DE102011075652A1

DE102011075652A1 - Verfahren zum Betreiben einer Eisenbahnstrecke sowie diesbezügliche Eisenbahnstrecke

Info

Publication number: DE102011075652A1
Application number: DE102011075652A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Temming
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2012-11-15
Also published as: US8996209B2; DK2691283T3; US20140107874A1; WO2012152748A1; EP2691283A1; NO2691283T3; ES2670595T3; EP2691283B1; HUE039173T2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Eisenbahnstrecke mit Streckenelementen, welche jeweils von einem signaltechnisch sicheren Rechner (1, 1.1, 1.2), der zyklisch eine Prüfroutine (5; 5.1, 5.2) durchführt, angesteuert werden sowie eine zur Durchführung des Verfahrens ausgerüstete Eisenbahnstrecke. Um Energie und Kosten einzusparen, ist vorgesehen, dass der Rechner (1; 1.1, 1.2)betrieben wird, wobei der Rechner (1; 1.1, 1.2) im Sleepmode (5) für die Zeitdauer der Prüfroutine (5; 5.1, 5.2) mittels einer signaltechnisch sicheren Timer-Logik (6; 6.1, 6.2, 6.3) in den Aktivmode (3) geschaltet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Eisenbahnstrecke mit Streckenelementen, beispielsweise Signalen, Weichen und Gleisfreimeldeeinrichtungen, welche jeweils von einem signaltechnisch sicheren Rechner, der zyklisch eine Prüfroutine durchführt, angesteuert werden sowie eine Eisenbahnstrecke zur Durchführung des Verfahrens.
Unter Streckenelementen werden alle Vorrichtungen verstanden, die im Bereich von Gleisanlagen der Sicherheit und der Steuerung des Schienenverkehrs dienen. Dabei kann es sich beispielsweise um Achszähler, Weichenantriebe, Signale oder Gleisbruchmelder handeln. Üblicherweise werden die Streckenelemente und die ansteuernden Rechner dauerhaft bestromt, so dass jederzeit Betriebsbereitschaft besteht und die Durchführung von Prüfroutinen möglich ist. Achszähler und Weichenkontakte werden beispielsweise permanent mit einem Ruhestrom versorgt und signaltechnisch sichere Rechner, beispielsweise in Form elektronischer Stellteile, sind ständig eingeschaltet. Dadurch wird sehr viel Energie verbraucht.
Die Anforderungen an die signaltechnische Sicherheit sind in der CENELEC-Norm EN50129 von SIL0 – signaltechnisch nicht sicher – bis SIL4 – signaltechnisch hochgradig sicher – definiert. Signaltechnisch sichere Rechner nach SIL3 oder SIL4 sind in der Regel mehrkanalig ausgebildet und führen Prüfroutinen während der Hochlaufphase und nach dem Hochlaufen zyklisch innerhalb einer definierten Zeitspanne durch. Wird die zyklische Prüfung nicht innerhalb der definierten Zeitspanne erfolgreich durchgeführt, ist ein sicherheitsrelevanter Betrieb nicht mehr möglich und es erfolgt in der Regel eine sicherheitsrelevante Abschaltung. Durchgeführt wird die zyklische Prüfung in den Zeitfenstern, in denen der sichere Rechner keine Logik für den Normalbetrieb durchführen muss.
Da die Hochlaufzeiten durch die Prüfroutine sehr lang sind, beispielsweise ca. 30s, bleibt der Rechner sicherheitshalber permanent eingeschaltet, wodurch auch die angesteuerten Streckenelemente eingeschaltet bleiben und ein hoher Energiebedarf resultiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Eisenbahnstrecke sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Eisenbahnstrecke anzugeben, welche eine Verringerung des Energieverbrauchs ermöglichen.
Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Rechner bedarfsabhängig in Aktivmode oder Sleepmode betrieben wird, wobei der Rechner im Sleepmode für die Zeitdauer der Prüfroutine mittels einer signaltechnisch sicheren Timer-Logik in den Aktivmode geschaltet wird.
Die Aufgabe wird auch durch eine Eisenbahnstrecke zur Durchführung des Verfahrens gelöst, bei der der Rechner bedarfsabhängig in Aktivmode und Sleepmode betreibbar ausgebildet und mittels einer signaltechnisch sicheren Timer-Logik während des Sleepmode für die Zeitdauer der Prüfroutine in den Aktivmode schaltbar ist.
Durch im Sleepmode des ansteuernden Rechners weitestgehenden Betrieb der Streckenelemente in einen Niedriglastzustand ergibt sich eine erhebliche Energie- und damit Kosteneinsparung. Niedriglastzustand kann dabei Energiesparmodus nach Art eines Stand-by-Betriebes oder auch vollständig stromloser, das heißt ausgeschalteter, Zustand bedeuten. Volllastzustand, das heißt voll funktionsfähiger Betriebszustand des Streckenelementes, ist nur bei tatsächlichem Bedarf vorgesehen, nämlich nur dann, wenn ein Schienenfahrzeug das jeweilige Streckenelement benötigt. Auf diese Weise können beispielsweise Signale durch den signaltechnisch sicheren Rechner derart angesteuert werden, dass eine Bestromung nur im Sichtbarkeitsbereich eines herannahenden Schienenfahrzeuges erfolgt und das Signal, sobald der Sichtbarkeitsbereich verlassen ist, durch den Rechner dunkel geschaltet wird.
Da eine echte Rechnerhochlaufzeit entfällt und der Rechner quasi nur eingeschaltet werden muss und sich wegen der Prüfroutine im Sleepmode bereits im geprüften Zustand befindet, kann sichergestellt werden, dass der Rechner sofort nach einer Einschaltaufforderung einsatzfähig ist. Für das Einschalten des Rechners wird nur ein Zeitraum von ca. 30ms benötigt, während ein Rechnerhochlauf ca. 30s beansprucht. Der signaltechnisch sichere Rechner befindet sich sowohl im Aktivmode als auch im Sleepmode im geprüften Zustand. Im Aktivmode erfolgt die zyklische Prüfung ähnlich wie bisher während der Zeitfenster, in denen der sichere Rechner keine Logik für den Normalbetrieb durchführen muss. Im Sleepmode wird der Rechner durch die signaltechnisch sichere Timer-Logik rechtzeitig wieder in den Aktivmode geschaltet, damit er die zyklischen Prüfungen noch vor Ablauf der definierten Zeitspanne ausführen kann. Die Timer-Logik ist vorzugsweise dreikanalig in SIL4-Sicherheitsniveau ausgebildet.
Durch Beschränkung der Betriebsbereitschaft des Rechners und der angesteuerten Streckenelemente auf die tatsächlich erforderlichen Zeiträume kann sich, insbesondere bei schwach befahrenden oder Nebenstrecken, eine erhebliche Energieeinsparung ergeben.
Die Betriebsbereitschaft kann dabei jederzeit beispielsweise von einem Gleisfreimeldesignal hergestellt werden. Bei vorhandenen Gleisfreimeldeanlagen, beispielsweise auf der Grundlage von Achszählern, kann deren sehr sicher erzeugtes Ausgangssignal auf diese Weise quasi zweckentfremdet oder mitbenutzt werden.
Gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen, dass die Streckenelemente mit Einrichtungen zur dezentralen Energieversorgung verbunden sind. Auf diese Weise ergibt sich neben der Energieeinsparung eine gute Einstiegsbasis für zukünftige kabellose Konzepte der Eisenbahnsicherungstechnik. Durch dezentrale, das heißt lokale, Energieversorgung von Streckenelementen, beispielsweise mittels Batterie oder Solarpaneel, können auch Streckenelemente an entlegenen Orten vollständig unabhängig von Festleitungen oder fest zugewiesenen Funkkanälen betrieben werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen verdeutlicht.
Es zeigen:
1 die wesentlichen Baugruppen eines signaltechnisch sicheren Rechners und
2 eine mehrkanalige Rechnerarchitektur.
Der in 1 veranschaulichte signaltechnisch sichere Rechner 1 besteht im Wesentlichen aus Funktionsblöcken für die eigentliche Rechnerfunktionalität 2, einen Aktivmode 3 und einen Sleepmode 4. Der Aktivmode 3 beinhaltet eine Logik zur zyklischen Durchführung einer Prüfroutine 5, wodurch Sicherheitsanforderungen für einen SIL3 oder SIL4-Status des Rechners 1 erfüllt werden. Damit diese Prüfroutine 5 auch während des Sleepmodes 4 ausgeführt werden kann, ist im Sleepmode 4 eine Timer-Logik 6 vorgesehen, welche den Rechner 1 für die Durchführung der zyklischen Prüfroutine 5 in den Aktivmode 3 umschaltet 7. Nach Beendigung der Prüfroutine 5 wird der Rechner 1 in den Sleepmode 4 zurückgeschaltet 8. Auf diese Weise befindet sich der Rechner 1 permanent, das heißt auch während des Sleemodes 4, in geprüftem Zustand und kann bei Anforderung seiner eigentlichen Rechnerfunktionalität 2, nämlich der Ansteuerung zugeordneter Streckenelemente, sofort von Sleepmode 4 in Aktivmode 3 umgeschaltet werden. Die Anforderung der Rechnerfunktionalität 2 erfolgt dabei durch ein bedarfsabhängiges Signal von außen, beispielsweise durch ein aktiviertes Kommunikationssignal 9 oder durch ein Überwachersignal 10. Durch die Timer-Logik 6, welche die Prüfroutine 5 im Sleepmode 4 startet, entfällt ein echter Rechnerhochlauf, bei dem die Prüfroutine 5 durchgeführt werden müsste und der deshalb eine unzulässig lange Funktionsuntüchtigkeit des Rechners 1 verursachen würde. Stattdessen muss der Rechner 1 zur bedarfsabhängigen Umschaltung von Sleepmode 4 in Aktivmode 3 quasi lediglich geweckt werden.
2 zeigt eine zweikanalige Rechnerarchitektur in Verbindung mit einer dreikanaligen Timer-Logik. Jeder der drei funktionsgleichen Timer-Kanäle 6.1, 6.2 und 6.3 ist dabei mit dem ersten 1.1 und dem zweiten Rechnerkanal 1.2 verbunden. Die Rechnerkanäle 1.1 und 1.2 führen dabei unabhängig voneinander die Prüfroutine 5.1 und 5.2 und die bedarfsabhängige Rechnerfunktionalität 2.1 und 2.2 aus. Zur eindeutigen Kanaltrennung sind dem zweiten Rechnerkanal 1.2 Widerstände 11.1, 11.2 und 11.3 vorgeschaltet.
Erst die in den 1 und 2 dargestellte Rechnerarchitektur gewährleistet ausreichende signaltechnische Sicherheit, um einen Sleepmode 4 einzuführen und damit den Energiebedarf des Rechners 1 und der angesteuerten Streckenelemente erheblich zu verringern. Letztlich ergibt sich dadurch auch die Möglichkeit einer Dezentralisierung, insbesondere bezüglich der Energieversorgung, die beispielsweise auf Solarenergie basieren kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

CENELEC-Norm EN50129 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Eisenbahnstrecke mit Streckenelementen, beispielsweise Signalen, Weichen und Gleisfreimeldeeinrichtungen, welche jeweils von einem signaltechnisch sicheren Rechner (1, 1.1, 1.2), der zyklisch eine Prüfroutine (5; 5.1, 5.2) durchführt, angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (1; 1.1, 1.2) bedarfsweise im Aktivmode (3) oder Sleepmode (4) betrieben wird, wobei der Rechner (1; 1.1, 1.2) im Sleepmode (5) für die Zeitdauer der Prüfroutine (5; 5.1, 5.2) mittels einer signaltechnisch sicheren Timer-Logik (6; 6.1, 6.2, 6.3) in den Aktivmode (3) geschaltet wird.
Eisenbahnstrecke zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (1; 1.1, 1.2) bedarfsabhängig im Aktivmode (3) und Sleepmode (4) betreibbar ausgebildet und mittels einer signaltechnisch sicheren Timer-Logik (6; 6.1, 6.2, 6.3) während des Sleepmode (4) für die Zeitdauer der Prüfroutine (5; 5.1, 5.2) in den Aktivmode (3) schaltbar ist.
Eisenbahnstrecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckenelemente mit Einrichtungen zur dezentralen Energieversorgung verbunden sind.