DE102013202814A1

DE102013202814A1 - Method for error disclosure in a interlocking computer system and interlocking computer system

Info

Publication number: DE102013202814A1
Application number: DE201310202814
Authority: DE
Inventors: Michael Schaaf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2014-08-21
Also published as: WO2014128036A1; CN104995641A; EP2941738A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehleroffenbarung bei einem Stellwerksrechnersystem mit einem Bedienkanal (1a; 8), dessen Eingangssignale signaltechnisch sichere Zustandsmeldungen einer Eisenbahnsicherungsanlage (2) repräsentieren und dessen Ausgangssignale zur Bedienung mindestens eines Elementes, beispielsweise eines Lichtsignals, der Eisenbahnsicherungsanlage (2) ausgebildet sind und auf einem Display (7) als Text- und Grafik-Farbdarstellung (14) visualisiert werden sowie ein Stellwerksrechnersystem zur Durchführung des Verfahrens. Um unnötige Pixelauswertungen des Displays (7) zu vermeiden, ist vorgesehen, dass bei Einleitung der Bedienung des Elementes aus elementspezifischen Pixeldaten des Displays (7) mittels OCR – Optical Character Recognition – codierte erste Textdaten (19) erzeugt und mit elementspezifischen zweiten Textdaten (24) eines Prozessabbildes (23) der signaltechnisch sicheren Zustandsmeldungen verglichen werden.The invention relates to a method for detecting errors in an interlocking computer system with an operating channel (1a; 8), the input signals of which represent state messages of a railway safety system (2) that are safe in terms of signal technology and whose output signals are designed to operate at least one element, for example a light signal, of the railway safety system (2) and visualized on a display (7) as text and graphic color representation (14) as well as an interlocking computer system for carrying out the method. In order to avoid unnecessary pixel evaluations of the display (7), it is provided that when the operation of the element is initiated from element-specific pixel data of the display (7) by means of OCR - Optical Character Recognition - encoded first text data (19) is generated and then with element-specific second text data (24 ) a process image (23) of the signal-technically safe status messages are compared.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehleroffenbarung bei einem Stellwerksrechnersystem mit einem Bedienkanal, dessen Eingangssignale signaltechnisch sichere Zustandsmeldungen einer Eisenbahnsicherungsanlage repräsentieren und dessen Ausgangssignale zur Bedienung mindestens eines Elementes, beispielsweise eines Lichtsignals, der Eisenbahnsicherungsanlage ausgebildet sind und auf einem Display als Text- und Grafik-Farbdarstellung visualisiert werden sowie ein Stellwerksrechnersystem zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for error disclosure in an interlocking computer system with an operating channel, whose input signals represent safe signaling state signals a railway safety system and the output signals for operating at least one element, such as a light signal, the railway safety system are formed and on a display as text and graphics color representation be visualized and an interlocking computer system for performing the method.

Im Rahmen von Hilfsbedienungen an dem Stellwerksrechnersystem ist sicherzustellen, dass die Entscheidungsgrundlage, das heißt das Meldebild auf dem Display, das dem Bediener angezeigt wird, dem tatsächlichen Zustand der Eisenbahnsicherungsanlage, auch Außenanlage genannt, entspricht. As part of auxiliary operations on the interlocking computer system, it must be ensured that the basis for the decision, that is to say the display message displayed to the operator, corresponds to the actual state of the railway safety system, also called outdoor facility.

Bei einem bekannten derartigen System, das in 1 dargestellt ist, sind dazu ein Bedienkanal 1a und ein Referenzkanal 1b vorgesehen. Diese Rechnerkanäle 1a und 1b verarbeiten die Informationen einer Eisenbahnsicherungsanlage 2, welche eine sichere Meldequelle 3, beispielsweise ein ESTW – elektronisches Stellwerk – darstellt. Beide Rechnerkanäle, das heißt der Bedienkanal 1a und der Referenzkanal 1b sind hinsichtlich ihrer Eingangssignale und verwendeten Algorithmen identisch. Mittels einer Funktionalität für Zustandsanzeige/Bedienung 4a beziehungsweise 4b wird auf jedem Rechnerkanal 1a und 1b der Zustand der Eisenbahnsicherungsanlage 2 zusammen mit dem zu bedienenden Element der zu sichernde Textinformation als Zustandsbild 5a und als Referenzbild 5b der Textinformation dargestellt, wobei bei fehlerfreier Signalverarbeitung das Referenzbild 5b mit dem Zustandsbild 5a übereinstimmt. Um diese Übereinstimmung festzustellen, werden von der Zustandsanzeige/Bedienung 4a über das Zustandsbild 5a eine Prüfsumme ermittelt und von der Zustandsanzeige/Bedienung 4b über das Referenzbild 5b eine Prüfsumme ermittelt. Die Prüfsumme des Referenzbildes 5b wird an die Zustandsanzeige/Bedienung 4a des Bedienkanals 1a übermittelt 6, welcher dann beide Prüfsummen im Rahmen der Hilfsbedienung an die sichere Meldequelle 3 zum Vergleich übermittelt. Nur die Textinformationen des Zustandsbildes 5a werden auf einem Display 7 dargestellt. Derartige Tests werden zyklisch im Hintergrund durchgeführt, um frühzeitig nicht korrekte Arbeitsweise, zum Beispiel eingefrorene Bildpixel, auf einem der Rechnerkanäle 1a oder 1b zu erkennen und Fehler zu offenbaren. In a known such system, which in 1 is shown, are an operating channel 1a and a reference channel 1b intended. These computer channels 1a and 1b process the information of a railway safety system 2 which is a safe reporting source 3 , for example, an ESTW - electronic interlocking - represents. Both computer channels, that is the operating channel 1a and the reference channel 1b are identical in terms of their input signals and algorithms used. By means of a functionality for status display / operation 4a respectively 4b will be on each computer channel 1a and 1b the condition of the railway safety system 2 together with the element to be served the text information to be saved as a state image 5a and as a reference picture 5b the text information, wherein in error-free signal processing, the reference image 5b with the condition picture 5a matches. To determine this match, the status display / operation 4a about the condition picture 5a a checksum and from the status display / operation 4b via the reference picture 5b determines a checksum. The checksum of the reference image 5b is sent to the status display / operation 4a of the operating channel 1a transmitted 6 , which then sends both checksums as part of the auxiliary operation to the safe reporting source 3 transmitted for comparison. Only the text information of the status picture 5a be on a display 7 shown. Such tests are cyclically performed in the background to prevent premature improper operation, such as frozen image pixels, on one of the computer channels 1a or 1b to recognize and reveal mistakes.

Auch bekannte Verfahren, bei denen ein Display aus zwei Quellen angesteuert wird, oder ein Bildvergleich mittels DVI – Digital Visual Interface – Abgriffs sind lediglich Varianten dieses Grundprinzips. Also known methods in which a display is driven from two sources, or an image comparison using DVI - Digital Visual Interface - tap are merely variants of this basic principle.

Das primäre Ziel aller dieser Verfahren ist es, dem Bediener eine möglichst sichere Entscheidungsgrundlage in kritischen Situationen anzubieten. Die Bildsicherung beruht hierbei prinzipiell auf dem Vergleich zweier Bilder, nämlich dem Bild auf dem Display, das dem Bediener zur Verfügung gestellt wird, und dem Bild eines Referenzsystems, welches dieselbe Darstellung erzeugt. Bei diesen Verfahren wird immer das vollständige Displaybild pixelgenau geprüft. Es wird folglich ein deutlich größerer Bildbereich als notwendig geprüft und mögliche Fehler in einem weniger relevanten oder sogar irrelevanten Bildbereich des Displays können eine Kommandofreigabe verhindern. The primary goal of all these procedures is to provide the operator with the safest possible basis for decision-making in critical situations. The image backup is based in principle on the comparison of two images, namely the image on the display, which is made available to the operator, and the image of a reference system, which generates the same representation. With these methods, the complete display image is always checked pixel-accurately. Consequently, a significantly larger image area than necessary is checked and possible errors in a less relevant or even irrelevant image area of the display can prevent a command release.

Nachteilig ist neben den Hintergrundtests sämtlicher Bildpixel vor allem der erhebliche Aufwand für den Prüfsummenvergleich. Damit verbunden sind sehr hohe SIL-Anforderungen an die Einzelsysteme. Die Sicherheitsstufen SIL sind in der CENELEC-Norm EN50129 von SIL0 – signaltechnisch nicht sicher – bis SIL4 – signaltechnisch hochgradig sicher – definiert. The disadvantage, in addition to the background tests of all image pixels, especially the considerable effort for the checksum comparison. This involves very high SIL requirements for the individual systems. The safety levels SIL are in the CENELEC standard EN50129 from SIL0 - not technically safe - up to SIL4 - signal technically highly secure - defined.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Stellwerksrechnersystem gattungsgemäßer Art anzugeben, welche bei hochgradig sicherer Fehleroffenbarung irrelevante Pixelfehler textbasierter Grafik tolerieren und eine höhere Verfügbarkeit aufweisen, wobei möglicht niedrige SIL-Anforderungen anzustreben sind. The invention has for its object to provide a method and an interlocking computer system of the generic type, which tolerate irrelevant pixel errors text-based graphics with highly reliable error disclosure and have a higher availability, where possible low SIL requirements are desirable.

Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei Einleitung der Bedienung des Elements aus elementspezifischen Pixeldaten des Displays mittels OCR – Optical Character Recognition – codierte erste Textdaten erzeugt und mit elementspezifischen zweiten Textdaten eines Prozessabbildes der signaltechnisch sicheren Zustandsmeldungen verglichen werden. According to the method, the object is achieved in that when starting the operation of the element from element-specific pixel data of the display by means of OCR - Optical Character Recognition - coded first text data generated and compared with element-specific second text data of a process image of the fail-safe status messages.

Dazu dient gemäß Anspruch 2 ein Stellwerksrechnersystem, bei dem ein Referenzsystem mit einem Rücklesekanal zum Erzeugen mittels OCR – Optical Character Recognition – codierter erster Textdaten aus elementspezifischen Pixeldaten des Displays bei Einleitung der Bedienung des Elementes und einem Logikkanal zum Erzeugen und Speichern elementspezifischer zweiter Textdaten eines Prozessabbildes der signaltechnisch sicheren Zustandsmeldungen der Eisenbahnsicherungsanlage vorgesehen ist, wobei die ersten und die zweiten Textdaten einem Vergleicher einer die signaltechnisch sicheren Zustandsmeldungen erzeugenden Meldequelle zugeführt sind. The purpose of claim 2 is an interlocking computer system in which a reference system with a read-back channel for generating by OCR - Optical Character Recognition - coded first text data from element-specific pixel data of the display at initiation of operation of the element and a logic channel for generating and storing element-specific second text data of a process image the signal-technically safe status messages of the railway safety system is provided, wherein the first and the second text data are fed to a comparator of a signal-technically safe status messages generating message source.

Auf diese Weise erhält der Bediener eine gesicherte Entscheidungsgrundlage, bei der das Sicherungsverfahren wesentlich vereinfacht und tolerant gegen unwesentliche Pixelfehler ist. Die Systementwicklungskosten reduzieren sich, da die SIL-Anforderungen weitgehend in das Referenzsystem als eigenständige Komponente verlagert werden. Im Idealfall ist für den Bedienkanal lediglich ein SIL-Level von 0 erforderlich und für das Referenzsystem ein SIL-Level < 4, abhängig von der erforderlichen Sicherheit des Gesamtsystems. Das beanspruchte Verfahren, bei dem das Referenzsystem nur den Bildanteil der für den dargestellten Elementzustand signifikanten Text- beziehungsweise Grafik-Pixel auswertet, ist insgesamt deutlich weniger anfällig gegen Pixelfehler als die bekannten Verfahren. Dadurch erhöht sich die Verfügbarkeit des Gesamtsystems. Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Software des Bedienkanals wegen des niedrigen Sicherheitslevels einfacher getauscht werden kann, ohne die Systemzulassung zu gefährden. In this way, the operator gets a secure basis for decision-making, in which the security procedure is considerably simplified and tolerant against insignificant pixel errors. The system development costs are reduced because the SIL requirements are largely transferred to the reference system as an independent component. Ideally, a SIL level of 0 is required for the operating channel and a SIL level <4 for the reference system, depending on the required safety of the overall system. The claimed method, in which the reference system only evaluates the image portion of the text or graphic pixels significant for the illustrated element state, is overall much less susceptible to pixel errors than the known methods. This increases the availability of the entire system. A further advantage is that the software of the control channel can be easily replaced because of the low security levels, without jeopardizing the system approval.

Grundsätzlich können die zweiten Textdaten direkt aus dem Prozessabbild des Referenzsystems zusammengestellt werden. Es ist aber auch möglich, die zweiten Textdaten gemäß Anspruch 3 als OCR-codierte Textdaten elementspezifischer Pixeldaten eines virtuellen Displays der signaltechnisch sicheren Zustandsmeldungen der Eisenbahnsicherungsanlage zu erzeugen. In principle, the second text data can be compiled directly from the process image of the reference system. However, it is also possible to generate the second text data according to claim 3 as OCR-coded text data of element-specific pixel data of a virtual display of the fail-safe status messages of the railway safety system.

Gemäß Anspruch 4 ist eine Datenverbindung zwischen dem Bedienkanal und dem Referenzsystem vorgesehen, welche zur Übergabe der Spezifika, wie beispielsweise Name, Koordinaten und Ausdehnung, des auf dem Display zu visualisierenden Textes von dem Bedienkanal an das Referenzsystem dient. Der durch den Bedienkanal erzeugte und auf dem Display angezeigte Text wird gesichert, indem das Referenzsystem von Bedienkanal die notwendigen Informationen zur Elementbedienung anfordert und die OCR-codierten ersten Textdaten der vom Display rückgelesenen elementspezifischen Pixeldaten mit den im eigenen Logikkanal erzeugten zweiten Textdaten vergleicht. According to claim 4, a data connection between the operating channel and the reference system is provided, which serves for transferring the specifics, such as name, coordinates and extent, of the text to be visualized on the display from the operating channel to the reference system. The text generated by the operating channel and displayed on the display is saved by requesting the operator input reference system the necessary element handling information and comparing the OCR coded first text data of the item specific pixel data returned from the display with the second text data generated in the own logic channel.

In einer besonders zu bevorzugenden Ausführungsform gemäß Anspruch 5 ist vorgesehen, dass der Rücklesekanal zur Ausgabe von ersten Prüfsummen der ersten Textdaten und der Logikkanal zur Ausgabe von zweiten Prüfsummen der zweiten Textdaten ausgebildet sind. Die beiden Prüfsummen werden durch das Referenzsystem in der für den Kommandofreigabeprozess üblichen Weise an die sichere Meldequelle, beispielsweise ESTW – Elektronisches Stellwerk – oder ETCS – European Train Control System –, übertragen, um dort miteinander verglichen zu werden. In a particularly preferred embodiment according to claim 5 it is provided that the readback channel for outputting first checksums of the first text data and the logic channel for outputting second checksums of the second text data are formed. The two checksums are transmitted by the reference system in the usual manner for the command release process to the secure reporting source, such as ESTW - Electronic interlocking - or ETCS - European Train Control System - to be compared there.

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

1 ein Stellwerksrechnersystem bekannter Bauart und 1 an interlocking computer system of known type and

2 ein erfindungsgemäßes Stellwerkrechnersystem. 2 an inventive interlocking computer system.

1 veranschaulicht die übliche Bauart einer Stellwerksanlage, die bereits weiter oben beschrieben wurde. 1 illustrates the usual design of a signal box, which has already been described above.

Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in beiden Figuren gleichartige Baugruppen. Identical reference signs identify similar assemblies in both figures.

Anstelle im Wesentlichen identische Rechnerkanäle 1a und 1b gemäß 1 sind erfindungsgemäß ein als Bedienkanal 8 fungierender erster Rechnerkanal und ein Referenzsystem 9 vorgesehen, die sehr unterschiedliche Algorithmen für sehr unterschiedliche Aufgabenstellungen verwenden. Instead, essentially identical computer channels 1a and 1b according to 1 are according to the invention as a control channel 8th acting first computer channel and a reference system 9 provided that use very different algorithms for very different tasks.

Der Bedienkanal 8 erzeugt aus den signaltechnisch sicheren Meldungen der Eisenbahnsicherungsanlage 2 mittels einer projektierten 10 Stellwerkslogik 11 ein Prozessabbild 12, welches zur Visualisierung 13 einer entsprechenden Text- und Grafik-Farbdarstellung 14 auf dem Display 7 konditioniert wird. Die Bedienung, um zum Beispiel ein Lichtsignal von HALT auf FAHRT zu stellen, muss als Hilfsbedienung ausgeführt werden, weil das ESTW ansonsten seine Sicherheitsregeln verletzen würde. Die Hilfsbedienung wird durch den Bedienkanal 8 an das ESTW gesendet. The operating channel 8th generated from the fail-safe messages of the railway safety system 2 by means of a projected 10 interlocking logic 11 a process image 12 which is for visualization 13 a corresponding text and graphic color representation 14 on the display 7 is conditioned. The operation, for example, to put a light signal from HALT to TRAVEL must be carried out as an auxiliary operation, because otherwise the ESTW would violate its safety rules. The auxiliary operation is performed by the operating channel 8th sent to the ESTW.

Gleichzeitig mit der Einleitung der Bedienung wird die auf dem Display 7 angezeigte Farbdarstellung 14 von dem Referenzsystem 9 hinsichtlich Pixelfehler und Fehler beider Signalverarbeitung im Bedienkanal 8 überprüft. Dazu werden zunächst über eine Datenverbindung 15 von dem Bedienkanal 8 zu dem Referenzsystem 9 Spezifika der auf dem Display 7 zu visualisierenden Farbdarstellung 14, insbesondere Name, Displayposition, -Ausrichtung und -Ausdehnung, übertragen. Aufgrund dieser Informationen liest ein Rücklesekanal 16 des Referenzsystems 9 den Bildausschnitt des Displays 7 aus, der für das zu bedienende Element relevant ist. Die entsprechenden Bildpixel werden in einen Pixelpuffer 17 übertragen und mittels eines OCR-Algorithmus 18 in einen maschinenlesbaren Zustand der Farbdarstellung 14 – erste Textdaten 19 – gewandelt, welche eine erste Prüfsummenbildung 20 ermöglicht. Simultaneously with the initiation of the operation will be on display 7 displayed color representation 14 from the reference system 9 regarding pixel errors and errors of both signal processing in the operating channel 8th checked. This will be done first via a data connection 15 from the control channel 8th to the reference system 9 Specifics on the display 7 to be visualized color representation 14 , in particular name, display position, orientation and extension, transmitted. Based on this information reads a readback channel 16 of the reference system 9 the image section of the display 7 which is relevant to the element to be served. The corresponding image pixels are placed in a pixel buffer 17 transmitted and by means of an OCR algorithm 18 in a machine-readable state of color representation 14 - first text data 19 - converted, which is a first checksum formation 20 allows.

In einem Logikkanal 21 des Referenzsystems 9 wird eine zweite Prüfsumme 22 über ein Prozessbild 23 dieses Logikkanals 21 nach entsprechender Normierung des darzustellenden Textes – zweite Textdaten 24 – gebildet. Das Prozessabbild 23 wird wie bei dem Bedienkanal 8 direkt aus der projektierten 25 Stellwerkslogik 26 und damit direkt aus den signaltechnisch sicheren Zustandsmeldungen der Eisenbahnsicherungsanlage 2 gebildet. In a logic channel 21 of the reference system 9 will be a second checksum 22 via a process picture 23 this logic channel 21 after appropriate standardization of the text to be displayed - second text data 24 - educated. The process image 23 becomes as with the control channel 8th directly from the projected 25 interlocking logic 26 and thus directly from the signal-technically safe status messages of the railway safety system 2 educated.

Die Prüfsumme 20 der ersten Textdaten 19 und die Prüfsumme 22 der zweiten Textdaten 24 werden in den signaltechnisch sicheren Bereich der Stellwerksanlage übertragen und dort miteinander verglichen. Nur bei Übereinstimmung der beiden Prüfsummen 20 und 22 kann davon ausgegangen werden, dass die Signalverarbeitung in dem Bedienkanal 8 fehlerfrei abgelaufen ist und das Display 7 in den relevanten Pixelbereichen fehlerfrei ist, so dass die Kommandofreigabe erfolgen kann. Bei diesem Sicherungsverfahren werden die für die momentane Bedienhandlung nicht erforderlichen Pixelbereiche des Displays 7 ignoriert, wodurch sich eine hohe Verfügbarkeit des Gesamtsystems ergibt. The checksum 20 the first text data 19 and the checksum 22 the second text data 24 are transmitted to the signal-technically safe area of the interlocking system and compared there with each other. Only if the two checksums match 20 and 22 can be assumed that the signal processing in the control channel 8th completed without error and the display 7 is error-free in the relevant pixel areas, so that the command can be released. This backup procedure eliminates the pixel areas of the display that are not required for the current operator action 7 ignored, resulting in a high availability of the entire system.

Durch das Zusammenspiel von Bedienkanal 8 und Referenzsystem 9 mit den beiden unabhängigen Kanälen 16 für die Pixelauswertung und 22 für die Prozessauswertung ergibt sich eine sehr hohe signaltechnische Sicherheit, wobei der durch das Referenzsystem 9 gesicherte Bedienkanal 8 ein Sicherheitslevel von SIL0 aufweisen kann. Dadurch beschränkt sich der Funktionsumfang mit SIL > 0 auf das Referenzsystem 9 und kann – bezogen auf das Gesamtsystem – gegenüber der in 1 veranschaulichten bekannten Ausführungsform deutlich reduziert werden. Through the interaction of control channel 8th and reference system 9 with the two independent channels 16 for pixel evaluation and 22 For the process evaluation results in a very high signal security, whereby by the reference system 9 secured operating channel 8th may have a security level of SIL0. This limits the range of functions with SIL> 0 to the reference system 9 and can - relative to the overall system - compared to in 1 Illustrated known embodiment can be significantly reduced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

CENELEC standard EN50129 [0006]

Claims

Method for error disclosure in an interlocking computer system with an operating channel ( 1a ; 8th ), whose input signals are signal-technically safe status messages of a railway safety system ( 2 ) and whose output signals for the operation of at least one element, for example a light signal, the railway safety system ( 2 ) are formed on a display ( 7 ) as text and graphic color representation ( 14 ) are visualized, characterized in that upon initiation of the operation of the element from element-specific pixel data of the display ( 7 ) by means of OCR - Optical Character Recognition - coded first text data ( 19 ) and with element-specific second text data ( 24 ) of a process image ( 23 ) of the signal-technically safe status messages are compared.

Interlocking computer system for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a reference system ( 9 ) with a readback channel ( 16 ) for generating by means of OCR - Optical Character Recognition - coded first text data ( 19 ) from element-specific pixel data of the display ( 8th ) upon initiation of the operation of the element and a logic channel ( 21 ) for generating element-specific second text data ( 24 ) of a process image ( 23 ) of the signal-technically safe status messages of the railway safety system ( 2 ), the first and the second text data ( 19 ) and ( 24 ) a comparator of a reporting source generating the signal-safe status messages ( 3 ) are supplied.

Interlocking computer system according to claim 2, characterized in that the second text data ( 24 ) as OCR-coded text data of element-specific pixel data of a virtual display of the signal-technically safe status messages of the railway safety system ( 2 ) are formed.

Interlocking computer system according to claim 2 or 3, characterized in that a data connection ( 15 ) to transfer the specifics, such as name, coordinates and extent of the display ( 7 ) to be visualized text from the control channel ( 8th ) to the reference system ( 9 ) is provided.

Interlocking computer system according to one of claims 2 or 4, characterized in that the read-back channel ( 16 ) for the output of first checksums ( 20 ) of the first text data ( 19 ) and the logic channel ( 21 ) for the output of second checksums ( 22 ) of the second text data ( 24 ) are formed.