DE102010009633A1

DE102010009633A1 - Kommunikationssystem für den schienengebundenen Waren- oder Personentransport in einem Waggon

Info

Publication number: DE102010009633A1
Application number: DE102010009633A
Authority: DE
Inventors: Bernd Gombert
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-02-27
Filing date: 2010-02-27
Publication date: 2011-09-01
Also published as: WO2011104194A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für den schienengebundenen Waren- oder Personentransport in einem Waggon. Das Kommunikationssystem umfasst einen zentralen übergeordneten Leitrechner (11) und jedem Waggon separat zugeordnet: eine Energieversorgungseinheit (01), einen Energiespeicher (02) und eine Bordeinheit (03), welche betriebseigene und satellitengestützte Daten empfängt, verarbeitet und über eine Sendeinheit an den Leitrechner (11) sendet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für den schienengebundenen Waren- oder Personentransport in einem Waggon, insbesondere für Güter- und Personenverkehr sowie öffentlichen Nahverkehr.
Verschiedene Logistik- und Kommunikationssysteme sind sowohl für den Schienenverkehr als auch für den Straßenverkehr bereits bekannt.
Beispielsweise werden mit „Toll Collect” Mautgebühren für den Güterverkehr auf Deutschlands Autobahnen erhoben. Die Gebühren werden abhängig von der zurückgelegten mautpflichtigen Strecke, der Achszahl und der Schadstoffklasse erhoben. Das Herzstück des satellitengestützten Mautsystems ist die automatische Einbuchung mittels eines Fahrzeuggerätes, der so genannten „On Board Unit”. Nach der Registrierung kann sich jeder Nutzer ein Fahrzeuggerät in sein Fahrzeug einbauen lassen. Mit Hilfe von GPS-Satellitensignalen und weiteren Ortungssensoren erkennt die On Board Unit die gefahrenen mautpflichtigen Streckenabschnitte und berechnet auf Basis der eingestellten Fahrzeugdaten und Mautsätze die zu entrichtende Maut. Die Informationen zur Maut werden per Mobilfunk verschlüsselt an das Toll-Collect-Rechenzentrum gesendet. Im Rechenzentrum wird dann die Abrechnung erstellt. Auf dem Dach des Fahrzeuges wird eine Kombiantenne angebracht, über welche das GPS-Signal empfangen und Daten per Mobilfunk an das Toll-Collect-Rechenzentrum übermittelt werden.
Aus der FAG-Publikation WL 07 518 DA „FAG-Radsatzlager mit integriertem Generator" ist ein Generator bekannt, der im Radsatz integriert ist. Auf diese Weise können Güterwagen autark und durch Integration eines Akkumulators auch bei Stillstand mit Energie versorgt werden. Diese Radsatzlager mit integriertem Generator können immer dort zum Einsatz kommen, wo Eisenbahnwaggons elektrische Energie benötigen, die sonst nicht zur Verfügung steht. So können z. B. Telematiksysteme mit Zusatzfunktionen wie Radsatzlagerdiagnose und Gefahrgutüberwachung dank ausreichender und kontinuierlicher Stromversorgung ihre Daten in kürzeren Intervallen übertragen. Als Beispiele für stromabhängige Systeme in Güterwagen sind Überwachungseinrichtungen für Spezialtransporte, Standorterfassung von Wagen über GPS-Empfänger, Diagnose von Fahrgestellkomponenten und Brems- und Gleitschutzeinrichtungen genannt. Bei Rotation der Radachse laufen die daran befestigten Magnete als Rotoren in der Achskappe mit, wohingegen die Spulen als Stator im Gehäusedeckel stehen bleiben. Der so generierte Strom wird in einem Blei-Gei-Akkumulator gespeichert und auch bei Stillstand des Zuges für verschiedene Anwendungen zur Verfügung gestellt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Kommunikationssystem für den schienengebundenen Waren- oder Personenverkehr bereitzustellen, mit welchem es ermöglicht wird, von jedem einzelnen Waggon eines Zuges oder eines anderen schienengebundenen Fahrzeuges Daten – beispielsweise über den Zustand, den Aufenthaltsort oder die Ladung – zentral zu verarbeiten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem für den schienengebundenen Waren- oder Personentransport in einem Waggon umfasst einen zentralen übergeordneten Leitrechner. Weiterhin sind jedem Waggon separat eine Energieversorgungseinheit, ein Energiespeicher und eine Bordeinheit zugeordnet. Die Bordeinheit empfängt zunächst betriebseigene und satellitengestützte Daten. Sie kann diese Daten entsprechend bestimmter Vorgaben verarbeiten und an den Leitrechner senden, wo eine weitere Verarbeitung und Auswertung möglich ist.
Als Waggon ist dabei jeder schienengebundene Wagen zum Waren- oder Personentransport (beispielsweise auch ein Straßenbahnwagen) zu verstehen.
Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, dass nunmehr umfangreiche Planungs-, Auswerte- und Diagnosemöglichkeiten für den schienengebundenen Waren- und Personenverkehr zu Verfügung stehen, auf welche Bahnbetreiber, öffentliche Verkehrsverbände, Spediteure und andere zurückgreifen können, um den Waren- und ggf. auch Personentransport effizienter, überschaubarer sowie leichter abrechenbar zu gestalten
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Energieversorgungseinheit ein Generatorlager, das in mindestens einem Radlager des Waggons integriert ist. In anderen Ausführungsformen kann aber die Energieversorgungseinheit beispielsweise auch durch eine Brennstoffzelle oder eine andere geeignete Energiequelle gebildet sein.
Vorzugsweise umfasst die Bordeinheit eine Empfangseinheit, zum Empfangen betriebseigener oder zustandsbezogener Daten vom Zentralrechner oder vom internen System. Zum satellitengestützten Bestimmen der Position umfasst die Bordeinheit weiterhin ein GPS-Modul, das in bekannter Weise funktioniert. Vorteilhafterweise umfasst die Bordeinheit eine Sendeeinheit, mit der in der Bordeinheit empfangene, vermittelte oder verarbeitete Daten an den Zentralrechner gesendet werden. Die Sendeeinheit bzw. die Empfangseinheit ist vorzugsweise eine Mobilfunkeinheit. Der Datenaustausch erfolgt vorzugsweise verschlüsselt über GSM oder UMTS.
Durch den Leitrechner können verschiedene Funktionalitäten im Kommunikationssystem umgesetzt werden. Beispielsweise kann der Leitrechner ein Diagnosemanagementsystem umfassen. Da z. B. bei sehr hohen Kilometerleistungen der Personen- und Güterwagons die Diagnose des Fahrzeugzustands und der damit verbundene Wartungsbedarf von großem Interesse sind, kann durch ein solches Diagnosemanagementsystem eine detaillierte Wartungs- und Instandhaltungsplanung erfolgen.
Als weitere oder andere Funktionalität kann im Leitrechner ein Mautsystem integriert sein. Damit könnte, ähnlich wie bei Toll Collect, eine Mautpflicht im schienengebundenen Güterverkehr auf bestimmten Streckenabschnitten umgesetzt werden. Realisierbar wäre hier auch eine ”elektronische Fahrkarte” für den Personentransport. Die Anmeldung am System könnte zum Beispiel über eine Nutzerschnittstelle erfolgen, die mit der Empfangseinheit der Bordeinheit verknüpft ist. Über die Nutzerschnittstelle können benutzerbezogene Daten (beispielsweise Einlesen einer Bahn Card oder dergleichen) erfasst werden.
Außerdem kann im Leitrechner ein Logistikmanagementsystem umgesetzt werden, mit welchem logistische Informationen über die eingebuchten Strecken, ggf. Personen, Längen der Strecken, Verweildauern und Art der Güter verwaltet, optimiert und ausgewertet werden können.
Somit wird für den Schienenverkehr ein Kommunikations- und Leitsystem bereitgestellt, welches über satellitengebundene Navigation und Nachrichtenkommunikation Informationen – bevorzugt via Internet – für Logistik-, Trassen-, Maut- und Diagnosemanagement zur Verfügung stellt.
Eine der Schlüsselkomponenten für das Gesamtsystem der Informations- und Leitsystemtechnik ist das unterhaltssichere Generatorlager. Erst mit der Verkopplung und Vernetzung von Akku und/oder den jeweiligen Bordeinheiten und/oder einem übergeordneten Leitsystem wird die Möglichkeit einer durchgehenden Kette von Informationserfassung, -verarbeitung und -bereitstellung, insbesondere für den Schienenverkehr, realisierbar. Umfassende Informationssysteme inklusive Risiko- und Prozessmanagement sind somit durch die vorliegende Erfindung realisierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
1: eine Wirkkette eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems
In 1 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung als Wirkkette dargestellt. Ein Generatorlager 01 dient als Energieversorgungseinheit für einen Energiespeicher 02, der z. B. als Blei-Gel-Akkumulator ausgeführt sein kann. In den Achskappen der Radlagersätze sind Spulen untergebracht (nicht dargestellt), die durch umlaufende Permanentmagnete auf der Radachse einen entsprechenden Strom induzieren. Die gewonnene elektrische Energie wird im Energiespeicher 02 gespeichert, um z. B. auch bei Stillstand des Zuges die Energie für verschiedene Anwendungsszenarien bereitzustellen. Durch das Generatorlager 01 wird eine autarke Energieversorgung der einzelnen Waggons bzw. Container ermöglicht. Standardkomponenten, wie Gehäuse, Lager und Achsschenkel, bleiben unverändert. Die Generatoreinheit ist am Radlager des Waggons nachrüst- und austauschbar. Der Generator arbeitet weitestgehend verschleiß- und wartungsfrei. Außerdem ist ein Geschwindigkeitssignal für Gleitschutz oder andere Überwachungssysteme verfügbar.
Vom Energiespeicher 02 wird elektrische Energie für eine Bordeinheit 03 zur Verfügung gestellt. Auf der Bordeinheit 03 sind verschiedene Funktionalitäten umgesetzt. In der dargestellten Ausführungsform sind dies: ein elektrischer automatischer Türöffner 04, ein eigenes Energiemanagementsystem 06, eine Sensorelektronik 07, ein GPS-Modul 08 sowie ein Überwachungssystem 09.
Die Sensorelektronik kann beispielsweise der Erfassung von Temperatur, Kräften und Drehzahl am Radlager dienen, um einer Diagnosefunktionalität auf dem Leitrechner Daten zu liefern. Die genannten Funktionalitäten und deren technische Realisierung sind dem Fachmann prinzipiell bekannt, deshalb wird hier auf eine nähere Erläuterung verzichtet.
Die Bordeinheit 03 stellt ein elektronisches Gerät dar, welches betriebseigene und satellitengestützte Daten empfängt, verarbeitet und an einen übergeordneten Leitrechner 11 weitergibt. Die Bordeinheit 03 kann betriebseigene Funktionen auslösen, wie beispielsweise das Öffnen einer Tür oder das Erfassen von Informationen über eine Kamera oder andere Sensoren oder Schnittstellen. Sie sind so konzipiert, dass sie auf Anfrage eines übergeordneten Leitsystems, im Notfall aber auch eigenständig, Informationen bzw. Daten übermitteln und eine gewisse Lokalintelligenz aufweisen, d. h. die Vorverarbeitung und Filterung von Daten und Informationen vornehmen.
Der Leitrechner 11 umfasst das Informations- und Leitsystem des gesamten Kommunikationssystems. Die Bordeinheit 03 kommuniziert mit dem Leitrechner 11 vorzugsweise über Mobilfunk. Satellitengestützte Daten, wie z. B. GPS-Positionsdaten, werden über das GPS-Modul 08 verwirklicht.
Die Ausgestaltungsvarianten des Kommunikationssystems sind sehr vielfältig und nicht durch die Darstellung der bevorzugten Ausführungsform beschränkt.
Bezugszeichenliste

01: Generatorlager
02: Energiespeicher
03: Bordeinheit
04: Türöffner
05
06: Energiemanagementsystem
07: Sensorbox
08: GPS-Modul
09: Überwachungssystem
10
11: Leitrechner

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

FAG-Publikation WL 07 518 DA „FAG-Radsatzlager mit integriertem Generator” [0004]

Claims

Kommunikationssystem für den schienengebundenen Waren- oder Personentransport in einem Waggon, umfassend – einen zentralen übergeordneten Leitrechner (11); – eine Energieversorgungseinheit (01), einen Energiespeicher (02) und eine Bordeinheit (03), welche jedem Waggon separat zugeordnet sind, wobei die Bordeinheit (03) betriebseigene und satellitengestützte Daten empfängt, verarbeitet und über eine Sendeinheit an den Leitrechner (11) sendet.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit ein Generatorlager (01) ist, das in mindestens einem Radlager des Waggons integriert ist.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordeinheit (03) eine Empfangseinheit zum Empfang der betriebseigenen Daten umfasst.
Kommunikationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit und/oder die Empfangseinheit durch eine Mobilfunkeinheit gebildet sind/ist.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitrechner (11) ein Diagnosemanagementsystem umfasst.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitrechner (11) ein Mautsystem umfasst.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitrechner (11) ein Logistik-Managementsystem umfasst.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitrechner (11) ein Informationsportal umfasst, das alle relevanten Daten zu jedem Waggon in einem Intranet oder im Internet zur Verfügung stellt.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordeinheit (03) eine Sensorelektronik (07) zur Erfassung der betriebseigenen Daten umfasst.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitrechner (11) eine Sendeeinheit umfasst, mit der relevante Daten an die Bordeinheit (03) gesendet werden.