DE102006051241A1

DE102006051241A1 - Sicherheitseinrichtung für den Transrapid und andere schienengeführte Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102006051241A1
Application number: DE200610051241
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2008-05-08

Abstract

Um Unfällen des Transrapid (und anderer Schienenfahrzeuge) - a) wie geschehen und b) darüber hinaus denkbar - vorzubeugen, bedarf es zweier Maßnahmen: A) Menschenunabhängig kontrollierte Fahrstromfreigabe, die den Start des Zuges nur dann ermöglicht, wenn alle Servicefahrzeuge eingeparkt sind. B) Kontrolle der Strecke und des Umfeldes durch eine unbemannte Vorhut, die die Trasse und das Umfeld mittels aller verfügbaren Sensoren prüft und bei allen erkennbaren Risiken oder Ausfall den Nothalt des Zuges auslöst.

Description

Vorbemerkung
Der letzte Unfall des Transrapid (mit "nur" 170 kmh) zeigt, dass die bestehenden Sicherheitsvorkehrungen ungenügend sind.
Da bei einer Geschwindigkeit von 400 kmh jeder Unfall für alle Insassen tödlich ist und die rein materiellen Schäden schnell mehrstellige Millionenbeträge erreichen, sind automatische Sichereitseinrichtungen vorzusehen, die nicht nur menschliches Versagen durch 100% ausfallsichere Technik ausschließen sondern gleichzeitig Schutz vor allen denkbaren Gefahren incl. Terroranschlägen und Schäden an der sensiblen Trasse bieten. Nur wenn dies gewährleistet ist, kann die Magnetschwebetechnik genutzt und exportiert werden.
Die Lösung beinhaltet zwei Ansätze:

A) Verhinderung von Unfällen, wie geschehen → Kontrolle der Fahrstromfreigabe, gekennzeichnet dadurch, dass der Zug nur starten kann, wenn alle Servicefahrzeuge vorschriftsmäßig angedockt und arettiert worden sind.
B) Verhinderung von (fast) allen denkbaren Unfällen → Unbemannte Vorhut, gekennzeichnet dadurch, dass eine kleines artgleiches Fahrzeug mit ausreichendem Abstand vorauseilt und bei Gefahr den Notstop des Zuges auslöst

Die unter B) beschriebenen Einrichtungen sind für alle schienengeführten Fahrzeuge einsetzbar. Einige Elemente können auch bei nichtschienengeführten Fahrzeugen zum Einsatz kommen.
Innerhalb der Ansätze werden unterschiedliche Qualitätsgrade beschrieben: Die 1. Stufe schließt menschliches Versagen zu 100% aus. Die höchste bietet Schutz vor allen denkbaren Gefahren.
A) Verhinderung von Unfällen, wie geschehen
Stand der Technik
Bisher existieren keine technischen Einrichtungen, die verhindern, dass wie geschehen der Transrapid eine Strecke befährt, auf der sich Wartungsfahrzeuge befinden. Die Kontrolle obliegt bisher ausschließlich Menschen, somit sind Fehlentscheidungen nicht auszuschließen (vgl. Titanic, Tschernobyl, Exon Valdez ...).
Gleichzeitig sind ausfallsichere Konntrollsysteme seit geraumer Zeit im Einsatz (Drei – besser noch mehr – Rechner fahren das gleiche Programm und vergleichen die Ausgaben, sobald einer abweichende Ausgaben liefert, haben die anderen das Recht und die Pflicht, ihn abzuschalten und den Service zu informieren).
Die logische UND-Schaltung gehört seit der Erfindung elektrischer Maschinen zum Wissen jedes Elektrikers (Z.B.: Stanze – 2 weit genug vonbeinander entfernte Knöpfe gleichzeitig drücken, damit die Finger garantiert dranbleiben. Läßt sich erweitern – 10 Generäle müssen gleichzeitig per Internet "ok" voten, damit die Bombe losgehen kann.)
Kontrolle der Fahrstromfreigabe (1)

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

Stufe 1
An jedem Parkplatz eines Werkstattwagens wird ein mechanischer Taster montiert, der automatisch durch den eingeparkten Wagen mechanisch geschlossen wird.
Alle Taster sind in Reihe geschaltet und geben den Fahrstrom für den Rapid nur dann frei, wenn alle Werkstattwagen auf ihrem Parkplatz stehen. Kein Mensch kann den Start des Zuges veranlassen, solange nicht alle Wagen auf ihrem Platz stehen.

Restrisiko: Taster könnte in geschlossenem Zustand festbrennen/-klemmen und den Start des Zuges freigeben, wenn ein Wagen auf der Strecke ist.

Stufe 2
Den Schaltvorgang über zwei Kontakte vornehmen, die über eine Brücke im Wagen geschlossen werden. (2)

Restrisiko: Saboteur könnte Kontakte kurzschließen.

Stufe 3
Kontakte werden mit Panzerpatte abgedeckt und geschützt, die nur durch den Andockvorgang des Reparaturwagens mit der Motorleistung des Wagens mechanisch/hydraulisch geöffnet werden kann.

Restrisiko: Manipulation der Leitungen durch Unbefugte.

Stufe 4
Alle Leitungen und Anschlüsse des Kontrollsystems werden so gepanzert, dass Manipulationen nur mit schwerem Gerät möglich sind, und von installierten Sensoren bemerkt werden.

Restrisiko: Während der Zug ausserhalb der kontrollierten Strecke fährt, entwenden Unbefugte einen Werkstattwagen und fahren ihn auf die Strecke.

Stufe 5
Wenn der TR startet, wird eine mechanische Wegfahrsperre für alle Servicewagen aktiviert, die nur geöffnet werden kann, wenn der Zug wieder auf seinem Parkplatz steht.

Restrisiko: Geologische Einflüsse auf die Trasse, mechanische Beschädigung (LKW gegen Pfeiler ...), meteorologische Einflüsse, kosmische Einflüsse (Meteore ...), terroristische Atacken. Deshalb: Ansatz B

Alle 5 Stufen können auch ohne Elektrizität ausgeführt werden: Mechanisch oder hydraulisch bewegte Wegfahrsperren, betätigt durch die Energie der Fahrzeuge beim Andocken verhindern den Start des Rapid, wenn nicht alle Wartungsfahrzeuge angedockt sind und den Start von Wartungsahrzeugen, wenn der Rapid nicht angedockt ist.
B) Verhinderung aller denkbaren Unfälle
Stand der Technik
a) Transrapid
Das schreckliche Unglück auf der Teststrecke zeigt, dass der Transrapid über keine Sicherungseinrichtungen verfügt, die menschliches Versagen ausschließen. Und kein Zugführer ist in der Lage, bei 400 kmh auf alle denkbaren Ereignisse innerhalb seines Ereignishorizontes blitzartig zu reagieren, während die Fahrt vollautomatisch abläuft.
b) Sensorik
Die Sensorik bietet eine umfassende Auswahl von Erfassungsmöglichkeiten potentieller Gefahren und – am Kopf des Rapid montiert – die Chance, gefährliche Hindernisse oder Beschädigungen der Trasse zumindest auf Sichtdistanz zu erkennen und eine Notbremsung einzuleiten. Das ist bei 400 kmh nicht ausreichend.
c) Vorhut
Seit Menschengedenken ist das Prinzip der Vorhut bekannt. Bewegt sich ein Tross in geführlichem Feindesland, wird ein kleiner Trupp vorausgeschickt. Zwischen der Vorhut und dem Tross pendeln regelmäßig Boten. Bringt ein Bote schlechte Nachrichten, oder bleibt ein Bote aus, geht der Tross in Verteidigungsposition.
Unbemannte Vorhut (3),

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

Stufe 1
Dem zu sichernden Zug wird ein kleines leichtes Geführt (Vorhut) mit dem Abstand des Bremsweges des Zuges vorausgeschickt. Die Vorhut funkt kontinuierlich im Millisekundentakt ein "OK" an den Zug. Die beim Starten automatisch aktivierte Notbremse des Zuges wird durch dieses OK deaktiviert und reaktiviert sich automatisch, sobald das OK der Vorhut ausbleibt.

Restrisiko: Terroristische Atacken, die erst nach dem Passieren der Vorhut ausgelöst werden (Z.B.: Massensensible Bomben an den Pfeilern ...) oder Veränderungen der Trasse, die der Vorhut nichts anhaben.

Stufe 2
Sensoren der Vorhut erkennen Veränderungen der Trasse, Sprengstoff, verdächtige Bewegungen im Bereich der Trasse und lösen bei Bedarf den Nothalt des Zuges aus.

Restrisiko: Terroristische Angriffe aus der Luft

Stufe 3

Luftabsicherung: Die Vorhut wie der Rapid selbst werden mit Missiles bestückt.

Weitreichende Sensoren erkennen Agressoren und aktivieren notfalls die sensorgesteuerten Missiles, die diese eliminieren.

Restrisiko: Unbefugte Manipulationen der Hard- und Software

Stufe 4
Mindestens 3-fache Auslegung aller Systeme mit gegenseitiger Kontrolle im Millisekundentakt. Physikalische Sicherung alter Elemente, so dass unautorisierter Zugang zum System nur mit schwerem Gerät unter hohem Zeiteinsatz möglich ist, was leicht von einer 2. Ebene von Überwachungssensoren registriert und verhindert werden kann.

Restrisiko: Terroristen kapern die Vorhut und senden selbst OK an den Zug, sprengen dann die Trasse.

Stufe 5
In der Vorhut wie im Zug laufen synchron zwei identische Zufallsgeneratoren. Der Zug vergleicht den von der Vorhut gesendeten Wert mit dem eigenen und stoppt bei der ersten Differenz. Die Vorhut sendet ein Warnsignal, sobald per GPS-Vergleich ihre tatsächliche Position von der vorausberechneten abweicht.

Restrisiko: Entfesselte Naturgewalten, spez. nichtvorhersehbare gravierende tektonische Veränderungen mit größerem Ausmaß als der Bremsweg des Rapid. Von Fahrgästen eingeschleuste Sprengkörper. Konstruktionsfehler.

Stufe 6
Verzicht auf oberirdische fragile Trasse. Stattdessen unterirdische stabile flexible Rohre – können evakuiert werden = kein Luftwiderstand = weniger Energie = höhere Geschwindigkeit (Überschall ohne Knall), beste Sicherheit gegen Terroratacken aus der Luft oder vom Boden. Sobald der evakuierte Raum verletzt wird (was nötig wäre, um Manipulationen an der Strecke vorzunehmen oder Fremdkörper einzuschleusen), stoppt der Zug. In den Rohren integrierte Sensoren melden gefährliche tektonische Veränderungen.

Restrisiko: Totaler Energieausfall

Stufe 7
Rettungsschächte in regelmäßigen Abständen, deren Deckel sich bei Energieausfall oder Notstop des Zuges automatisch (mechanisch!) öffnen, um das Vakuum zu fluten und den Ausstieg zu ermöglichen.

Restrisiko: Globale Katasstrophen

Claims

Sicherheitseinrichtung für den Transrapid und andere schienengeführte Fahrzeuge dadurch gekennzeichnet, dass höchste Transparenz und Ausschluss menschlichen Versagens oder Vorsatzes gegeben wird, indem die Fahrstromfreigabe durch eine mehrfache logische UND-Schaltung erfolgt, die nur durch das Andocken der Servicefahrzeuge geschlossen werden kann.
Sicherheitseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltarme der UND-Glieder nicht wie üblich Teil des Schalters sind sondern fest in die Servicefahrzeuge integriert werden.
Sicherheitseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabe der Andockeinrichtung ausschließlich durch die Servicefahrzeuge erfolgen kann.
Sicherheitseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Elemente der Logik mit schwerer Panzerung ausgeführt werden, um Manipulationen ohne schweres Gerät auszuschließen.
Sicherheitseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Start des Transrapid eine mechanische Wegfahrsperre für die Servicefahrzeuge ausgelöst wird.
Sicherheitseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein unbemanntes Fahrzeug (Vorhut) dem Transrapid (oder einem anderen schienengeführten Fahrzeug) vorauseilt, wobei der Abstand mindestens dem Bremsweg des Zuges entspricht. Bei einer Beschädigung dieses Fahrzeuges wird automatisch der Nothalt des Zuges ausgelöst.
Sicherheitseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorhut mit allen denkbaren Sensoren und Einrichtungen bestückt wird, welche die Trasse und ihre Umgebung auf eventuelle Gefahren überprüfen (von der Beschaffenheit der Strecke bis hin zur Kontrolle und Sicherung des Luftraumes).