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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zugbeeinflussung mittels Balisen
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Zur Entwicklung eines einheitlichen europäischen Zugsicherungssystems
wurde ein standardisiertes ETCS (European Train Control System)
auf der Basis von Balisen zur gleisseitigen Zugbeeinflussung definiert.
Vorgesehen sind verschiedene funktionale Ausbaustufen, die ETCS-Levels,
wobei in Level 1 das landesspezifische Signalsystem erhalten bleiben
kann. Die Erfindung geht von dieser ETCS-Level 1-Ausbaustufe aus. 1 veranschaulicht die wesentlichen
Komponenten der bisherigen Verfahrensweise zur Balisenansteuerung.
Es ist ersichtlich, dass die Ansteuerung von Signalbegriffen, z.
B. Geschwindigkeitsbegriffen, durch eine Stellwerkslogik (STW-Logik)
erfolgt. Die Signalinformationen werden durch LEUs (Lineside Eletronic Units)
ausgekoppelt und durch Systeme der Zugsteuerung in Telegramme zur
Ansteuerung der Balisen umgewandelt. Bei den Baugruppen LEU handelt es
sich um sehr aufwendige und fehleranfällige Systeme. Nachteilig ist
darüber
hinaus, dass die Telegramminformationen für die Zugbeeinflussung immer nur
jeweils den Signalbegriff des vorausliegenden Streckenabschnitts
umfassen. Eine Streckenvorausschau ist begrenzt durch die vorgegebenen
Siganlbegriffe, die nur eine geringe feste Anzahl von Abschnitten
als „frei" melden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art
anzugeben, das kostengünstiger
und weniger fehleranfällig
ist, wobei die Baugruppe LEU entbehrlich sein soll und eine Streckenvorausschau
bezüglich
mehrerer Ab schnitte zu ermöglichen
ist, um einen hohen Streckendurchsatz sowie hohe Geschwindigkeiten
zu ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die Bildung von Fahrbefehlscodes ist eine eindeutige Beschreibung
aller von einem Start-Datenpunkt ausgehenden Fahrstraßen möglich. Anhand
der im Stellwerk eingestellten Fahrstraße, die für ein bestimmtes Triebfahrzeug
vorgesehen ist, kann für
mehrere Abschnitte festgestellt werden, ob diese zur Befahrung freigegeben
sind. Die Anzahl der Abschnitte richtet sich dabei nach der maximal
zulässigen
Abschnittsgeschwindigkeit. Daher ist die Vorausschau für eine gerade
Strecke, die eine hohe Geschwindigkeit erlaubt, welche mit einem
langen Bremsweg korreliert ist, für eine größere Anzahl von Abschnitten
definiert als für
eine Langsamfahrstrecke. Auf diese Weise ist ein Streckendurchsatz
erreichbar, der nahezu dem bei ETCS-Level 2 oder 3 über eine
Funkstreckenzentrale (Radio Block Centre, RBC) erreichbarem, sehr
hohen Streckendurchsatz entspricht. Aufgrund der durchgängigen Projektierung
für die
Stellwerkslogik und die Balisenansteuerung verringert sich der Aufwand
und damit auch die Fehlerwahrscheinlichkeit gegenüber der
LEU-Variante. Die Abschnittssignalisierung ist derart optimiert, dass
für jeden
Datenpunkt nur die für
einen maximalen Streckendurchsatz notwenige Fahrwegvorausschau projektiert
wird. Dabei melden die den vorausliegenden Datenpunkten zugeordneten
Stellwerkslogikelemente die Abschnittscodeinformationen in Richtung
Start-Datenpunkt sukzessive an das benachbarte Stellwerkslogikelement
weiter, wobei eine Verkettung der Informationen erfolgt. Die Stellwerkslogik
liefert somit für
jeden Datenpunkt einen Fahrbefehlscode, der aufgrund der eingestellten
Fahrstraße und
der Abschnittscodierung ermittelt wurde. Aus dem Fahrbefehlscode
werden anhand der Projektierung die ent sprechenden Balisentelegramme
erzeugt und an die Balisen übertragen.
Dabei können
auch Streckenbesonderheiten, z. B. Langsamfahrabschnitte oder Fahren
auf Sicht mittels spezieller Abschnittscodes berücksichtigt werden. Auch die
Anzahl und die Stellung von Weichen kann durch ein Projektierungskennzeichen,
das an den Abschnittscode angehängt
wird, entsprechend der Streckentopologie projektiert werden. Damit
kann die Stellwerkslogik aus eingestellten Fahrstraßen auch
für Umfahrstraßen eindeutige
Abschnittscodes ermitteln
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Vorteilhafte
Ausführungen
enthalten die Unteransprüche
bzw. werden nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung des bekannten Verfahrnes mit LEU-Baugruppe,
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2 eine
schematische Darstellung des beanspruchten Verfahrens,
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3 eine
Abschnittscodeprojektierung für eine
vorgegebene Streckentopologie,
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4 eine
Fahrbefehlscodeerstellung
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5 eine
Fahrwegtabelle am Datenpunkt A,
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6 eine
Prinzipdarstellung des Verfahrensablaufs,
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7 eine
Fahrbefehlscodeerstellung für verschiedene
Zielgeschwindigkeiten,
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8 eine
Fahrbefehlscodeerstellung für Fahren
auf Sicht,
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9 eine
Fahrbefehlscodeerstellung für Langsamfahrabschnitte
und
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10 eine
Zuordnung mehrerer Datenpunkte zu einer Ansteuerbaugruppe.
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Nach
dem Stand der Technik (1), der oben bereits erläutert wurde,
ist für
jeden Datenpunkt nur eine Projektierung der Signalbegriffe vorgesehen.
Im Gegensatz dazu ist erfindungsgemäß (2) vorgesehen,
eine nachfolgend zu erläuternde
Fahrwegtabelle je Datenpunkt zu projektieren. Unter Datenpunkt A,
B, C, D, E, F, G, H, N (3 ff) ist ein Abschnittspunkt
zu verstehen, über
den mittels mindestens einer Balise für eine Fahrtrichtung eine Message
an den Zug übertragen
wird. Die Fahrwegtabelle wird sowohl an die Ansteuerbaugruppe für die Balisenansteuerung
als auch an die Stellwerkslogik STW-Logik übertragen, wobei weiter unten
erläuterte Zeigerwerte
ZW die Verbindung zwischen diesen beiden Projektierungslisten herstellen
(3). Aufgrund der Informationen aus der projektierten
Fahrwegtabelle ist die Ansteuerbaugruppe in der Lage, unmittelbar
Balisentelegramme zu erzeugen und diese an die zugeordneten steuerbaren
Transparentbalisen zu übertragen.
Zusätzlich
kann die Ansteuerbaugruppe auch noch auf herkömmliche Weise Signalbegriffe
an ein Signal übertragen.
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Die
Definition und die Erstellung des Abschnittscodes AC ist in 3 veranschaulicht.
Jedem Datenpunkt A, B, C, D, E, F, G, H, N wird für die Verbindung
zu jedem benachbarten und nächstfolgenden
Datenpunkt A-B, B-C, B-C (UM), B-G, usw. eindeutig ein Abschnittscode
AC zugeordnet. Umfahrstraßen
UM werden durch einen eigenen Abschnittscode, z. B. 2 für B-C (UM)
für den
Datenpunkt B, berücksichtigt.
Zusätzlich
wird zur Unterscheidung von Umfahrstraßen UM ein Weichenlagencode
WLC aus der Anzahl der spitzbefahrenen Weichen ausgehend vom Ziel-Datenpunkt
zum Start-Datenpunkt projektiert. Somit entsteht anhand der Gleistopologie für jeden
Datenpunkt eine Abschnittscodeliste. Weitere Abschnittscodes können nach
diesem Prinzip für Streckenbesonderheiten,
beispielsweise unterschiedliche Zielgeschwindigkeiten (7),
Fahren auf Sicht (8) oder Langsamfahrabschnitte (9)
zugewiesen werden.
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4 veranschaulicht
die Definition und die Erstellung des Fahrbefehlcodes FBC. Die Kettung von
mehreren Abschnittscodes AC z. B. für die Verbindung A-D, in einer
Fahrtrichtung führt
zu einem Fahrbefehlscode FBC, für
A-D beispielsweise 111, der eine Fahrstraße eindeutig beschreibt. An
jedem Datenpunkt A, B, C usw. wird für jeden möglichen Fahrweg abhängig von
der optimalen Fahrwegsvorausschau, d. h. in Abhängigkeit von der maximalen Streckengeschwindigkeit,
in einer Richtung der entsprechende Fahrbefehlscode FBC erstellt.
Der Fahrbefehlscode FBC ist in Zusammenhang mit Fahrwegzeigern dargestellt.
Dabei entspricht jeder Fahrwegzeiger einem Fahrbefehl MA (Movement
Authority), der über
Balisen an ein Fahrzeug übertragen
wird. Das nicht aufgeführte
Projektierungskennzeichen WLC (Weichenlagecode) zur Unterscheidung
von Umfahrstraßen
dient lediglich zur Ermittlung des Abschnittscodes AC durch die
Stellwerkslogik STW-Logik. Die Fahrwegzeiger entsprechen in ihrer
Bedeutung allen an einem Datenpunkt, hier A, in einer Richtung zu
projektierenden Fahrbefehlen MA für die Zugsteuerung im ETCS-Level
1.
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Die
optimale Vorausschau für
eine Fahrtrichtung ist abhängig
von der für
diesen Fahrweg höchstzulässigen Geschwindigkeit
und der damit verbundenen Bremskurve. Daher ist die Vorausschau
für eine gerade
Strecke, die eine hohe Geschwindigkeit erlaubt, von A in Richtung
F – nicht über den
Umfahrweg UM – für die hier
dargestellten fünf
Abschnitte definiert. Im Gegensatz dazu reicht eine optimale Vorausschau
vom Datenpunkt A über
den Umfahrweg UM zwischen B und C, der nur eine geringe Geschwindigkeit
zulässt,
nur zwei Abschnitte weit, nämlich
bis zum Datenpunkt C.
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Aus
den für
eine optimale Vorausschau erstellten Fahrwegzeigern entstehen als
Untermenge die kürzeren
Fahrwegzeiger für
die darin enthaltenen Datenpunkte. Hier sind z. B. die Fahrwegzeiger
A-E und A-C Untermengen des optimierten Fahrwegzeigers A-F.
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Von
A nach E1 und A nach H1 ist kein Fahrwegzeiger dargestellt, da E1
und H1 nur Abschnittspunkte, nicht jedoch Datenpunkte sind und folglich nicht
als Ziel einer Fahrstraße
im ETCS-Level 1 vorgesehen ist. Über
einen derartigen Abschnittspunkt H1 und E1 kann keine Balise angesteuert
werden und damit auch kein Fahrbefehl erteilt werden. Infolge dessen
kann ein Abschnittspunkt E1 und H1 auch nicht als Start einer Fahrstraße in ETCS-Level
1 dienen.
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5 veranschaulicht
die Konfiguration der Fahrwegtabelle. Für jeden Datenpunkt sind alle durch
eine optimierte Fahrwegvorausschau ermittelten Fahrwege vorgegeben,
indem jedem Fahrweg ein Fahrbefehlscode FBC zugeordnet ist. Nunmehr ist
für jeden
Fahrweg ein Fahrbefehl MA zu projektieren. Dieser Fahrbefehl MA
besteht je nach Konfiguration der an einen Datenpunkt angeschlossenen
Balisen aus einem oder mehreren Balisentelegramm(en). Für die dem
Fahrweg und damit dem Fahrbefehlscode FBC zugeordneten Datensätze von Balisentelegrammen
werden eindeutige, z. B. fortlaufend nummerierte, Zeigerwerte ZW
definiert. Aus der Fahrwegtabelle werden die Zeigerliste für die Ansteuerbaugruppe
und die STW-Fahrwegliste für
die Stellwerkslogik STW-Logik erzeugt. Dabei dienen die Zeigerwerte
ZW quasi als Bindeglied zwischen den beiden Projektierungslisten.
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Der
Verfahrensablauf zur Generierung von Fahrbefehlscodes FBC und Balisentelegrammen
ist in 6 dargestellt. Veranschaulicht ist beispielhaft die
Ermittlung des Fahrbefehlcodes FBC an dem Datenpunkt A einer eingestellten
Fahrstraße
A-B-H1-H.
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Jedes
einem Abschnittspunkt H, H1, B zugeordnete STW-Logikelement schickt vom Ziel kommend
entlang der Fahrstraße
an sein Vorgängerelement
ein Telegramm, beispielsweise von H1 nach B. Darin ist die Anzahl
der hinter diesem Element liegenden freien Abschnitte und der damit
verbundene Abschnittscode AC enthalten. Das empfangende STW-Logikelement
ermittelt den Abschnittscode AC zu dem sendenden anhand seiner zugeordneten
Abschnittscodeliste, beispielsweise den Wert 4 am Datenpunkt B.
Dieser Abschnittscode wird im Telegramm an das Vorgängerelement
in Richtung Start-Datenpunkt A angekettet, wobei die Anzahl der freien
Abschnitte inkrementiert wird. Damit ermittelt jedes STW-Logikelement
einer eingestellten Fahrstraße
einen Fahrbefehlscode, z. B. FBC = 14 am Datenpunkt B und FBC =
141 am Datenpunkt A. Über diesen
Fahrbefehlscode FBC werden die zugeordneten Zeigerwerte ZW ermittelt,
wie die STW-Fahrwegliste in 6 zeigt.
Die ermittelten Zeigerwerte ZW und deren Übertragung an die dem Datenpunkt,
hier A, zugeordnete Balisenansteuerbaugruppe ermöglicht die Ausgabe von entsprechenden
Balisentelegrammen an die steuerbaren Transparentbalisen. Diese
Telegramme werden zu einer Message zusammengefasst an einen Zug übertragen.
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An
jedem Datenpunkt werden die Fahrstraßen, die über den vorgegebenen Fahrbefehlscode FBC
hinausreichen, von der Stellwerkslogik jeweils passend zum Fahrweg
auf den längsten
optimierten Fahrbefehlscode FBC reduziert.
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Ein
Sonderfall ist in 7 dargestellt, wobei unterschiedliche
Zielgeschwindigkeiten ZG vorgegeben sind. Bei einer Fahrt zu einem
Ziel, welches beispielsweise eine Schnittstelle zu einem anderen STW-System
darstellt, mit unterschiedlichen Zielgeschwindigkeiten können zusätzliche
Fahrwegzeiger definiert werden. Bei dem Ausführungsbeispiel in 7 muss
dazu am Datenpunkt H die Abschnittscodeliste um drei Einträge für unterschiedliche
Zielgeschwindigkeiten, nämlich
V40, V80 und V120, erweitert werden. Daraus ergeben sich an den
Datenpunkten N und H durch ihren Fahrbefehlscode FBC eindeutig definierte
zusätzliche
Fahrwegzeiger. Jeder dargestellte Fahrwegzeiger entspricht einem
Fahrbefehl MA, der über
Balisen an ein Fahrzeug übertragen
wird.
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Einen
weiteren Sonderfall zeigt 8. Hier werden
Fahrten auf Sicht in ROZ-Abschnitten projektiert, wobei der betreffende
Abschnittscode AC mit einem zusätzlichen
ROZ-Kennzeichen versehen wird. Dadurch können verschiedene Kombinationen
von Fahrbefehlcodes FBC zwischen zwei Datenpunkten entstehen. 8 zeigt
beispielhaft drei verschiedene ROZ-Verbindungen von N nach H.
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Falls
für einen
Fahrbefehl auf Sicht zwischen zwei Datenpunkten ein ROZ-Kommando
durchgehend gilt, reicht ein Fahrwegzeiger. Dazu dürfen an diesen
Datenpunkten nur Abschnittscodes AC mit gesetztem ROZ-Kennzeichen
projektiert werden. Bezogen auf das Beispiel in 8 wird
dann für
den Abschnittspunkt H1, der kein Datenpunkt ist, kein Abschnittscode
mit ROZ-Kennzeichen
definiert. Dann ergibt sich für
den einzigen ROZ-Fahrweg
von N nach H ein Fahrbefehlscode FBC = 61.
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In 9 ist
die Projektierung bei Langsamfahrabschnitten LA veranschaulicht.
Für diesen
Sonderfall kann an jedem Ab schnitt zusätzlich ein – bei mehreren unterschiedlichen
Geschwindigkeiten auch mehrere – Abschnittscode(s)
für einen
Langsamfahrabschnitt LA mit gesetztem LA-Kennzeichen projektiert
werden. In 9 ist das z. B. am Datenpunkt
C der Fall.
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Da
an jedem Abschnitt theoretisch ein Langsamfahrabschnitt LA eingerichtet
werden kann, sind vielfache Kombinationsmöglichkeiten von Fahrwegzeigern
und damit Fahrbefehlscodes FBC möglich und
erforderlich. So sind z. B. allein für den vorhandenen Fahrwegzeiger
A-D die weiteren sieben gestrichelt dargestellten Kombinationen
mit Langsamfahrabschnitten LA in den einzelnen Abschnitten notwendig.
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10 zeigt
eine Möglichkeit
zur optimalen Ausnutzung der Datenkapazität einer Ansteuerbaugruppe.
Dabei sind einer Ansteuerbaugruppe mehrere Datenpunkte zugeordnet.
Die maximale Anzahl der anschließbaren Datenpunkte ist jedoch
durch die maximale Anzahl der an die Ansteuerbaugruppe anschließbaren Balisen
begrenzt. Dargestellt ist die Zuordnung von zwei an einem Gleis
in Gegenrichtung liegenden Datenpunkten x und y mit jeweils zwei
Balisen zu einer Ansteuerbaugruppe. Bei der Erfassung der Projektierungsdaten
werden jeweils für
eine Richtung in den Fahrwegtabellen der Datenpunkte x und y nur
den ausgewählten
Balisen Zeigerwerte ZW zugeordnet, im Beispiel den Balisen 1 und
2 für x
und den Balisen 3 und 4 für
y. Die für
einen Datenpunkt nicht ausgewählten
Balisen müssen
mit dem Zeigerwert ZW = 0 belegt werden. Für beide Datenpunkte x und y
entsteht so jeweils eine STW-Fahrwegliste. Da aber nur eine Zeigerliste
den beiden Fahrwegtabellen der Datenpunkte x und y zugeordnet ist,
müssen die
verfügbaren
Zeigerwerte ZW, beispielsweise maximal 255 Zeigerwerte, sinnvoll
aufgeteilt werden.
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Die
Erfindung beschränkt
sich nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist
eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders
gearteter Ausführung
von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.
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Soll
beispielsweise anstatt einer optimierten Fahrwegvorausschau ein
starres Signalsystem Grundlage einer Zugbeeinflussung sein, werden auch
die wesentlichen Merkmale der Erfindung genutzt. Die Stellwerkslogik
liefert dann für
jeden Datenpunkt bezogen auf einer eingestellten Fahrstraße Signalbegriffe,
die eindeutig einen Fahrweg definieren. Jedem dieser Fahrwege wird
an jedem Datenpunkt durch Projektierung eindeutig direkt ein Fahrbefehlscode
FBC zugeordnet. So beschreibt z. B. FBC = 1 den Signalbegriff „rot". Die Projektierung
eines Abschnittscodes AC ist für
diese Anwendung nicht erforderlich. Anhand des Fahrbefehlscodes
erfolgt – wie
oben beschrieben – die Übertragung
der entsprechenden Balisentelegramme an die Balisen.
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Auch
die Verwendung verschiedener Signalsysteme, z. B. Abschnittsignalisierung
oder Geschwindigkeitssignalisierung wird durch das beanspruchte
Verfahren abgedeckt.
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Bei
der Abschnittsignalisierung werden an jedem Datenpunkt für die einzelnen
Signalbegriffe entsprechend der Signalisierungsvorschriften Fahrwege
festgelegt. Entsprechend der signalisierten Anzahl von freien Abschnitten
und der Richtung ergeben sich unterschiedlich lange Fahrwegzeiger
und damit eindeutige Fahrbefehlscodes.
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Im
Gegensatz zur Abschnittsignalisierung definieren bei der Geschwindigkeitssignalisierung
die Signalbegriffe nur Fahrwegzeiger für einen Abschnitt, aber mit
verschiedenen Start- und
Zielgeschwindigkeiten. Damit können
die Fahrwegzeiger jeweils eindeutig einen Fahrbefehlscode FBC zugeordnet
werden.