dies wird in Fig. 3 durch das Segment AB dargestellt.
<tb>(e)<sep>für eine sichere Abschätzung wird der niedrigste, bei der Maximalgeschwindigkeitsbetrachtung verwendete Gradientenwert angewendet.
<tb>(f)<sep>der Einfluss des Gradienten soll für die Wirkung der rotierenden Masse des Zuges kompensiert werden. Für den Gradienten bergauf gilt: Gradient/(100 + rotating_mass_model.max_rotating_mass_percentage). Für den Gradienten bergab gilt: Gradient/(100 + rotating_mass_model.min_rotating_mass_percentage).
[0022] Ist der Antrieb einmal unterbrochen, und wirkt die Servicebremse noch nicht (d.h. falls delay_SB_applied>delay_cut_off), so wird der Zug noch nicht abgebremst und entsprechend ist ab diesem Moment der Zug ausschliesslich der Gradientenbeschleunigung unterworfen. Wenn der Gradient negativ ist, wird dies zu einer Beschleunigung des Zuges führen (speed=-gradient * (delay_SB_applied -delay_cut_off). Dies wird durch das Segment BC in Fig. 3dargestellt.
[0023] Beim Punkt C von Fig. 3(delay_SB_Applied ist verstrichen) wird der Antrieb unterbrochen und die Servicebremse wird mit voller Bremsleistung eingesetzt, entsprechend sollte der Zug abgebremst werden.
[0024] Entsprechend sollte DV_SBI derart berechnet werden, dass in Fig. 3 die Punkte B und C nicht die EBI Maximalgeschwindigkeit (EBI CS) erreichen.
[0025] Eine weitere Einschränkung für die Berechnung von DV_SBI besteht darin, dass dieser Wert niemals niedriger sein sollte als der Wert von DB_EBI/2.
[0026] Es ist zu beachten, dass die Meldung "die Servicebremse steht nicht zur Verfügung "bedeutet, dass der entsprechende Zug nicht mit einer Servicebremse ausgestattet ist, oder dass der Zug mit einer Servicebremse ausgestattet ist, aber dass kein Interface zu dieser Servicebremse zur Verfügung steht für die an Bord befindliche Ausrüstung.
Ermittlung der vier Kennlinien EBI, SBI, W und P:
[0027] Die Bremsinterventionskennlinien (EBI-Kennlinie und SBI-Kennlinie) werden bestimmt, um den Bremsvorgang zu einem Zielwert (Zielgeschwindigkeit) zu überwachen.
[0028] Zu beachten ist, dass unter einer Zielgeschwindigkeit eine Geschwindigkeitsbeschränkung zu verstehen ist, welche niedriger liegt als der momentane Wert der Maximalgeschwindigkeit CS der P-Kennlinie.
Profil für Notfallbremsintervention (EBI-Kennlinie):
[0029] Die Berechnung der EBI-Kennlinie basiert auf einer Notfallabbremskennlinie, der EBD-Kennlinie. Diese Notfallabbremskennlinie (EBD, emergency brake deceleration) ist die angenommene Kennlinie, welche von der Spitze des Zuges bei voller Wirkung der Notfallbremse resultiert, wenn der Antrieb unterbrochen ist:
[0030] Die Notfallabbremskennlinie EBD wird auf Basis des Modells für die Notfallbremsung bestimmt (emergency_brake_model).
[0031] Für die Berechnung der Notfallabbremskennlinie werden zunächst die Koeffizienten der Abbremsung des Modells der Notfallbremse mit dem Adhäsionsfaktor der Schiene multipliziert (adhesion_factor: innerhalb additional_data).
[0032] Ausserdem werden für die Berechnung der Notfallabbremskennlinie die Gradientenprofile berücksichtigt (SSP_gradient_profile), wobei folgender iterativer Prozess verwendet wird, um einen sicheren mittleren Gradienten zu erhalten:
<tb>(g)<sep>zunächst wird der Wert des Gradienten der Zielposition berücksichtigt.
<tb>(h)<sep>dann wird, unter virtueller Bewegung zur minimalen sicheren Position des Zugsendes, jeder neu angetroffene Gradientenwert mit dem berücksichtigten verglichen.
<tb>(i)<sep>wenn der neu angetroffene Gradientenwert weniger einschränkend ist, wird der momentan berücksichtigte Wert unverändert behalten, und der iterative Prozess geht weiter zum nächsten angetroffenen Gradientenwert.
<tb>(j)<sep>wenn der neu angetroffene Gradientenwert einschränkender ist, wird der momentan berücksichtigte Wert durch einen neuen Gradientenwert ersetzt, wobei dieser neue Gradientenwert durch den Mittelwert des neu angetroffenen und des momentan berücksichtigten gebildet wird. Anschliessend geht der iterative Prozess weiter zum nächsten angetroffenen Gradientenwert.
<tb>(k)<sep>der Mittelwert soll gewichtet werden mit der Länge, auf welcher die Gradienten wirksam sind, das heisst:
neuer berücksichtigter Wert = [momentan berücksichtigter Wert * wirksame Länge + neu angetroffener Wert * wirksame Länge ]/[Summe der wirksamen Längen].
<tb>(l)<sep>am Ende des Prozesses, d. h. wenn die sichere Minimalposition des Zugsendes erreicht ist, verfügt der Prozess über den so genannten "sicheren mittleren Gradienten", der zur Bestimmung von EBD verwendet wird.
[0033] Die Notfallabbremskennlinie (EBD-Kennlinie) soll wie folgt berechnet werden
Y<2> = 2KX
wobei:
<tb>X<sep>= vom Zug überstrichene Distanz, ist = 0 wenn Y = 0 (vgl. Fig. 4a).
<tb>K<sep>= globale Abbremsung des Zuges (Bremsen und Gradienten)
= C + G * (sicherer mittlerer Gradient).
<tb>C<sep>= Abbremskapazität des Zuges (abgeleitet von den Koeffizienten der Abbremsung aus dem Model der Notfallbremsung, multipliziert mit dem Adhäsionsfaktor der Schiene wie oben bereits angegeben)
<tb>G<sep>= Erdbeschleunigung = 9.81 m/s<2>.
[0034] Dieses Verhalten ist in Fig. 4a) dargestellt, die Geschwindigkeit des Zuges Y (Bezugszeichen 5) ist dabei als Funktion der Distanz X (Bezugszeichen 1) dargestellt.
[0035] Ist der Wert von EBD einmal bestimmt, so soll er verwendet werden, um die Kennlinie für die Notfallbremsintervention EBI zu berechnen, wobei eine Distanz zwischen EBD und EBI addiert wird. Diese Distanz ist wie folgt gegeben:
[0036] Distanz = Zugsgeschwindigkeit * max[delay_cut_off,delay_EB_applied].
[0037] Daraus resultiert, dass, wenn der Zug die EBI-Kennlinie überschreitet, die Notfallbremsung ausgelöst wird und der Antrieb unterbrochen wird. Sind diese beiden Aktionen ausgelöst, so folgt der Zug der EBD-Kennlinie. Dieses Verhalten ist in Fig.4b) dargestellt. Der horizontale Pfeil bedeutet dabei die Wirkung des Antriebsmodells sowie des Modells der Notfallbremsung.
Profil für Servicebremsintervention (SBI-Kennlinie)
[0038] Diese Kennlinie soll nur dann berechnet werden, wenn auch tatsächlich eine Servicebremse verwendet werden kann (train_configuration_data), und wenn die Verwendung einer derartigen Bremse durch die entsprechenden nationalen Vorschriften erlaubt ist (Q_NVSRBKTRG: innerhalb used_national_values).
[0039] Die Berechnung der SBI-Kennlinie beruht auf 2 Einschränkungen:
<tb>(a)<sep>die SBI-Kennlinie vermeidet, dass der Zug die Zielgeschwindigkeit bei der Zielposition überschreitet.
<tb>(b)<sep>die SBI-Kennlinie vermeidet, dass der Zug die EBI-Kennlinie erreicht.
[0040] Es ist zu beachten, dass die zweite Einschränkung dadurch gegeben ist, dass die Bremskapazität der Notfallbremse (EBD-Kennlinie) u.U. niedriger ist als die Bremskapazität der Servicebremse (SBD-Kennlinie). Entsprechend werden zwei verschiedene SBI-Kennlinien berechnet, die nominale Serviceabremskennlinie (NSBI-Kennlinie, nominal Service brake Intervention) sowie die korrigierte Serviceabremskennlinie (CSBI-Kennlinie, corrected Service brake Intervention):
<tb>(a)<sep>die nominale Serviceabremskennlinie NSBI soll auf Basis der Serviceabbremskennlinie (SBD-Kennlinie, wird analog berechnet wie die EBD-Kennlinie, die nominale Serviceabbremskennlinie wird analog berechnet wie die EBI-Kennlinie) bestimmt werden. Vgl. dazu Fig. 6.
<tb>(b)<sep>die korrigierte Serviceabbremskennlinie CSBI soll auf Basis der EBI-Kennlinie bestimmt werden (ähnlich wie die EBI-Kennlinie aus der EBD-Kennlinie berechnet wird). Vgl. dazu Fig. 5.
[0041] Die SBI-Kennlinie soll das Minimum der beiden Kennlinien NSBI und CSBI darstellen.
Erste Bremsinterventionskennlinie (FBI-Kennlinie):
[0042] Diese Kennlinie ist definiert als die erste Kennlinie, welche von einem Zug angetroffen wird, der gerade einen Befehl zum Bremsen auslöst. Entsprechend ergibt sich bezüglich der Definitionen von EBI und SBI folgendes Set von Bedingungen:
<tb>(a) <sep>FBI = SBI wenn die Servicebremse verwendet wird,
<tb>(b) <sep>FBI = EBI wenn die Servicebremse nicht verwendet wird.
[0043] Es ist zu beachten, dass die FBI-Kennlinie nur dazu verwendet wird, das Profil für die Warngeschwindigkeit, W-Kennlinie, sowie das erlaubte Geschwindigkeitsprofil, P-Kennlinie, zu ermitteln.
Profil für Warngeschwindigkeit (W-Kennlinie):
[0044] Diese Kennlinie wird aus der FBI-Kennlinie ausgerechnet, indem eine Zeitverzögerung zur Warnung dahinter berücksichtigt wird. Die Warnzeit Tw (onboard_configuration_data) wird dazu mit der Geschwindigkeit (speed) multipliziert, wie dies in Fig. 7 schematisch dargestellt ist.
[0045] Es ist dabei zu beachten, dass die Warnkennlinie (W-Kennlinie) dazu verwendet wird, den Zugführer darüber zu informieren, dass, ohne weitere Einflussnahme des Zugführers, innerhalb einer bestimmten Zeit die Bremsen aktiviert werden.
Erlaubtes Geschwindigkeitsprofil (P-Kennlinie):
[0046] Diese Kennlinie wird aus der FBI-Kennlinie ausgerechnet, indem eine erlaubte Zeitverzögerung dahinter berücksichtigt wird. Die Verzögerungszeit Tp (onboard_configuration_data) wird dazu mit der Geschwindigkeit (speed) multipliziert, wie dies in Fig. 8schematisch dargestellt ist.
[0047] Es ist dabei zu beachten, dass das erlaubte Geschwindigkeitsprofil (P-Kennlinie) dazu verwendet wird, um dem Zugführer die erlaubte Geschwindigkeit anzuzeigen.
Bremsen auf einen Zielwert der Geschwindigkeit:
[0048] Per Definition gilt als Zielwert der Geschwindigkeit entweder eine Geschwindigkeitsbeschränkung (ein Abschnitt des MRSP mit einem Maximalwert der Geschwindigkeit, welcher niedriger ist als jener des vorherigen Abschnitts) oder eine Grenze der Geschwindigkeitskontrolle LOA. Ebenfalls per Definition ist ein Bremsvorgang bis zur Zielgeschwindigkeit (BTS, braking to a target speed) oder ein BTS-Segment, ein Segment, in welchem die erlaubte Kennlinie der Geschwindigkeit vom aktuellen Wert auf einen niedrigeren abnimmt.
[0049] Wenn sich mehrere Geschwindigkeitsbeschränkungen vor dem Zug befinden, soll der Rechner auf dem Zug so viele Zielwerte ausrechnen wie Beschränkungen vor dem Zug liegen.
[0050] Von all diesen Zielwerten soll am Ende jener verwendet werden, welcher zur restriktivsten Bremskennlinie führt.
[0051] Die Notfallabbremskennlinie, EBD-Kennlinie, soll wie folgt aufgebaut sein:
<tb>(a)<sep>für den Fall, dass die Zielgeschwindigkeit eine Grenze der Geschwindigkeitskontrolle LOA ist: sie erreicht den Zielwert der Geschwindigkeit + DV_EBI beim LOA
<tb>(b)<sep>für den Fall, dass die Zielgeschwindigkeit eine Geschwindigkeitsbeschränkung ist: sie erreicht den Maximalwert von EBI beim Ziel. Vgl. dazu Fig. 9. Beim schwarzen Punkt ist dabei der Übergang der EBD-Kennlinie in einem BTS-Abschnitt in einen Abschnitt mit EBI Maximalgeschwindigkeit angegeben.
[0052] Die entsprechenden Kennlinien zu EBI, SBI, W und P sollen berechnet werden, wie bereits oben beschrieben.
[0053] Diese Kennlinien sollen zum Zielwert wie folgt abgeschnitten werden (vgl. Fig. 10):
<tb>(a)<sep>die EBI-Kennlinie soll limitiert sein (abgeschnitten) auf den Maximalwert des Profils für Notfallbremsintervention EBI beim Ziel.
<tb>(b)<sep>die SBI-Kennlinie soll abgeschnitten werden auf den Maximalwert des Profils für Servicebremsintervention SBI beim Ziel.
<tb>(c)<sep>die Kennlinie der Warngeschwindigkeit, W-Kennlinie, soll abgeschnitten werden auf den Maximalwert der Warngeschwindigkeit W beim Ziel.
<tb>(d)<sep>die Kennlinie für das erlaubte Geschwindigkeitsprofil, P-Kennlinie, soll abgeschnitten werden auf den Maximalwert der erlaubten Geschwindigkeit P beim Ziel.
Bremsvorgang zu einem Ende der Geschwindigkeitskontrolle EOA respektive zu einer überwachten Positionierung SL
[0054] Eine überwachte Positionierung SL wird wie folgt bestimmt:
<tb>(n)<sep>die SL soll das Ende der Überlappungsmöglichkeit innerhalb der geschwindigkeitskontrollierten Zone MA sein.
<tb>(o)<sep>gibt es keine derartige Überlappung, oder wenn die Zeit für die Überlappung vorüber ist, soll die SL durch den Gefahrenpunkt (DP, danger point) gegeben sein, möglichst ebenfalls innerhalb von MA.
<tb>(P)<sep>gibt es keinen Gefahrenpunkt DP, soll die SL durch das Ende der Geschwindigkeitskontrolle EOA innerhalb der MA gegeben sein.
[0055] Wird die Servicebremse verwendet, so soll die EBD-Kennlinie den Stillstand bei SL erreichen, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist.
[0056] Wird die Servicebremse verwendet, so soll die SBD-Kennlinie den Stillstand bei EOA erreichen, wie dies ebenfalls in Fig. 11 dargestellt ist.
[0057] Andererseits sollen, wenn die SBI-Kennlinie nicht anwendbar ist, alle Kennlinien, inklusive EBD-Kennlinie, den Stillstand bei EOA erreichen.
[0058] In beiden Fällen gilt folgendes: Wenn der Abstand zwischen SL und der maximalen sicheren Position der Zugspitze kleiner wird als der Abstand zwischen EOA und der geschätzten Position der Zugspitze, so soll dieser Abstand zu SL verwendet werden an Stelle des Abstands zu EOA für die Berechnung, welche EOA erreichen. Dafür gilt folgende Erklärung: von der Schiene aus betrachtet ist SL vor EOA. Aber von einem Standpunkt auf dem Zug betrachtet (vgl. Dl und D2 in Fig. 12) wird die Zugspitze mit EOA verglichen und die maximale sichere Position der Zugspitze mit SL.
Da der Abstand zwischen der geschätzten Position der Zugspitze und der maximalen sicheren Position der Zugspitze immer noch zunimmt, wenn der Wegstreckenfehler (odometrischer Fehler) zunimmt, kann es vorkommen, dass D2 kleiner wird als Dl, und entsprechend SL "hinter" EOA gesehen wird auf dem Zug (vgl. dazu wiederum Fig. 12). Dies muss vermieden werden. Wenn entsprechend SL auf dem Zug hinter EOA gesehen wird, wird SL an Stelle von EOA berücksichtigt.
[0059] Wiederum sollen dabei die Kennlinien für EBI, SBI, W und P berechnet werden, wie dies weiter oben bereits beschrieben wurde.
[0060] Gibt es keine Lösegeschwindigkeit RS, so sollen die Werte von EBI, SBI, W und W auf Null abgeschnitten werden.
Bremsen auf ein Ziel, welches nicht durch den gegenwärtigen EOA gegeben ist:
[0061] Unter folgenden Bedingungen kann es vorkommen, dass eine Abbremsung auf Stillstand für eine Position hinter dem momentanen EOA berechnet werden muss:
<tb>(a)<sep>eine Stelle mit ungeeigneter Route
<tb>(b)<sep>der Eingangspunkt eines Modusprofils
<tb>(c)<sep>ein neuer vorgeschlagener EOA, infolge einer kooperativen Verkürzung von MA.
[0062] Wenn eine Stelle mit ungeeigneter Route durch die Funktion (route_unsuitability_start_location) empfangen wird, so soll diese Stelle mit einer Zielgeschwindigkeit von 0 km/h überwacht werden, dies ohne Lösegeschwindigkeit RS. Diese Bedingung soll erfüllt sein, bis diese ungeeignete Stelle zurückgenommen wird.
[0063] Wenn ein Modusprofil empfangen wird (mode_profile), so soll der Eingangspunkt dieses Modusprofils mit einer Zielgeschwindigkeit von 0 km/h überwacht werden, ebenfalls ohne Lösegeschwindigkeit. Diese Bedingung soll erfüllt bleiben, bis der aktuelle Modus (mode) zu jenem äquivalent ist, welcher im Modusprofil gegeben ist.
[0064] Wenn ein neuer kürzester EOA infolge einer kooperativen Verkürzung von MA empfangen wird (new_EOA_request_to_shorten_MA), so soll diese Funktion einen künstlichen Wert für SBI für dieses neue EOA berechnen, respektive einen künstlichen Wert für EBI, wenn keine Servicebremse verwendet wird. Die Berechnung soll dabei ausgehend von einem passenden MRSP erfolgen (MRSP_request_to_shorten_MA). Dabei ist zu beachten, dass dieser künstliche Wert von SBI dazu verwendet wird, um zu bestimmen, ob der Zug dazu in der Lage ist, ohne Intervention der Bremse hinter diesem neuen Wert von EOA zu stoppen. Dieser künstliche Wert von SBI wird nur für Simulationszwecke verwendet und nicht für die tatsächliche Überwachung der Geschwindigkeit eines Zuges.
[0065] Wenn der Punkt, welcher durch die Zugsgeschwindigkeit (train_movement_info) und die geschätzte Position der Zugspitze (train_location_info) unterhalb dieser künstlichen SBI-Kennlinie liegt, so soll die Anfrage, früher anzuhalten, akzeptiert werden (request_to_shorten_MA_granted). Wenn nicht, soll diese Anfrage zurückgewiesen werden.
Abschnitt mit Lösegeschwindigkeit RS:
[0066] Per Definition ist ein Abschnitt mit Lösegeschwindigkeit RS ein Abschnitt in der Nähe des Endes einer Geschwindigkeitskontrolle EOA, in welchem die Geschwindigkeit auf einen konstanten Wert überwacht wird. Dieser konstante Wert ist die Lösegeschwindigkeit, und erlaubt es dem Zugführer, das EOA zu erreichen.
[0067] Schienenseitige Mittel (Trackside) können dabei, innerhalb der MA-Information, Werte für die Lösegeschwindigkeit übergeben oder die zugseitigen Mittel anweisen, den entsprechenden nationalen oder Standardwert zu verwenden, oder diese anweisen, einen Wert für die Lösegeschwindigkeit RS zu berechnen.
[0068] Wenn innerhalb der MA-Information kein Wert für die Lösegeschwindigkeit RS gegeben ist, so soll generell ein Wert auf dem Zug ausgerechnet werden.
[0069] Wird die Lösegeschwindigkeit auf dem Zug ausgerechnet, so soll dies wie folgt geschehen: die Lösegeschwindigkeit RS soll genügend niedrig sein, um sicherzustellen, dass der Zug auf jeden Fall vor Erreichen von SL angehalten werden kann, wenn das EOA passiert wird. Dies bedeutet, dass jeder Zug, welcher ausgeschaltet wird, weil seine minimale sichere Position der Zugspitze das EOA passiert hat, seine maximale sichere Position der Zugspitze hinter SL haben soll, sobald der Zug gestoppt ist.
[0070] Der Abschnitt mit Lösegeschwindigkeit RS soll immer dort beginnen, wo FBI die Lösegeschwindigkeit kreuzt (vgl. Fig. 13). Von diesem Punkt an soll die Lösegeschwindigkeit äquivalent werden zu einer EBI-Maximalgeschwindigkeit, d. h. die Notfallbremse soll ausgelöst werden, wenn die Geschwindigkeit des Zuges die Lösegeschwindigkeit RS überschreitet.
[0071] Die Maximalgeschwindigkeit der Warngeschwindigkeit-Kennlinie innerhalb des Abschnitts mit Lösegeschwindigkeit soll DV_RS km/h (onboard_configuration_data) niedriger sein als die Lösegeschwindigkeit.
[0072] Eine Maximalgeschwindigkeit für SBI soll im Abschnitt mit Lösegeschwindigkeit nicht vorhanden sein.
[0073] Die Kennlinien zu EBI und SBI sollen im Abschnitt mit Lösegeschwindigkeit auf Lösegeschwindigkeit abgeschnitten sein.
[0074] Dabei ist zu beachten, dass, sobald EBI und SBI auf die Lösegeschwindigkeit abgeschnitten sind, die Absicherung der überwachten Position SL nur durch die "Train Trip" Überwachungsfunktion (d. h. bei Passieren eines Gefahrensignals) erfolgt.
[0075] Die W-Kennlinie soll auf den Wert der Maximalgeschwindigkeit CS der W-Kennlinie abgeschnitten werden.
[0076] Die P-Geschwindigkeit soll auf Null km/h gesetzt werden, wie wenn die FBI-Kennlinie nicht auf den Wert der Lösegeschwindigkeit RS abgeschnitten worden wäre.
[0077] Die P-Kennlinie soll auf dem Wert von 0 km/h bleiben für den verbleibenden Teil des Abschnitts mit Lösegeschwindigkeit RS.
[0078] Dabei ist zu beachten, dass nicht alle Züge mit Sicherheit rechtzeitig vor Erreichen von SL abgebremst werden können, wenn der Wert für die Lösegeschwindigkeit RS von der Trackside übergeben werden.
[0079] Wird eine Geschwindigkeitsbeschränkung innerhalb des RS-Abschnitts gefunden, und ist diese Geschwindigkeitsbeschränkung restriktiver als der Wert der Lösegeschwindigkeit RS, so soll diese Geschwindigkeitsbeschränkung überwacht werden wie jede andere Geschwindigkeitsbeschränkung.
Bezugszeichenliste
[0080]
<tb>105<sep>MRSP restriktivstes Geschwindigkeitsprofil (most restrictive speed profile)
<tb>101<sep>EBI-Kennlinienprofil für Notfallbremsintervention (emergency brake intervention profile)
<tb>104<sep>P-Kennlinie erlaubtes Geschwindigkeitsprofil (permitted speed profile)
<tb>102<sep>SBI-Kennlinienprofil für Servicebremsintervention (service brake intervention profile)
<tb>103<sep>W-Kennlinie Profil für Warngeschwindigkeit (warning speed profile)
<tb>123<sep>EOA Ende der Geschwindigkeitskontrolle (end of movement authority)
<tb>FS<sep>voller Überwachungsmodus (full supervision mode)
<tb>OS<sep>Sichtmodus (on sight mode)
<tb>MA<sep>Geschwindigkeitskontrolle (movement authority)
<tb>SSP<sep>statisches Geschwindigkeitsprofil (static speed profile)
<tb>113<sep>EBD-Kennlinie Notfallabbremskennlinie (emergency brake deceleration curve)
<tb>115<sep>SBD-Kennlinie Serviceabbremskennlinie (service brake deceleration curve)
<tb>116<sep>NSBI-Kennlinie nominale Serviceabbremskennlinie (nominal service brake intervention curve)
<tb>114<sep>CSBI-Kennlinie korrigierte Serviceabbremskennlinie (corrected service brake intervention curve)
<tb>117<sep>FBI-Kennlinie erste Bremsinterventionskennlinie (first brake intervention curve)
<tb>BTS<sep>Bremsvorgang bis zur Zielgeschwindigkeit (braking to a target speed)
<tb>124<sep>SL überwachte Positionierung (supervised location)
<tb>DP<sep>Gefahrenpunkt (danger point)
<tb>127<sep>RS Lösegeschwindigkeit (release speed)
<tb>LOA<sep>Grenze der Geschwindigkeitskontrolle (limit of movement authority)
<tb>118<sep>Tw Warnzeit (warning time)
<tb>119<sep>Tp erlaubte Verzögerungszeit (permitted time delay)
<tb>DV<sep>Differenzwert (difference value)
<tb>CS<sep>Maximalgeschwindigkeit (ceiling speed)
<tb>speed<sep>Geschwindigkeit (speed)
<tb>125<sep>D1 Distanzunterschied zwischen der geschätzten Frontposition und dem Ende der Geschwindigkeitskontrolle
<tb>126<sep>D2 Distanzunterschied zwischen der maximalen sicheren Frontposition und der überwachten Positionierung SL
<tb>127<sep>RS Auslösegeschwindigkeit (release speed)
<tb>106<sep>DV EBI
<tb>107<sep>DV SBI
<tb>108<sep>DV W
<tb>109<sep>EBI cs
<tb>110<sep>SBI cs
<tb>111<sep>W cs
<tb>112<sep>P cs
<tb>120<sep>Delay SB applied
<tb>121<sep>EBD Kennlinie in BTS
<tb>122<sep>Ziel
<tb>128<sep>DV RS
<tb>1<sep>Geschwindigkeit
<tb>2<sep>Distanz
<tb>3<sep>Bremsleistung
<tb>4<sep>Zeit
<tb>5<sep>Zugsgeschwindigkeit
<tb>6<sep>minimale sichere Frontposition
<tb>7<sep>geschätzte Frontposition
<tb>8<sep>maximale sichere Frontposition
Technical area
The present invention relates to a method for calculating characteristics for controlling the speed of a train, said speed can sometimes be negative, this in a braking operation, then logically speaking of a braking characteristic. In addition, the present invention relates to the use of such a method and an apparatus for carrying out such a method. This invention finds particular application in the field of trains with high-speed attributes,
State of the art
In the field of control and monitoring of high-speed trains high demands are placed on safety and compliance with national regulations. In particular, in high-speed trains, which drive in their journey through different countries and also have to comply with each country-specific regulations, it is necessary on the one hand to harmonize these country-specific regulations as much as possible, but it can not be avoided, on the other hand also a high degree Provide automation, because at cruising speeds in the range of 300 km / h and in the usually difficult and different conditions otherwise a targeted deceleration of these large masses can no longer be guaranteed.
Accordingly, curves for the braking processes by computer on the train either calculated on the flight or already defined in advance in appropriate profiles and made available.
Presentation of the invention
The invention is therefore an object of the invention to provide an improved method for calculating characteristics for controlling the speed of a train train available.
The solution to this problem is achieved in that a sequence of at least three different characteristics is calculated, of which the lowest speed specifies the permitted speed profile, and that at maximum speed the profile for emergency braking intervention, and between at least one speed profile is calculated , which is provided for the purpose of triggering alerts to the driver
The essence of the invention is thus to ensure a possible structured and high security ensuring particular influence of the braking behavior of the train by a sequence of different characteristics.
A first preferred embodiment of the inventive method is characterized in that the calculation is carried out in the following steps:
<Tb> (a) <sep> First, the profiles of the maximum speed (CS, ceiling speed) for the at least 3, preferably 4 characteristic curves are determined, assuming a most restrictive velocity profile (MRSP);
<Tb> (b) <sep> Subsequently, the characteristics (EBI, SBI, W and P-curves) are calculated, with particular preference being given to a traction model, a brake model, a model of the rotating masses, gradient profiles and certain factors of the adhesion of the rails.
<Tb> (c) <sep> then these braking characteristics are cut off to obtain the values of the maximum speed characteristics versus the characteristics (EBI, SBI W and P characteristics) for each case where the value "braking to target value <> 0 "is;
<Tb> (d) alternatively, these braking characteristics are cut off to obtain the maximum speed profiles of the characteristics (EBI, SBI, W and P characteristics) in the case of "braking to target value = 0";
<Tb> (e) <sep> for this last case (d), a triggering speed (RS) can also be defined which allows the driver to reach the position of the end of the speed control.
Further preferred embodiments of the inventive method are described in the dependent claims.
Furthermore, the present invention relates to a use of a method, as described above, for the controlled braking of a railway train, in particular a high-speed train, to a lower speed and / or in particular to a standstill.
Furthermore, the present invention relates to a device for carrying out a method as described above, comprising a central processor unit for calculation, storage media and first means for determining the current values of the speed of the train and second means for acting on braking possibilities of the train and, where appropriate, triggering alerts for the driver.
Further preferred embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Brief explanation of the figures
The invention will be explained in more detail with reference to embodiments in conjunction with the drawings. Show it:
<Tb> FIG. 1 <sep> Examples of dynamic velocity profiles;
<Tb> FIG. 2 <a) and b) schematic representation of how maximum velocity profiles can be obtained from the MRSP values, c) representation of the deceleration of the brake release;
<Tb> FIG. 3 <sep> Presentation of the calculation of the maximum speed CS for the service brake intervention SBI;
<Tb> FIG. 4 <a) Presentation of the calculation of the characteristic curve for the emergency braking intervention EBI, b) Generation of the emergency braking intervention characteristic from the emergency braking characteristic EBD;
<Tb> FIG. 5 <sep> generation of the corrected service braking characteristic SBD from the characteristic curve of the emergency braking intervention EBI;
<Tb> FIG. 6 <sep> generating the nominal service braking characteristic NSBD from the service braking characteristic SBD;
<Tb> FIG. 7 <sep> generation of the characteristic curve for the warning speed, W characteristic, from the first braking intervention characteristic FBI;
<Tb> FIG. 8th <sep> Generation of the permitted speed profile, P-characteristic, from the first brake intervention characteristic FBI;
<Tb> FIG. 9 <sep> generation of the emergency braking characteristic curve EBD in the range of the braking process up to the target speed (BTS);
<Tb> FIG. 10 <sep> clipping the characteristics EBI, SBI, W and P;
<Tb> FIG. 11 <sep> approximations of the curves EBD and EBI to the monitored positioning SL, respectively approximation of the curves SBD, SBI W and P to the position of the end of the speed control EOA;
<Tb> FIG. 12 <SEp> representation of how the monitored positioning SL is located relative to the position of the end of the speed control EOA in a view in the system of the train; and
<Tb> FIG. 13 <sep> Clipping the characteristics in the region of the triggering speed RS.
Ways to carry out the invention
This document describes the dynamic velocity profiles used to monitor the train's speed and position when the operating mode is in full supervision mode (FS) or in sight mode (OS). The calculation of these dynamic speed profiles takes into account the following parameters: most restrictive speed profile (MRSP), speed control (MA), gradient profiles, release-speed profiles (RS-curves, release speed), the presence of inappropriate sections, Adhesion factors as well as the train's ability to brake. Under MA is to be understood as an authoritative predetermined design of the speed in a section.
In the case of a co-operative shortening of the speed controls MA, the proposed function also calculates dynamic speed profiles with the new proposed position of the end of the speed control MA. New static velocity profiles and gradient profiles can also be calculated if necessary. These calculations are used to estimate whether the train is able to stop behind this new position without the intervention of brakes.
Four dynamic velocity profiles are calculated:
<Tb> (a) <sep> the allowed speed profile (P-curve), which represents the speed of the train to follow which the driver is stopped
<Tb> (b) <sep> the profile for emergency brake intervention (EBI characteristic curve), which represents the characteristic curve which triggers the emergency braking command (EB, emergency brake) when it is exceeded
<Tb> (c) <sep> the profile for service brake intervention (SBI characteristic only calculated if the service brakes are used effectively), which represents the characteristic curve which triggers the service brake command (SB, service brake) if it is exceeded
<Tb> (d) <sep> the profile for the warning speed (W characteristic curve), which represents the characteristic curve which, if exceeded, triggers a warning message for the driver, instructing the driver to brake the train.
Fig. 1 shows exemplary representations of these different speed profiles, wherein the speed 1 is shown as a function of the distance 2. The sequence of the individual characteristic curves is visible, at the lowest speed is the P-curve, followed by higher speeds, the W-curve, then the SBI curve and at the maximum speed is the EBI curve.
To calculate these individual characteristics, the procedure is as follows and in the order given:
<Tb> (a) <sep> First, the profiles of the maximum speed (CS, ceiling speed) are determined for the 4 characteristic curves, assuming the most restrictive speed profile MRSP.
<Tb> (b) <sep> then the EBI, SBI, W and P curves are calculated using a traction model, a brake model, a rotating mass model, gradient profiles and certain factors Adhesion of the rails is assumed.
<Tb> (c) <sep> Subsequently, these braking characteristics are clipped to obtain the values of the maximum speed characteristics MRSP to the EBI, SBI W and P characteristics for each case where the value "braking to target value <> 0 "(i.e., for the case where the target speed is a limit of movement authority (LOA) or a speed limit).
<Tb> (d) Alternatively, these braking characteristics are cut off to obtain the maximum speed profiles MRSP to the EBI, SBI, W and P characteristics for the case "braking to target value = 0" (ie, for the case where the target speed is an end of speed control (EOA End of movement authority).
<Tb> (e) <sep> for this last case (d), a release speed (RS) can also be defined, which allows the driver to reach the position of the end of the speed control EOA.
Determination of maximum speed profiles CS from MRSP:
The course of the most restrictive speed profile MRSP is to be used to obtain the corresponding maximum speeds CS of these four speed characteristics (see Fig. 2).
<Tb> (a) <sep> the maximum speed CS for the permitted speed profile (P-characteristic curve) should assume the current value of the MRSP
<Tb> (b) <SEP> the maximum speed CS for the profile for the emergency braking intervention, EBI profile, is to set the value of the maximum speed CS to the allowed speed profile P plus a value DV_EBI (this value depends on the current value of the maximum speed CS of P, its calculation will be below described) assume
<Tb> (c) <SB> the maximum speed CS for the profile for the service brake intervention, SBI profile, is the value of the maximum speed CS to the allowed speed profile P plus a value DV_SBI (this value depends on the current value of the maximum speed CS of P, its calculation will be below described) assume
<Tb> (d) <sep> the maximum velocity CS for the profile for the warning speed, W-profile, shall take the mean between the first braking intervention characteristic, FBI profile, and the maximum value for allowed speed profile (P-CS) (the first braking intervention characteristic is the value of SBI or the value of EBI if no characteristic curve has been calculated for the SBI).
This method is shown in Fig. 2, wherein Fig. 2a) represents a most restrictive velocity profile MRSP, and Fig. 2b) corresponding values of the maximum velocity CS for the four considered characteristics. In addition, the values of the different dislocations (DV, difference value) of the individual characteristic curves are indicated.
A section with maximum speed is understood to mean a section in which the speed limit has a constant value.
The calculation of the value of DV_EBI is based on fixed values (onboard_configuration_data).
The calculation of the value of DV_SBI only takes place when a service brake can actually be used (train_configuration_data).
The calculation of the value of DV_SBI is such that when the train reaches the resulting SBI maximum value (SBI CS), the intervention of the service brake is sufficient to prevent the train from reaching the maximum value for the EBI. This implies that the calculation of DV_SBI should be done as follows:
<Tb> (a) <sep> When the train reaches the value of SBI, the service brake will not be triggered immediately. The modeling of the service brake should be carried out so that the service brake is triggered only after a certain delay (delay_SB_applied: within service_brake_model). This is shown schematically in Fig. 2c). Shown here is the ratio of the braking power 3 as a function of time. 4
<Tb> (b) <sep> A "worst case" assumption is made that the train is running at its maximum acceleration (A_max: within traction_model) during the entire time in which the drive is not yet interrupted (delay_cut_off: within traction model).
<Tb> (c) <sep> Furthermore, an acceleration of the train due to the gradient of the rails is considered (SSP_gradient_profile).
<Tb> (d) <sep> as a result of these two accelerations (b) and (c), it is assumed that the train's velocity increases to a value value = delay_cut_off * (A_max-gradient). This is represented in FIG. 3 by the segment AB.
<Tb> (e) <sep> for a safe estimation, the lowest gradient value used in the maximum velocity consideration is applied.
<Tb> (f) <sep> the influence of the gradient should be compensated for the effect of the rotating mass of the train. For the gradient uphill: Gradient / (100 + rotating_mass_model.max_rotating_mass_percentage). For the gradient downhill the following applies: Gradient / (100 + rotating_mass_model.min_rotating_mass_percentage).
Once the drive has been interrupted, and the service brake does not yet act (i.e., if delay_SB_applied> delay_cut_off), the train is not decelerated yet and accordingly the train is exclusively subjected to the gradient acceleration from this moment. If the gradient is negative, this will accelerate the train (speed = gradient * (delay_SB_applied -delay_cut_off). This is represented by the segment BC in Fig. 3d.
At point C of Fig. 3 (delay_SB_Applied has elapsed) the drive is interrupted and the service brake is used with full braking power, accordingly, the train should be braked.
Accordingly, DV_SBI should be calculated such that in FIG. 3, points B and C do not reach the EBI maximum speed (EBI CS).
Another limitation to the calculation of DV_SBI is that this value should never be lower than the value of DB_EBI / 2.
It should be noted that the message "the service brake is not available" means that the train is not equipped with a service brake, or that the train is equipped with a service brake, but that no interface to this service brake to The equipment available on board is available.
Determination of the four characteristic curves EBI, SBI, W and P:
The braking intervention characteristics (EBI characteristic and SBI characteristic) are determined to monitor the braking operation to a target value (target speed).
It should be noted that a target speed is to be understood as meaning a speed limitation which is lower than the instantaneous value of the maximum speed CS of the P characteristic.
Profile for emergency brake intervention (EBI characteristic):
The calculation of the EBI characteristic is based on an emergency braking characteristic, the EBD characteristic. This emergency braking deceleration (EBD) is the assumed characteristic that results from the top of the train at full effect of the emergency brake when the drive is interrupted:
The Notfallabbremskennlinie EBD is determined based on the model for emergency braking (emergency_brake_model).
For the calculation of the emergency braking characteristic, first the coefficients of deceleration of the model of the emergency brake are multiplied by the adhesion factor of the rail (adhesion_factor: within additional_data).
In addition, for the calculation of the emergency braking characteristic, the gradient profiles are taken into account (SSP_gradient_profile), the following iterative process being used to obtain a safe mean gradient:
<Tb> (g) <sep> First, the value of the gradient of the target position is taken into account.
<Tb> (h) <sep> then, under virtual motion to the minimum safe position of the train end, each newly encountered gradient value is compared with the one considered.
<Tb> (i) <sep> If the newly encountered gradient value is less restrictive, the value currently considered is kept unchanged, and the iterative process continues to the next encountered gradient value.
<Tb> (j) <sep> if the newly encountered gradient value is more restrictive, the value currently considered is replaced by a new gradient value, this new gradient value being formed by the mean value of the newly encountered and the currently considered one. Subsequently, the iterative process proceeds to the next encountered gradient value.
<Tb> (k) <sep> the mean value should be weighted with the length on which the gradients are effective, that is:
new value considered = [currently considered value * effective length + new value found * effective length] / [sum of effective lengths].
<Tb> (l) <sep> at the end of the process, d. H. when the safe minimum position of the end of the train is reached, the process has the so-called "safe mean gradient", which is used to determine EBD.
The Notfallabbremskennlinie (EBD characteristic) should be calculated as follows
Y <2> = 2KX
in which:
<Tb> X <sep> = distance swept by the train, is = 0 if Y = 0 (see Fig. 4a).
<Tb> K <sep> = global deceleration of the train (braking and gradients)
= C + G * (safe medium gradient).
<Tb> C <sep> = deceleration capacity of the train (derived from the deceleration coefficients from the model of emergency braking, multiplied by the adhesion factor of the rail as indicated above)
<Tb> G <sep> = acceleration due to gravity = 9.81 m / s <2>.
This behavior is shown in Fig. 4a), the speed of the train Y (reference numeral 5) is shown as a function of the distance X (reference numeral 1).
Once the value of EBD has been determined, it should be used to calculate the characteristic curve for the emergency brake intervention EBI, adding a distance between EBD and EBI. This distance is given as follows:
Distance = train speed * max [delay_cut_off, delay_EB_applied].
As a result, when the train exceeds the EBI characteristic, the emergency braking is triggered and the drive is interrupted. If these two actions are triggered, the train follows the EBD characteristic. This behavior is shown in Fig.4b). The horizontal arrow means the effect of the drive model and the model of emergency braking.
Profile for service brake intervention (SBI characteristic)
This characteristic curve should only be calculated if a service brake can actually be used (train_configuration_data), and if the use of such a brake is permitted by the corresponding national regulations (Q_NVSRBKTRG: within used_national_values).
The calculation of the SBI characteristic is based on 2 restrictions:
<Tb> (a) <sep> the SBI characteristic avoids the train exceeding the target speed at the target position.
<Tb> (b) <sep> the SBI characteristic avoids the train reaching the EBI characteristic.
It should be noted that the second limitation is given by the braking capacity of the emergency brake (EBD characteristic) u.U. is lower than the brake capacity of the service brake (SBD characteristic curve). Accordingly, two different SBI characteristics are calculated, the nominal service braking characteristic (NSBI), and the corrected service braking characteristic (CSBI):
<Tb> (a) The nominal service braking characteristic NSBI is to be determined on the basis of the service braking characteristic curve (SBD characteristic curve, is calculated analogously to the EBD characteristic curve, the nominal service braking characteristic curve is calculated analogously to the EBI characteristic curve). See Fig. 6.
<Tb> (b) <sep> The corrected service braking characteristic CSBI shall be determined on the basis of the EBI characteristic (similar to the calculation of the EBI characteristic from the EBD characteristic curve). See Fig. 5.
The SBI characteristic is intended to represent the minimum of the two characteristics NSBI and CSBI.
First brake intervention characteristic (FBI characteristic):
This characteristic is defined as the first characteristic encountered by a train which is currently initiating a command to brake. Accordingly, the following set of conditions apply to the definitions of EBI and SBI:
<Tb> (a) <sep> FBI = SBI if the service brake is used
<Tb> (b) <sep> FBI = EBI if the service brake is not used.
It should be noted that the FBI characteristic curve is only used to determine the profile for the warning speed, W characteristic, as well as the permitted speed profile, P characteristic.
Profile for warning speed (W characteristic):
This characteristic is calculated from the FBI characteristic by taking into account a time delay for warning behind it. The warning time Tw (onboard_configuration_data) is multiplied by the speed (speed), as shown schematically in FIG.
It should be noted that the warning characteristic (W characteristic) is used to inform the driver about that, without further influence of the train driver, the brakes are activated within a certain time.
Permitted speed profile (P-characteristic):
This characteristic is calculated from the FBI characteristic by taking into account a permitted time delay behind it. The delay time Tp (onboard_configuration_data) is multiplied by the speed, as shown schematically in FIG.
It should be noted that the permitted speed profile (P-curve) is used to indicate the permitted speed to the driver.
Braking to a target speed:
By definition, the target value of speed is either a speed limit (a section of the MRSP with a maximum value of speed lower than that of the previous section) or a limit of speed control LOA. Also by definition is a braking operation up to the target speed (BTS) or a BTS segment, a segment in which the permitted characteristic of the speed decreases from the current value to a lower one.
If there are several speed restrictions before the train, the computer on the train is to calculate as many target values as there are restrictions in front of the train.
Of all these target values, one should ultimately use that which leads to the most restrictive braking characteristic.
The Notfallabbremskennlinie, EBD characteristic, should be constructed as follows:
<Tb> (a) <sep> in case the target speed is a limit of the speed control LOA: it reaches the target value of the speed + DV_EBI at the LOA
<Tb> (b) <sep> in case the target speed is a speed limit: it reaches the maximum value of EBI at the destination. See Fig. 9. The black point indicates the transition of the EBD characteristic in a BTS section into a section with EBI maximum speed.
The corresponding characteristics to EBI, SBI, W and P should be calculated, as already described above.
These characteristics should be truncated to the target value as follows (see Fig. 10):
<Tb> (a) <sep> the EBI characteristic should be limited (truncated) to the maximum value of the profile for emergency braking intervention EBI at the destination.
<Tb> (b) <sep> The SBI characteristic is to be truncated to the maximum value of the profile for service brake intervention SBI at the destination.
<Tb> (c) <sep> The characteristic of the warning speed, W characteristic, is to be cut off to the maximum value of the warning speed W at the destination.
<Tb> (d) <sep> the characteristic curve for the permissible velocity profile, P-characteristic curve, shall be cut off to the maximum value of the permissible velocity P at the target.
Braking to an end of the speed control EOA respectively to a monitored positioning SL
A monitored positioning SL is determined as follows:
<Tb> (s) <SEP> the SL should be the end of the overlap facility within the speed-controlled zone MA.
<Tb> (o) <sep> there is no such overlap, or if the time for overlap is over, the SL should be given by the danger point (DP), possibly also within MA.
<Tb> (P) <sep> If there is no danger point DP, the SL should be given by the end of the speed control EOA within the MA.
If the service brake is used, then the EBD characteristic is to reach the standstill at SL, as shown in Fig. 11.
If the service brake is used, then the SBD characteristic should reach the standstill in EOA, as also shown in Fig. 11.
On the other hand, if the SBI characteristic is not applicable, all characteristics, including the EBD characteristic curve, should reach standstill in EOA.
In both cases, if the distance between SL and the maximum safe position of the traction peak becomes smaller than the distance between EOA and the estimated position of the traction peak, then this distance to SL shall be used instead of the distance to EOA for the calculation of which EOA reach. The following explanation applies: SL is considered EOA by rail. But from a point of view on the train (compare Dl and D2 in Fig. 12) the traction peak is compared to EOA and the maximum safe position of the traction peak to SL.
Since the distance between the estimated position of the traction peak and the maximum safe position of the traction peak still increases as the path error (odometric error) increases, it may happen that D2 becomes smaller than D1, and correspondingly SL is seen "behind" EOA the train (see again Fig. 12). This must be avoided. If accordingly SL is seen on the train behind EOA, SL is considered in place of EOA.
Again, the characteristics for EBI, SBI, W and P are calculated, as has already been described above.
If there is no release speed RS, then the values of EBI, SBI, W and W should be truncated to zero.
Braking on a target that is not given by the current EOA:
Under the following conditions, it may happen that a deceleration to standstill for a position behind the current EOA must be calculated:
<Tb> (a) <sep> a job with an inappropriate route
<Tb> (b) <sep> the entry point of a mode profile
<Tb> (c) <sep> a new proposed EOA, as a result of a cooperative shortening of MA.
If a location with an inappropriate route is received by the function (route_unsuitability_start_location), then this location should be monitored with a target speed of 0 km / h, without release speed RS. This condition should be fulfilled until this inappropriate position is withdrawn.
If a mode profile is received (mode_profile), then the entry point of this mode profile should be monitored with a target speed of 0 km / h, also without release speed. This condition should be satisfied until the current mode is equivalent to that given in the mode profile.
If a new shortest EOA is received as a result of a cooperative truncation of MA (new_EOA_request_to_shorten_MA), then this function should calculate an artificial value for SBI for this new EOA, or an artificial value for EBI if no service brake is used. The calculation should be based on a suitable MRSP (MRSP_request_to_shorten_MA). It should be noted that this artificial value of SBI is used to determine if the train is able to stop behind this new value of EOA without intervention of the brake. This artificial value of SBI is used only for simulation purposes and not for actually monitoring the speed of a train.
If the point which is due to the train speed (train_movement_info) and the estimated position of the train peak (train_location_info) is below this artificial SBI characteristic, then the request to stop earlier should be accepted (request_to_shorten_MA_granted). If not, this request should be rejected.
Section with release speed RS:
By definition, a section with release speed RS is a section near the end of a speed control EOA in which the speed is monitored to a constant value. This constant value is the release speed, and allows the platoon leader to reach the EOA.
Track-side means may, within the MA information, pass values for the dissolution speed or instruct the traction-side means to use the corresponding national or default value, or instruct them to calculate a value for the dissolution speed RS.
If no value for the release speed RS is given within the MA information, generally a value on the train is to be calculated.
If the release speed on the train is calculated, then this should be done as follows: the release speed RS should be sufficiently low to ensure that the train can be stopped in any case before reaching SL when the EOA is passed. This means that any train that is being switched off because its minimum safe position has passed through the EOA will have its maximum safe position of the train peak behind SL once the train is stopped.
The section with release speed RS should always start where FBI crosses the release speed (see Fig. 13). From this point, the release speed should become equivalent to a maximum EBI speed, i. H. The emergency brake should be triggered when the speed of the train exceeds the release speed RS.
The maximum velocity of the alert velocity characteristic within the release speed section should be DV_RS km / h (onboard_configuration_data) lower than the release speed.
A maximum speed for SBI should not be present in the release speed section.
The characteristic curves for EBI and SBI should be cut off in the section with release speed on the release speed.
It should be noted that as soon as EBI and SBI are truncated to the release speed, the monitored position SL is protected only by the "train trip" monitoring function (i.e., when a danger signal passes).
The W characteristic should be truncated to the value of the maximum velocity CS of the W characteristic.
The P-speed should be set to zero km / h, as if the FBI characteristic had not been cut to the value of the release speed RS.
The P-characteristic should remain at the value of 0 km / h for the remaining part of the section with release speed RS.
It should be noted that not all trains can be slowed down in good time before reaching SL, if the value for the release speed RS are handed over by the trackside.
If a speed limit is found within the RS section, and this speed limit is more restrictive than the value of the speed RS, then this speed limit should be monitored like any other speed limit.
LIST OF REFERENCE NUMBERS
[0080]
<Tb> 105 <sep> MRSP most restrictive speed profile
<Tb> 101 <sep> EBI characteristic profile for emergency brake intervention (emergency brake intervention profile)
<Tb> 104 <sep> P-characteristic allowed speed profile
<Tb> 102 <sep> SBI characteristic profile for service brake intervention profile
<Tb> 103 <sep> W-curve profile for warning speed profile
<Tb> 123 <sep> EOA end of the movement control (end of movement authority)
<Tb> FS <sep> full supervision mode
<Tb> OS <sep> view mode (on sight mode)
<Tb> MA <sep> speed control (movement authority)
<Tb> SSP <sep> static speed profile
<Tb> 113 <sep> EBD characteristic emergency braking deceleration curve (emergency brake deceleration curve)
<Tb> 115 <sep> SBD characteristic Service brake deceleration curve
<Tb> 116 <sep> NSBI characteristic nominal service brake intervention curve
<Tb> 114 <sep> CSBI characteristic corrected service brake intervention curve
<Tb> 117 <sep> FBI characteristic first brake intervention curve (first brake intervention curve)
<Tb> BTS <sep> braking to the target speed (braking to a target speed)
<Tb> 124 <sep> SL supervised positioning
<Tb> DP <sep> danger point
<Tb> 127 <sep> RS release speed
<Tb> LOA <sep> limit of movement authority
<Tb> 118 <sep> Tw warning time
<Tb> 119 <sep> Tp permitted delay time
<Tb> DV <sep> difference value
<Tb> CS <sep> maximum speed (ceiling speed)
<Tb> speed <sep> speed
<Tb> 125 <sep> D1 Distance difference between the estimated front position and the end of the speed control
<Tb> 126 <sep> D2 Distance difference between the maximum safe front position and the monitored positioning SL
<Tb> 127 <sep> RS release speed
<Tb> 106 <sep> DV EBI
<Tb> 107 <sep> DV SBI
<Tb> 108 <sep> DV W
<Tb> 109 <sep> EBI cs
<Tb> 110 <sep> SBI cs
<Tb> 111 <sep> W cs
<Tb> 112 <sep> P cs
<Tb> 120 <sep> Delay SB applied
<Tb> 121 <sep> EBD characteristic in BTS
<Tb> 122 <Sep> Target
<Tb> 128 <sep> DV RS
<Tb> 1 <Sep> Speed
<Tb> 2 <Sep> Distance
<Tb> 3 <Sep> braking power
<Tb> 4 <Sep> Time
<Tb> 5 <Sep> Zugsgeschwindigkeit
<Tb> 6 <sep> minimum safe front position
<Tb> 7 <sep> estimated front position
<Tb> 8 <sep> maximum safe front position