DE102011003364A1

DE102011003364A1 - Railway system

Info

Publication number: DE102011003364A1
Application number: DE102011003364A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bieg; Jens-Peter Brauner; Peter Faubel; Michael Schulze
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-08-02
Also published as: WO2012104178A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Eisenbahnsicherungssystem mit einer Innenanlage (3) zur Ansteuerung und Überwachung von Streckenelementen (5), insbesondere Weichen, Signalen, Gleisfreimeldeeinrichtungen, Balisen und Bahnübergängen. Um Streckenkabel (7) und Bereichsstellrechner (4) einzusparen, ist vorgesehen, dass die Innenanlage (3) und die Streckenelemente (5) über ein vermaschtes Funknetz (8) miteinander verbunden sind.The invention relates to a railway security system with an indoor installation (3) for controlling and monitoring track elements (5), in particular switches, signals, track vacancy detection devices, balises and level crossings. In order to save track cables (7) and area control computers (4), the indoor system (3) and the track elements (5) are connected to one another via a meshed radio network (8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Eisenbahnsicherungssystem mit einer Innenanlage zur Ansteuerung und Überwachung von Streckenelementen, insbesondere Weichen, Signalen, Gleisfreimeldeeinrichtungen, Balisen und Bahnübergängen.The invention relates to a railway safety system with an indoor system for controlling and monitoring of track elements, in particular points, signals, Gleisfreimeldeeinrichtungen, balises and level crossings.

Eine typische Architektur bekannter Bauart für ein derartiges Eisenbahnsicherungssystem ist in 1 dargestellt. Dabei ist eine Leitzentrale 1 vorgesehen, die mit mehreren, bestimmten Streckenabschnitten zugeordnete Stellwerken 2 verbunden ist. Die Leitzentrale 1 bildet zusammen mit den Stellwerken 2 die Innenanlage 3. Jedes Stellwerk 2 steuert und überwacht über Bereichsstellrechner 4 in dem jeweiligen Streckenabschnitt befindliche Streckenelemente 5, beispielsweise Weichen und Signale. Die Bereichsstellrechner 4 und die Streckenelemente 5 sind in einer Außenanlage 6 angeordnet, die über Streckenkabel 7 mit dem Stellwerk 2 verbunden ist. Aufgrund der üblicherweise verwendeten Kabeltypen für die Streckenkabel 7 ist die maximale Stellentfernung zwischen der Innenanlage 3 und der Außenanlage 6 auf etwa 6,5 km begrenzt. Es ergibt sich eine im Wesentlichen sternförmige Topologie, die eine aufwändige und sehr komplexe, nicht standardisierte Verkabelung benötigt. Kompatibilität zwischen unterschiedlichen Systemen, insbesondere mit verschiedenen Schnittstellen zwischen den einzelnen Komponenten und insbesondere bei verschiedenen Herstellern, ist nur mit erheblichem Hardware- und Software-Aufwand herstellbar.A typical architecture of known type for such a railway safety system is in 1 shown. There is a control center 1 provided, with a plurality of specific sections assigned interlockings 2 connected is. The control center 1 forms together with the signal boxes 2 the indoor unit 3 , Every signal box 2 controls and monitors via area control computers 4 Track elements located in the respective route section 5 For example, switches and signals. The range calculator 4 and the track elements 5 are in an outdoor area 6 arranged, via route cables 7 with the signal box 2 connected is. Due to the commonly used cable types for the track cables 7 is the maximum distance between the indoor unit 3 and the outdoor area 6 limited to about 6.5 km. The result is a substantially star-shaped topology, which requires a complex and very complex, non-standard cabling. Compatibility between different systems, especially with different interfaces between the individual components and in particular with different manufacturers, can only be produced with considerable hardware and software outlay.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine leistungsfähigere Architektur für ein gattungsgemäßes Eisenbahnsicherungssystem anzugeben.The invention has for its object to provide a more powerful architecture for a generic railway safety system.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Innenanlage und die Streckenelemente über ein vermaschtes Funknetz miteinander verbunden sind.According to the invention the object is achieved in that the indoor unit and the track elements are connected to each other via a meshed radio network.

Durch die Vermaschung ergibt sich eine dezentrale Steuerungs- und Überwachungsstruktur, wobei Bereichsstellrechner und Verkabelung zwischen Innen- und Außenanlage entfallen. Prinzipiell gibt es auch keine Begrenzung der Stellentfernung zwischen Innen- und Außenanlage. Dadurch können die Steuerungs- und Überwachungsfunktionen der Innenanlage auf eine Leitzentrale oder wenige Leitzentralen gebündelt werden. Die Aufteilung auf Streckenabschnitte, denen Stellwerke zugeordnete sind, kann entfallen oder wesentlich reduziert werden. Die Streckenelemente können innerhalb des vermaschten Funknetzes als Knoten oder Accesspoints fungieren, so dass sich eine Vielzahl von redundanten Übertragungswegen ergibt. Dadurch erhöht sich die Verfügbarkeit des Gesamtsystems. Falls ein Knotenpunkt im Funknetz ausfällt, kann dieser durch intelligentes Routing umgangen werden.The meshing results in a decentralized control and monitoring structure, with area control computers and cabling between indoor and outdoor facilities eliminated. In principle, there is no limit to the distance between the indoor and outdoor facilities. As a result, the control and monitoring functions of the indoor unit can be bundled on one control center or a few control centers. The division into sections, where interlockings are assigned, can be omitted or significantly reduced. The route elements can act as nodes or access points within the meshed radio network, resulting in a plurality of redundant transmission paths. This increases the availability of the entire system. If a node in the radio network fails, this can be bypassed by intelligent routing.

Eine Erweiterung des vermaschten Funknetzes durch Hinzufügung weiterer Streckenelemente ist jederzeit problemlos möglich. Ein separates Streckenkabel zwischen der Innenanlage und dem neuen Streckenelement ist nicht erforderlich.An extension of the meshed radio network by adding more track elements is possible at any time without any problems. A separate track cable between the indoor unit and the new track element is not required.

Die Energieversorgung der Streckenelemente kann dezentral auf der Grundlage regenerativer Energie erfolgen.The energy supply of the track elements can be decentralized based on regenerative energy.

Die Funkschnittstelle zwischen der Innenanlage und den Streckenelementen sowie zwischen den Streckenelementen untereinander ist vorzugsweise standardisiert und ermöglicht somit auf einfache Weise Kompatibilität zwischen verschiedenen Komponenten, insbesondere bei verschiedenen Herstellern.The radio interface between the indoor unit and the track elements and between the track elements with each other is preferably standardized and thus allows compatibility between different components, in particular at different manufacturers in a simple manner.

Die Streckenelemente in der Außenanlage sind wetterfest verkapselt und mit Controllerfunktionen ausgestattet.The track elements in the outdoor area are weatherproof encapsulated and equipped with controller functions.

In einer weiteren Ausbaustufe sind gemäß Anspruch 2 in das vermaschte Funknetz auch die Schienenfahrzeuge einbezogen. Durch direkte Kommunikation zwischen der Leitstelle in der Innenanlage und den Schienenfahrzeugen können bestimmte Streckenelemente, beispielsweise Lichtsignale, eingespart werden oder als Rückfallebene genutzt werden.In a further expansion stage, the rail vehicles are included in the meshed radio network according to claim 2. By direct communication between the control center in the indoor unit and the rail vehicles certain route elements, such as light signals, can be saved or used as a fallback level.

Gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen, dass das Funknetz auf ZigBee-Standard basiert. ZigBee ist besonders für die Ansteuerung und Überwachung wartungsfreier Schalter und Sensoren in schwer zugänglichen Bereichen vorgesehen und daher für die Anwendung bei Eisenbahnsicherungssystemen besonders geeignet. Indem ZigBee-Komponenten als Router agieren, kann das Funknetz eine Baumtopologie, durch Ausnutzung von Abkürzungen aber auch ein vermaschtes Netzwerk bilden.According to claim 3 it is provided that the radio network based on ZigBee standard. ZigBee is specially designed to control and monitor maintenance-free switches and sensors in hard-to-reach areas, making it particularly suitable for use with railway safety systems. By acting as a router, ZigBee components can make the tree a tree topology, but also a meshed network through the use of abbreviations.

Die relativ geringe Reichweite des ZigBee-Netzes von maximal 100 m kann gemäß Anspruch 5 durch die Zwischenschaltung von Repeatern wesentlich vergrößert werden. Beispielsweise können zwei Repeater per Glasfaserkabel zwischen Teilnetzen miteinander verbunden sein. Der Repeater kann als Signalverstärker, aber auch als Sternkoppler dienen, wobei dann mehr als zwei Repeater-Anschlüsse vorgesehen sind.The relatively short range of the ZigBee network of a maximum of 100 m can be significantly increased according to claim 5 by the interposition of repeaters. For example, two repeaters may be interconnected by fiber optic cable between subnets. The repeater can serve as a signal amplifier, but also as a star coupler, in which case more than two repeater connections are provided.

Gemäß Anspruch 4 basiert das Funknetz auf WiMAX-Worldwide Interoperability for Microwafe Access-Standard. Dabei handelt es sich um ein breitbandiges Funkübertragungssystem. WiMAX wird auch bei der Anbindung von GSM/UMTS-Basisstationen sowie bei der Bereitstellung drahtloser Internetzugänge angewendet. Vorteilhaft sind insbesondere die großen Übertragungsraten in Verbindung mit den kurzen Reaktionszeiten sowie die erheblich größere Reichweite als bei ZigBee. Die Leistungsgrenze von WiMAX liegt bei ca. 50 km.According to claim 4, the radio network is based on WiMAX-Worldwide Interoperability for Microwafe Access standard. This is a broadband radio transmission system. WiMAX is also used in the connection of GSM / UMTS base stations as well as in the provision of wireless Internet access. Particularly advantageous are the high transmission rates in conjunction with the short response times and the significantly greater range than ZigBee. The power limit of WiMAX is about 50 km.

Gemäß Anspruch 6 basiert das Funknetz auf IP-Internetprotokoll- und TCP-Transmission Control Protokoll. Auf diese Weise kann eine eindeutige Adressierung als Grundlage für ein Routing innerhalb des vermaschten Funknetzes leicht realisiert werden, wobei das TCP einen Datenaustausch in beiden Richtungen mit automatischer Erkennung von Datenverlusten ermöglicht.According to claim 6, the radio network is based on IP Internet Protocol and TCP Transmission Control Protocol. In this way, a unique addressing as a basis for routing within the meshed radio network can be easily realized, the TCP allows data exchange in both directions with automatic detection of data loss.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to figurative representations. Show it:

1 eine Architektur für ein Eisenbahnsicherungssystem nach dem Stand der Technik und 1 an architecture for a railway safety system according to the prior art and

2 eine beanspruchte Architektur für ein Eisenbahnsicherungssystem. 2 a claimed architecture for a railway safety system.

Die in 2 veranschaulichte Grundstruktur unterscheidet sich von der in 1 dargestellten und oben erläuterten bekannten Architektur dadurch, dass die Kommunikation zwischen der Innenanlage 3 und den Streckenelementen 5 ohne Bereichstellrechner 4 auskommt. Stattdessen ist ein vermaschtes Funknetz 8 vorgesehen, welches Verbindungen zwischen der Innenanlage 3 und den Streckenelementen 5 sowie zwischen den Streckenelementen 5 untereinander ermöglicht. Durch die Vermaschung und ein intelligentes Routing kann auch die Innenanlage 3 gegenüber der bekannten streckenabschnittsbezogenen Stellwerksaufteilung gemäß 1 in einer geringeren Anzahl lokaler Einheiten zusammengeführt werden. Die Innenanlage 3 gemäß 2 besteht nur aus einer einzigen Zentrale 9, welche gegebenenfalls durch Zwischenschaltung von Repeatern auch mit sehr weit entfernten Streckenelementen 5 kommunizieren kann. Das vermaschte Funknetz 8 kann dabei beispielsweise auf ZigBee- oder WiMAX-Standard basieren. Die Ansteuerung der Streckenelemente 5 sowie deren Überwachung, insbesondere mittels Diagnosedaten, die in die Gegenrichtung übertragen werden, basiert vorzugsweise auf das für Internet-Anwendungen übliche IP-/TCP-Protokoll.In the 2 illustrated basic structure differs from that in 1 illustrated and explained above known architecture in that the communication between the indoor unit 3 and the track elements 5 without range calculator 4 gets along. Instead, it's a meshed radio network 8th provided, which connections between the indoor unit 3 and the track elements 5 as well as between the track elements 5 allows each other. Due to the meshing and an intelligent routing can also the indoor system 3 in relation to the known section-related interlocking distribution according to 1 be merged into a smaller number of local units. The indoor unit 3 according to 2 consists of only one central office 9 , which optionally by interposing repeaters even with very distant track elements 5 can communicate. The meshed radio network 8th can be based on ZigBee or WiMAX standards, for example. The activation of the route elements 5 as well as their monitoring, in particular by means of diagnostic data, which are transmitted in the opposite direction, preferably based on the usual for Internet applications IP / TCP protocol.

Claims

Railway safety system with an indoor installation ( 3 ) for the control and monitoring of route elements ( 5 ), in particular switches, signals, Gleisfreimeldeeinrichtungen, Balisen and level crossings, characterized in that the indoor unit ( 3 ) and the route elements ( 5 ) via a meshed radio network ( 8th ) are interconnected.

Railway safety system according to claim 1, characterized in that in the radio network ( 8th ) Rail vehicles are involved.

Railway safety system according to one of the preceding claims, characterized in that the radio network ( 8th ) based on ZigBee standard.

Railway safety system according to one of the preceding claims. characterized in that the radio network ( 8th ) based on WiMAX standard.

Railway safety system according to one of the preceding claims, characterized in that the radio network ( 8th ) Repeater has.

Railway safety system according to one of the preceding claims, characterized in that the radio network ( 8th ) based on LP Internet Protocol and TCP Transmission Control Protocol.