DE102016200085A1

DE102016200085A1 - A method of operating an ETCS mobile radio antenna arrangement and ETCS railway vehicle with an ETCS mobile radio antenna arrangement

Info

Publication number: DE102016200085A1
Application number: DE102016200085.3A
Authority: DE
Inventors: Elmar Dägele; Frank Kaiser; Fabrice Stein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2016-01-07
Filing date: 2016-01-07
Publication date: 2017-07-13
Also published as: ES2782211T3; EP3374247B1; WO2017118520A1; EP3374247A1; HUE048921T2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer ETCS(European Train Control System)-Mobilfunkantennenanordnung in einer On-Board-Unit (1) eines ETCS-Bahnfahrzeugs mit mindestens einer ETCS-Mobilfunkantenne (8) mit einem angeschlossenen ETCS-Mobilfunkgerät (5). Die ETCS-Mobilfunkantenne (8) ist mittels eines ETCS-Antennenumschalters (7) alternativ mit einem weiteren ETCS-Mobilfunkgerät oder mit einem weiteren Mobilfunkgerät (12) eines anderen Bahndienstes verbunden wird, wobei mittels einer Steuerungslogik aus ETCS-Zustandsinformationen der On-Board-Unit (1) des ETCS-Bahnfahrzeugs die Schaltstellung des ETCS-Antennenumschalters (7) ermittelt und eine Ansteuerung des ETCS-Antennenumschalters (7) vorgenommen wird. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein ETCS-Bahnfahrzeug mit einer ETCS-Mobilfunkantennenanordnung.The invention relates to a method for operating an ETCS (European Train Control System) mobile radio antenna arrangement in an on-board unit (1) of an ETCS rail vehicle having at least one ETCS mobile radio antenna (8) with a connected ETCS mobile radio device (5). The ETCS mobile radio antenna (8) is connected by means of an ETCS antenna switch (7) alternatively with another ETCS mobile device or with another mobile device (12) of another rail service, wherein by means of a control logic from ETCS state information of the on-board Unit (1) of the ETCS railway vehicle, the switching position of the ETCS antenna switch (7) determined and a control of the ETCS antenna switch (7) is made. The invention also relates to an ETCS railway vehicle having an ETCS mobile radio antenna arrangement.

Description

Bahnfahrzeuge, die mit dem standardisierten ETCS (European Train Control System) ausgerüstet sind und im ETCS Level 2 oder 3 fahren, nutzen für die Kommunikation mit der jeweils zuständigen Streckenzentrale das digitale Mobilfunknetz GSM(Global System for Mobile Communications)-R, wobei „R“ für Railway steht. Um eine lückenlose Zugsicherung zu gewährleisten, sind die sogenannten On-Board-Units jeweils mit zwei GSM-R- bzw. ETCS-Mobilfunkgeräten bestückt, so dass während des Übergangs zur nächsten örtlich zuständigen Streckenzentrale parallele Mobilfunkverbindungen (zur vorherigen und nachfolgenden Streckenzentrale) verfügbar sind. Railway vehicles equipped with the standardized European Train Control System (ETCS) and operating at ETCS Level 2 or 3 use the Global System for Mobile Communications (GSM) digital radio network to communicate with the relevant line center, where "R "Stands for Railway. In order to ensure seamless train protection, the so-called on-board units are each equipped with two GSM-R or ETCS mobile devices, so that during the transition to the next locally responsible route central parallel mobile connections (to the previous and subsequent line centers) are available ,

Die beiden Mobilfunkgeräte einer On-Board-Unit sind nur zu einem geringen Teil der ETCS-Betriebszeit parallel in Verwendung, nämlich während des Nachbarzentralenübergangs. In der überwiegenden Betriebszeit wird für ETCS Level 2 bzw. 3 nur ein ETCS-Mobilfunkgerät belegt. Daneben gibt es Streckenabschnitte, die nicht mit ETCS Level 2 oder 3 ausgerüstet sind und auf denen der Bahnbetrieb mit anderen Zugsicherungssystemen abgewickelt wird, so dass die ETCS-Mobilfunkgeräte während der Fahrt über diese Streckenabschnitte für ETCS nicht benötigt werden. In dieser Zeit könnten ein oder ggf. beide ETCS-Mobilfunkgeräte oder deren Antennen für andere Dienste verwendet werden. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass im Falle einer Anforderung von Mobilfunkgeräten durch ETCS diese sofort wieder für ETCS bereitgestellt werden müssen. Außerdem muss die Qualität der Mobilkommunikation, auch als „Quality of Service“ bezeichnet, für ETCS jederzeit vorhanden sein. The two mobile devices of an on-board unit are in parallel use only for a small part of the ETCS operating time, namely during the neighboring central office transition. For most of the time ETCS Level 2 or 3 only occupies one ETCS mobile device. In addition, there are sections that are not equipped with ETCS Level 2 or 3 and on which the train operation is handled with other train control systems, so that the ETCS mobile devices are not required for ETCS while driving over these sections. During this time one or possibly both ETCS mobile devices or their antennas could be used for other services. It should be noted, however, that in the case of a request for mobile devices by ETCS they must be immediately re-provisioned for ETCS. In addition, the quality of mobile communications, also known as "Quality of Service", must be available to ETCS at all times.

Um die für ETCS benötigte Qualität der Mobilkommunikation sicherzustellen, wird auf dem Fahrzeugdach für jedes ETCS-Mobilfunkgerät eine eigene Dachantenne installiert. ETCS-Dachantennen und ihre Zuleitungen müssen eine Reihe von Anforderungen erfüllen, die den Aufbau und die Platzierung der Antennen auf dem Dach beschränken. Diverse elektrische und mechanische Anforderungen sowie Mindestabstände zwischen den Antennen müssen eingehalten werden. Dadurch ist die mögliche Anzahl von Mobilfunkantennen auf den Schienenfahrzeugen begrenzt. Sollen neben den ETCS Mobilfunkantennen weitere Antennen auf einem Dach eines Bahnfahrzeugs nachgerüstet werden, entstehen oftmals Platzprobleme oder technisch aufwändige Lösungen werden notwendig. To ensure the quality of mobile communications required for ETCS, a dedicated roof antenna will be installed on the vehicle roof for each ETCS mobile device. ETCS rooftop antennas and their feeders must meet a number of requirements that limit the design and placement of rooftop antennas. Various electrical and mechanical requirements as well as minimum distances between the antennas must be observed. As a result, the possible number of mobile radio antennas on the rail vehicles is limited. If additional antennas are to be retrofitted on a roof of a railway vehicle in addition to the ETCS mobile radio antennas, space problems often arise or technically complex solutions become necessary.

Neben der Zugsicherung ETCS gibt es eine Reihe weiterer Bahndienste im ERTMS (European Rail Traffic Management System) und außerhalb des ERTMS mit Kommunikationsbedarf über Mobilfunk. Ein Beispiel dafür ist der Sprachdienst Zugfunk, über den der Fahrzeugführer mittels bahnspezifischen Erweiterungen des GSM Mobilfunkstandards (location dependent adressing) mit dem zuständigen Fahrdienstleiter kommunizieren kann. In addition to the ETCS train control system, there are a number of other rail services in the ERTMS (European Rail Traffic Management System) and outside the ERTMS with communication requirements via mobile radio. An example of this is the voice service train radio, via which the driver can communicate with the competent dispatcher via train-specific extensions to the GSM mobile radio standard (location-dependent addressing).

Der Ausbau mobiler Bahndienste mit Sprach- und Datenkommunikation wird sich zukünftig stark weiterentwickeln, beispielsweise auch hinsichtlich neuer Dienste für Bahnfahrgäste. Dies betrifft sowohl das ETCS System selbst, als auch andere auf dem Fahrzeug vorhandene Infrastruktur und Steuerungssysteme. Um ETCS Fahrzeuge wirtschaftlich zu betreiben, müssen künftig diverse Zusatzdienste für ETCS über Mobilkommunikation bereitgestellt werden. Beispiele hierfür sind:
Übertragung von (verschlüsselten) Schlüsseldaten für die signaltechnisch gesicherte Funkkommunikation an Fahrzeuge, beispielsweise aufgrund von zeitlich eingeschränkter Schlüsselgültigkeit oder für das Befahren neuer Streckenabschnitte durch Mietfahrzeuge,
Übertragung von Software bzw. Konfigurationsdaten an Fahrzeuge (z.B. zur Anpassung an Betriebssituationen oder zur Fehlerkorrektur),
Übertragung von Statusinformationen des ETCS Systems oder anderer Fahrzeugkomponenten (Ort, Geschwindigkeit, Level etc.) an streckenseitige Dispatcher und
Übertragung von Diagnosedaten des ETCS Systems oder anderer Fahrzeugkomponenten an streckenseitige Wartungseinrichtungen. The development of mobile rail services with voice and data communication will continue to develop strongly in the future, for example with regard to new services for train passengers. This concerns both the ETCS system itself and other in-vehicle infrastructure and control systems. In order to operate ETCS vehicles economically, various additional services for ETCS via mobile communication must be provided in the future. Examples for this are:
Transmission of (encrypted) key data for the signal-secured radio communication to vehicles, for example due to time-limited key validity or for driving on new sections of the route by rental vehicles,
Transmission of software or configuration data to vehicles (eg for adaptation to operational situations or for error correction),
Transmission of status information of the ETCS system or other vehicle components (location, speed, level, etc.) to trackside dispatchers and
Transmission of diagnostic data of the ETCS system or other vehicle components to trackside maintenance facilities.

Neben den ETCS-Datendiensten im bahneigenen GSM-R-Netz besteht für neue Bahndienste auch der Bedarf, öffentliche Mobilfunknetze mit Services der 3. und 4. Generation (z.B. UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) zu nutzen. In addition to the ETCS data services in the orbital GSM-R network, there is also a need for new rail services to use public mobile networks with 3rd and 4th generation services (e.g., UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)).

Es ist aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht möglich, für jeden Bahndienst eine eigene Mobilfunkantenne zu installieren. Auch eine gleichzeitige Nutzung der vorhandenen ETCS-Mobilfunkantennen für die Anschaltung weiterer Mobilfunkgeräte mit UMTS oder LTE(Long Term Evolution)-Datendiensten, beispielsweise durch Nutzung eines Diplexers, ist wegen der überlappenden, bzw. zu nahe beieinander liegenden Frequenzbereiche nicht möglich. For technical and economic reasons, it is not possible to install a separate mobile antenna for each rail service. A simultaneous use of existing ETCS mobile antennas for the connection of other mobile devices with UMTS or LTE (Long Term Evolution) data services, for example by using a diplexer, is not possible because of the overlapping, or too close to each other lying frequency ranges.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer ETCS-Mobilfunkantennenanordnung anzugeben, mit dem sich ETCS-externe Bahndienste mit Mobilkommunikation in ETCS-Bahnfahrzeuge integrieren lassen. The object of the invention is to specify a method for operating an ETCS mobile radio antenna arrangement with which ETCS-external rail services with mobile communication can be integrated into ETCS railway vehicles.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Betreiben einer ETCS(European Train Control System)-Mobilfunkantennenanordnung in einer On-Board-Unit eines ETCS-Bahnfahrzeugs mit mindestens einer ETCS-Mobilfunkantenne mit einem angeschlossenen ETCS-Mobilfunkgerät vorgeschlagen, die mittels eines ETCS-Antennenumschalters alternativ mit einem weiteren ETCS-Mobilfunkgerät oder mit einem weiteren Mobilfunkgerät eines anderen Bahndienstes verbunden wird, wobei mittels einer Steuerungslogik aus ETCS-Zustandsinformationen der On-Board-Unit des ETCS-Bahnfahrzeugs die Schaltstellung des ETCS-Antennenumschalters ermittelt und eine Ansteuerung des ETCS-Antennenumschalters vorgenommen wird. To achieve this object, the invention provides a method for operating an ETCS (European Train Control System) mobile radio antenna arrangement in an on-board unit of an ETCS rail vehicle with at least one ETCS mobile radio antenna with a connected ETCS antenna. Mobile device proposed, which is connected by means of an ETCS antenna switch alternatively with another ETCS mobile device or with another mobile device of another rail service, said means of a control logic from ETCS state information of the on-board unit of the ETCS railway vehicle, the switching position of the ETCS Antenna switch is detected and a control of the ETCS antenna switch is made.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin gesehen, dass unterschiedliche Dienste, nämlich ETCS-interne und/oder ETCS-externe Dienste, die vorhandenen ETCS-Mobilfunkantennen des jeweiligen Bahnfahrzeugs mitbenutzen. Eine weitere Antenneninstallation auf dem Dach eines Bahnfahrzeugs kann für diese Dienste in vorteilhafter Weise entfallen. Damit entspannt sich das Platzproblem für weitere Mobilfunkantennen auf dem Dach eines Bahnfahrzeugs. A significant advantage of the method according to the invention is seen in the fact that different services, namely ETCS-internal and / or ETCS-external services, share the existing ETCS mobile radio antennas of the respective railway vehicle. Another antenna installation on the roof of a railway vehicle can be omitted for these services in an advantageous manner. This relaxes the space problem for other mobile antennas on the roof of a railway vehicle.

Hinzu kommt, dass das Verfahren einfach ist, indem eine Steuerungslogik zum Einsatz kommt, die aus ETCS-Zustandsinformationen einer On-Board-Unit die Schaltstellung des ETCS-Antennenumschalters ermittelt und daraufhin den Antennenumschalter entsprechend ansteuert; die benötigte Hardware kann flexibel aufgebaut und in unterschiedlicher Weise in das Bahnfahrzeug integriert sein. In addition, the method is simple in that a control logic is used, which determines from ETCS status information of an on-board unit, the switching position of the ETCS antenna switch and then controls the antenna switch accordingly; The required hardware can be flexibly constructed and integrated in different ways in the railway vehicle.

Außerdem bleibt die ETCS-Funktion unverändert. Weder die Datenkommunikation noch die ETCS-Protokolle werden beeinflusst. Einflüsse auf die ETCS-Systemverfügbarkeit durch den ETCS-Antennenumschalter sind vernachlässigbar klein, wenn eine hochwertige Hardwareausführung verwendet wird. In addition, the ETCS function remains unchanged. Neither the data communication nor the ETCS protocols are affected. Influences on ETCS system availability through the ETCS antenna switch are negligibly small if high quality hardware is used.

Schwierigkeiten mit überlappenden Frequenzbereichen sind ohne Weiteres vermeidbar. Dabei ist es möglich, mindestens eine Mobilfunkantenne zu installieren, die für Frequenzbereiche von GSM-R und UMTS bzw. LTE geeignet ist. Mit Hilfe des ETCS-Antennenumschalters kann ein Hochfrequenz-Signal einer oder mehrerer ETCS-Dachantennen alternativ für die ETCS Fahrzeugsteuerung oder für andere Kommunikationsdienste bereitgestellt werden. Andere Kommunikationsdienst können Mobilfunkgeräte, Mobilfunknetze und/oder Mobilfunkdienste sein. Difficulties with overlapping frequency ranges are readily avoidable. It is possible to install at least one mobile radio antenna which is suitable for frequency ranges of GSM-R and UMTS or LTE. The ETCS antenna switcher can provide a high frequency signal to one or more ETCS roof antennas alternatively for ETCS vehicle control or other communication services. Other communication services may be mobile devices, mobile networks and / or mobile services.

Mittels der speziellen Steuerungslogik kann entschieden werden, ob die ETCS-Mobilfunkantenne für die ETCS-Fahrzeugsteuerung aktiviert wird oder für andere Dienste im Fahrzeug. Da die Steuerung des Bahnfahrzeugs zu jedem Zeitpunkt Priorität hat, muss die Steuerungslogik fortlaufend Kenntnis darüber haben, ob die ETCS-Mobilfunkantenne für ETCS benötigt wird oder nicht. Sobald ETCS Kommunikationsbedarf für die umschaltbare Antenne hat, wird diese für ETCS bereitgestellt. Andere Dienste müssen deshalb mit einer jederzeitigen Unterbrechung und einer zeitweisen Nichtverfügbarkeit der Mobilkommunikation rechnen. Diese Randbedingung muss bei der Auswahl potentieller anderer Bahndienste berücksichtigt werden. Jedoch ist die durch das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellte Übertragungsqualität für Dienste, wie beispielsweise das ETCS Schlüsselmanagement und die Übertragung von ETCS-Diagnosedaten ausreichend. The special control logic can be used to decide whether the ETCS mobile antenna is activated for ETCS vehicle control or for other services in the vehicle. Since the control of the railway vehicle has priority at all times, the control logic must be continuously aware of whether the ETCS mobile antenna is needed for ETCS or not. Once ETCS has communication needs for the switchable antenna, it will be provisioned for ETCS. Other services must therefore expect an interruption at any time and a temporary unavailability of mobile communication. This constraint must be taken into account when selecting potential other rail services. However, the transmission quality provided by the method of the invention is sufficient for services such as ETCS key management and transmission of ETCS diagnostic data.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können verschiedene ETCS-Zustandsinformationen für die Steuerungslogik herangezogen werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, wenn die ETCS-Zustandsinformationen aus Informationen bezüglich Zustand, Belegung und Kommunikationsanforderungen der in der On-Board-Unit des ETCS-Bahnfahrzeugs verwendeten Mobilfunkgeräte gewonnen werden. In the method according to the invention, different ETCS status information can be used for the control logic. However, it has proven to be particularly advantageous if the ETCS status information is obtained from information relating to status, occupancy and communication requirements of the mobile devices used in the on-board unit of the ETCS rail vehicle.

Als ETCS-Zustandsinformationen werden bevorzugt folgende Zustände abgefragt:
Zustand der GSM-R-Mobilfunkgeräte, wie eingeschaltet, im GSM-R-Netz eingebucht und nicht verfügbar;
Anzahl der aktuell genutzten Kommunikationsmöglichkeiten, wie GSM-R-Mobilfunkgeräte, GSM-R-Netze und
aktuelle Verbindungsanforderungen, wie zur Streckenzentrale, von der Streckenzentrale. Anhand dieser ETCS-Zustandsinformationen kann die Steuerungslogik des ETCS-Antennenumschalters entscheiden, ob eine ETCS-Mobilfunkantenne gegenwärtig für ETCS benötigt wird oder nicht. So kann die ETCS-Mobilfunkantenne für andere Bahndienste freigegeben werden, wenn
das an die ETCS-Mobilfunkantenne angeschlossene eine ETCS-Mobilfunkgerät und das weitere ETCS-Mobilfunkgerät funktionsfähig sind,
kein oder ein ETCS-Mobilfunkgerät von ETCS belegt ist und keine weitere Verbindungsanforderung zur Streckenzentrale besteht. As ETCS state information, the following states are preferably queried:
State of the GSM-R mobile devices as switched on, logged in the GSM-R network and not available;
Number of currently used communication options, such as GSM-R mobile devices, GSM-R networks and
current connection requirements, such as to the line center, from the line center. Based on this ETCS state information, the control logic of the ETCS antenna switcher may decide whether an ETCS mobile antenna is currently needed for ETCS or not. Thus, the ETCS mobile antenna can be released for other railway services, if
the one ETCS mobile device connected to the ETCS mobile radio antenna and the further ETCS mobile radio device are functional,
no or one ETCS mobile device is occupied by ETCS and there is no further connection request to the line center.

Anzumerken ist in diesem Zusammenhang, dass im ETCS ein Rufaufbau während der Fahrt stets vom ETCS-Bahnfahrzeug ausgeht, so dass in der Zeit, in der die ETCS-Mobilfunkantenne für andere Bahndienste bereitgestellt wird, kein Kommunikationsproblem hinsichtlich erfolgloser Verbindungsanforderungen seitens der Streckenzentrale entsteht. It should be noted in this regard that in the ETCS, a call setup always emanates from the ETCS railway vehicle while on the move, so that there is no communication problem with regard to unsuccessful connection requests from the line center during the time the ETCS mobile antenna is being provisioned for other train services.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, wie an sich bekannt, außer der mindestens einen ETCS-Mobilfunkantenne und dem ETCS-Antennenumschalter ein nichtsicherheitsrelevanter Vorverarbeitungsrechner und ein signaltechnisch sicherer Rechner verwendet. Vorteilhaft ist es, die ETCS-Zustandsinformationen mittels des nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechners der On-Board-Unit des ETCS-Bahnfahrzeugs von der Steuerungslogik zu gewinnen. In the method according to the invention, as known per se, in addition to the at least one ETCS mobile radio antenna and the ETCS antenna switch, a non-safety-relevant preprocessing computer and a fail-safe computer are used. It is advantageous to use the ETCS state information by means of the non-safety-related preprocessing computer of the on-board unit of the ETCS railway vehicle from the control logic.

Als vorteilhaft wird es ferner erachtet, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Steuerungslogik eine in den nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner integrierte Steuerungslogik verwendet wird. Insbesondere kann die Integration der Steuerungslogik vorteilhaft in die CPU des nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechners erfolgen. Es ist aber auch möglich, die Steuerungslogik in einer besonderen Komponente, beispielsweise in einem Mikrocontroller, unterzubringen. It is also considered to be advantageous if, in the method according to the invention, a control logic integrated into the non-safety-related preprocessing computer is used as control logic. In particular, the integration of the control logic can advantageously be carried out in the CPU of the non-security preprocessing computer. But it is also possible to accommodate the control logic in a special component, for example in a microcontroller.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die ETCS-Zustandsinformationen mittels eines die Steuerungslogik umfassenden, separaten Rechnerbausteins gewonnen, der auch den ETCS-Antennenumschalter enthält. Die so gebildete Baugruppe kann als Baugruppe in den nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner integriert werden und ermöglicht einen einfachen Datentransfer zwischen der CPU des nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechners und der Peripherie des nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechners hinsichtlich der ETCS-Zustandsinformationen oder des Ansteuerungssignals für den ETCS-Antennenumschalter. In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the ETCS state information is obtained by means of a separate computer module comprising the control logic, which also contains the ETCS antenna switch. The module thus formed can be integrated as an assembly in the non-security preprocessing computer and allows easy data transfer between the CPU of the non-security preprocessing computer and the periphery of the non-security preprocessing computer with regard to the ETCS state information or the control signal for the ETCS antenna switch.

Es ist aber auch möglich, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren den separaten Rechnerbaustein als eine Baugruppe des nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechners einzusetzen. However, it is also possible to use the separate computer module as an assembly of the non-safety-relevant preprocessing computer in the method according to the invention.

Ferner erscheint es vorteilhaft, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der ETCS-Antennenumschalter auf einer externen Baugruppe angeordnet und mittels einer drahtgebundenen Schnittstelle mit dem nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner verbunden wird, also nicht in den nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner integriert wird. Über diese Schnittstelle werden wahlweise das Ansteuerungssignal für den ETCS-Antennenumschalter oder die ETCS-Zustandsinformationen übertragen. Allerdings wird hier ein Baustein für die Steuerungslogik auf der externen Baugruppe benötigt, und außerdem ist für die externe Baugruppe eine Spannungsversorgung notwendig. Furthermore, it is advantageous if, in the method according to the invention, the ETCS antenna changeover switch is arranged on an external module and connected by means of a wired interface to the preprocessing computer which is not relevant to safety, ie is not integrated into the non-safety-related preprocessing computer. This interface can be used to transmit either the control signal for the ETCS antenna switch or the ETCS status information. However, a module is needed for the control logic on the external module, and a power supply is required for the external module.

Vorteilhaft ist es auch, wenn bei der Bildung von Umschaltbefehlen für den Antennenumschalter von der Steuerungslogik ETCS-interne Zustands- und Diagnoseinformationen herangezogen werden. It is also advantageous if ETCS-internal state and diagnostic information is used by the control logic in the formation of switching commands for the antenna switch.

Als vorteilhaft wird es ferner angesehen, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Antennenweg zwischen dem ETCS-Antennenumschalter und dem weiteren Mobilfunkgerät eine Antennensignalweiche integriert wird. Ist die Antennensignalweiche eine aktive Antennensignalweiche, dann wird das ETCS-Mobilfunkgerät auch dann noch mit einer Antennenspannung versorgt, wenn der ETCS-Antennenumschalter die ETCS-Mobilfunkantenne für andere Dienste freigegeben hat. Bei Verwendung einer passiven Antennensignalweiche reduziert sich zwar das Antennensignal um etwa 3 dB, wodurch die Qualität für die anderen Bahndienste leicht gemindert wird, jedoch ergibt sich der Vorteil, dass das ETCS-Mobilfunkgerät im GSM-R-Netz eingebucht bleibt und die GSM-R-Zell-Weiterschaltung weiterhin durchführt. Damit kann nach der Rückschaltung der ETCS-Mobilfunkantenne auf ETCS ein Verbindungsaufbau ohne Verzögerung erfolgen. It is also considered advantageous if, in the method according to the invention, an antenna signal switch is integrated in the antenna path between the ETCS antenna switch and the further mobile radio device. If the antenna diplexer is an active antenna diplexer, then the ETCS mobile device is still supplied with an antenna voltage, even if the ETCS antenna switch has enabled the ETCS mobile phone antenna for other services. When using a passive antenna switch, the antenna signal is reduced by about 3 dB, which slightly reduces the quality for the other rail services, but there is the advantage that the ETCS mobile device remains logged in the GSM-R network and the GSM-R Cell forwarding continues to perform. This can be done after the downshift of the ETCS mobile antenna on ETCS a connection without delay.

Vorteilhaft erscheint es ferner, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Ortsinformationen des ETCS-Bahnfahrzeugs von der Steuerungslogik berücksichtigt werden. Die Steuerung zur Freigabe der umschaltbaren Antenne für andere Dienste hängt nämlich auch davon ab, wie schnell ein ETCS-Mobilfunkgerät wieder in das GSM-R-Netz einbucht, nachdem die Antenne wieder für ETCS verfügbar ist. Um lange Verzögerungen des ETCS-Verbindungsaufbaus zu vermeiden, können ggf. weitere Informationen für die Umschaltlogik hinzugezogen werden, mittels derer die Antennenumschaltung für ETCS bereits zu einem Zeitpunkt erfolgt, bevor die ETCS-Verbindung angefordert wird. Dazu können vor allem Ortsinformationen genutzt werden. It also appears advantageous if, in the method according to the invention, location information of the ETCS railway vehicle is taken into account by the control logic. Namely, the control for releasing the switchable antenna for other services also depends on how fast an ETCS mobile device re-enters the GSM-R network after the antenna is again available for ETCS. To avoid long delays in the ETCS connection setup, additional information may be used for the switching logic, by which the antenna switch for ETCS already occurs at a time before the ETCS connection is requested. For this purpose, above all location information can be used.

Die Erfindung stellt sich ferner die Aufgabe, ein ETCS-Bahnfahrzeug mit einer ETCS-Mobilfunkantennenanordnung anzugeben, mit dem sich ETCS-externe Bahndienste mit Mobilkommunikation in ETCS-Bahnfahrzeuge integrieren lassen. It is a further object of the invention to provide an ETCS railway vehicle with an ETCS mobile radio antenna arrangement with which ETCS-external rail services with mobile communication can be integrated into ETCS railway vehicles.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient erfindungsgemäß ein ETCS-Bahnfahrzeug mit einer ETCS-Mobilfunkantennenanordnung in der On-Board-Unit mit mindestens einer ETCS-Mobilfunkantenne und mit einem angeschlossenen ETCS-Mobilfunkgerät sowie mit einem ETCS-Antennenumschalter, der alternativ mit einem weiteren ETCS-Mobilfunkgerät oder mit einem weiteren Mobilfunkgerät eines anderen Bahndienstes verbindbar ist, wobei mittels einer Steuerungslogik aus ETCS-Zustandsinformationen der On-Board-Unit des ETCS-Bahnfahrzeugs die Schaltstellung des ETCS-Antennenumschalters ermittelbar und eine Ansteuerung des ETCS-Antennenumschalters vornehmbar ist. In order to achieve this object, an ETCS rail vehicle with an ETCS mobile radio antenna arrangement in the on-board unit with at least one ETCS mobile radio antenna and with a connected ETCS mobile radio device and with an ETCS antenna switch serves alternatively with a further ETCS mobile radio device or with another mobile device of another rail service is connectable, by means of a control logic from ETCS state information of the on-board unit of the ETCS railway vehicle, the switching position of the ETCS antenna switch detectable and a control of the ETCS antenna switch is vornehmbar.

Mit dem erfindungsgemäßen ETCS-Bahnfahrzeug sind sinngemäß die gleichen Vorteile verbunden, wie sie eingangs zum erfindungsgemäßen Verfahren aufgeführt sind. With the ETCS railway vehicle according to the invention, the same advantages are associated mutatis mutandis, as they are listed at the beginning of the inventive method.

Bei dem erfindungsgemäßen ETCS-Bahnfahrzeug wird ein an sich bekannter nichtsicherheitsrelevanter Vorverarbeitungsrechner in der On-Board-Unit verwendet, um die ETCS-Zustandsinformationen zu gewinnen, wobei die Steuerungslogik in unterschiedlicher Weise angeordnet sein kann. So kann es vorteilhaft sein, die Steuerungslogik in den nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner zu integrieren. In the ETCS railway vehicle according to the invention, a per se known non-safety-related preprocessing computer in the on-board Unit used to obtain the ETCS state information, wherein the control logic can be arranged in different ways. Thus, it may be advantageous to integrate the control logic in the non-security preprocessing computer.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn ein die Steuerungslogik umfassender, separater Rechnerbaustein vorgesehen ist, der auch den ETCS-Antennenumschalter enthält. Der separate Rechnerbaustein kann dabei als eine Baugruppe dem nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner zugeordnet sein. However, it may also be advantageous if a separate computer module that includes the control logic is provided, which also contains the ETCS antenna switch. The separate computer module can be assigned to the non-security-relevant preprocessing computer as an assembly.

Andererseits kann es auch vorteilhaft sein, den ETCS-Antennenumschalter auf einer externen Baugruppe anzuordnen und mittels einer drahtgebundenen Schnittstelle mit dem nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner zu verbinden. On the other hand, it may also be advantageous to arrange the ETCS antenna switch on an external module and to connect it to the non-safety-related preprocessing computer by means of a wired interface.

Bei dem erfindungsgemäßen ETCS-Bahnfahrzeug kann in vorteilhafter Weise im Antennenweg zwischen dem ETCS-Antennenumschalter und dem weiteren Mobilfunkgerät eine Antennensignalweiche angeordnet sein, wobei diese eine passive Antennensignalweiche sein kann. In the ETCS railway vehicle according to the invention can be arranged advantageously in the antenna path between the ETCS antenna switch and the other mobile device an antenna signal, which may be a passive antenna signal.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in For further explanation of the invention is in

1 ein Ausführungsbeispiel einer On-Board-Unit eines mit zwei ETCS-Mobilfunkgeräten ausgerüsteten ETCS-Bahnfahrzeugs, 1 An embodiment of an on-board unit of an ETCS rail vehicle equipped with two ETCS mobile devices,

2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines ETCS-Bahnfahrzeugs mit einer externen Baugruppe mit ETCS-Antennenumschalter, 2 Another embodiment of an ETCS railway vehicle with an external assembly with ETCS antenna switch,

3 ein zusätzliches Ausführungsbeispiel eines ETCS-Bahnfahrzeugs mit einem in die On-Board-Unit eines ETCS-Bahnfahrzeugs integrierten ETCS-Antennenumschalter und in 3 an additional embodiment of an ETCS-Bahnfahrzeugs with an integrated into the on-board unit of an ETCS railway vehicle ETCS antenna switch and in

4 ein ergänzendes Ausführungsbeispiel einer On-Board-Unit mit einer Antennensignalweiche
dargestellt. 4 a supplementary embodiment of an on-board unit with an antenna signal pair
shown.

1 zeigt eine On-Board-Unit 1 eines nicht näher dargestellten ETCS-Bahnfahrzeugs, die in bekannter Weise mit einem signaltechnisch sicheren Rechner 2 und einem nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner 3 ausgerüstet ist. Mit dem nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner 3 ist einerseits ein ETCS-Mobilfunkgerät 4 verbunden und andererseits ein weiteres ETCS-Mobilfunkgerät 5. Die beiden ETCS-Mobilfunkgeräte 4 und 5 werden in der Regel benutzt, um in einen Überlappungsbereich die Funktion beider ETCS-Mobilfunkgeräte sicherzustellen. 1 shows an on-board unit 1 a ETCS railway vehicle, not shown in detail, in a known manner with a fail-safe computer 2 and a non-security preprocessing computer 3 equipped. With the non-safety relevant preprocessing computer 3 is on the one hand an ETCS mobile device 4 connected on the other hand, another ETCS mobile device 5 , The two ETCS mobile devices 4 and 5 are typically used to ensure the operation of both ETCS mobiles in an overlap area.

Das eine ETCS-Mobilfunkgerät 4 ist mit einer ETCS-Antenne 6 verbunden, während das weitere ETCS-Mobilfunkgerät 5 über einen ETCS-Antennenumschalter 7 an eine weitere ETCS-Mobilfunkantenne 8 angeschlossen ist. Ferner verläuft zwischen dem nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner 3 und dem ETCS-Antennenumschalter 7 eine Verbindungsleitung 10, über die die Schaltstellung des ETCS-Antennenumschalters 7 von dem nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner 3 ermittelt wird; außerdem wird über die Verbindungsleitung 10 eine Ansteuerung des ETCS-Antennenumschalters 7 von dem nicht sicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner 3 vorgenommen. The one ETCS mobile device 4 is with an ETCS antenna 6 connected while the other ETCS mobile device 5 via an ETCS antenna switch 7 to another ETCS mobile radio antenna 8th connected. Furthermore, runs between the non-security preprocessing computer 3 and the ETCS antenna switcher 7 a connection line 10 , about the switching position of the ETCS antenna switch 7 from the non-security preprocessing computer 3 is determined; in addition, via the connecting line 10 a control of the ETCS antenna switch 7 from the non-security preprocessing computer 3 performed.

Je nach Schaltstellung des ETCS-Antennenumschalters 7 wird ein Zugang zu der weiteren ETCS-Mobilfunkantenne 8 gewährleistet oder über einen weiteren Nachrichtenkanal 11 eine Verbindung zu einem Nicht-ETCS-Mobilfunkgerät 12 hergestellt bzw. zu anderen Bahndiensten ermöglicht, bezüglich der hier nur ein weiterer Nachrichtenkanal 13 schematisch dargestellt ist. Depending on the switch position of the ETCS antenna switch 7 will provide access to the other ETCS mobile antenna 8th guaranteed or via another news channel 11 a connection to a non-ETCS mobile device 12 manufactured or made possible to other railway services, with respect to the here just another news channel 13 is shown schematically.

In dem nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner 3 ist eine Steuerungslogik – nicht im Einzelnen dargestellt – vorhanden, von der verschiedene ETCS-Zustandsinformationen ermittelt werden. Dabei bestehen die ETCS-Zustandsinformationen aus Informationen hinsichtlich des Zustandes, der Belegung und Kommunikationsanforderung der in der On-Board-Unit 1 des ETCS-Bahnfahrzeugs verwendeten Mobilfunkgeräte. So wird – wie eingangs bereits ausgeführt – der Zustand der GSM-R-Mobilfunkgeräte ermittelt, die Anzahl der aktuell genutzten Kommunikationsmöglichkeiten sowie aktuelle Verbindungsanforderungen, wie sie zur Streckenzentrale und von der Streckenzentrale vorhanden sind. Die Steuerungslogik des ETCS-Antennenumschalters 7 entscheidet im Hinblick auf die ETCS-Zustandsinformationen, ob eine ETCS-Mobilfunkantenne derzeit benötigt wird oder nicht. Ist ersteres der Fall, dann werden über die weitere ETCS-Mobilfunkantenne 7 Nachrichten übertragen bzw. empfangen. Anderenfalls wird in einer anderen Schaltstellung des ETCS-Antennenumschalters 7 der Nachrichtenkanal 13 zu weiteren Nicht-ETCS-Mobilfunkgeräten eröffnet bzw. Dienste eingerichtet. In the non-safety relevant preprocessing computer 3 is a control logic - not shown in detail - available, are determined by the different ETCS state information. The ETCS state information consists of information regarding the state, the occupancy and the communication requirement of the on-board unit 1 mobile stations used by the ETCS rail vehicle. Thus, as already stated, the state of the GSM-R mobile devices is determined, the number of currently used communication options as well as current connection requirements as they are available to the line center and the line center. The control logic of the ETCS antenna switcher 7 decides with regard to the ETCS status information whether an ETCS mobile antenna is currently needed or not. If the former is the case, then the other ETCS mobile antenna 7 Transmit or receive messages. Otherwise, it will be in another switch position of the ETCS antenna switcher 7 the news channel 13 opened to other non-ETCS mobile devices or set up services.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist ein Teil eines ETCS-Bahnfahrzeugs 20 mit einer On-Board-Unit 21 gezeigt. Mit der On-Board-Unit 21 ist ein GSM-R-Mobilfunkgerät 22 verbunden; außerdem ist an die On-Board-Unit 21 ein weiteres GSM-R-Mobilfunkgerät 23 angeschlossen. Auch besteht die Möglichkeit ein UMTS-/LTE-Mobilfunkgerät 24 zu verwenden. In the embodiment according to 2 is part of an ETCS rail vehicle 20 with an on-board unit 21 shown. With the on-board unit 21 is a GSM-R mobile device 22 connected; also is to the on-board unit 21 another GSM-R mobile device 23 connected. There is also the possibility of a UMTS / LTE mobile device 24 to use.

Das weitere GSM-R-Mobilfunkgerät 23 ist mit einem Antennenumschalter 25 der On-Board-Unit 21 verbunden, wobei der Antennenumschalter 25 über eine drahtgebundene Schnittstelle 26 auch mit dem hier nicht gezeigten nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner der On-Board-Unit 21 zur Ermittlung der Schaltstellung des Antennen-Umschalters 25 und zur Ansteuerung dieses Umschalters verbunden ist. Sowohl das eine GSM-R-Mobilfunkgerät 22 ist mit einer GSM-R-Antenne 27 verbunden als auch der Antennen-Umschalter 25 an eine weitere GSM-R-Antenne 28 angeschlossen. Beide Antennen 27 und 28 strahlen ab und empfangen Nachrichten über das geschlossene GSM-R-Netz und über das öffentliche UMTS/LTE-Netzwerk 29. The other GSM-R mobile device 23 is with an antenna switch 25 the on-board unit 21 connected, wherein the antenna switch 25 via a wired interface 26 also with the non-safety-relevant preprocessing computer of the on-board unit (not shown here) 21 to determine the switching position of the antenna switch 25 and connected to control this switch. Both the one GSM-R mobile device 22 is with a GSM-R antenna 27 connected as well as the antenna switcher 25 to another GSM-R antenna 28 connected. Both antennas 27 and 28 emit and receive messages over the closed GSM-R network and over the public UMTS / LTE network 29 ,

Zur Ermittlung der Schaltstellung des ETCS-Antennenumschalters 25 und zu seiner Ansteuerung werden von der Steuerlogik im nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner der On-Board-Unit 21 die entsprechenden Informationen geliefert, wie es oben im Einzelnen dargelegt ist. To determine the switching position of the ETCS antenna switch 25 and to its control are of the control logic in the non-safety-relevant preprocessing computer of the on-board unit 21 provided the relevant information as detailed above.

Die On-Board-Unit 21 steht in Verbindung mit einem geschlossenen GSM-R-Netzwerk und einem öffentlichen UMTS/LTE-Netzwerk 29. The on-board unit 21 is connected to a closed GSM-R network and a public UMTS / LTE network 29 ,

In der Anordnung gemäß 3 sind Teile, die denen nach 2 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es ist zu erkennen, dass ein wesentlicher Unterschied zwischen den beiden Ausführungsbeispielen 2 und 3 darin besteht, dass in der On-Board-Unit 30 der ETCS-Antennenumschalter 31 in integrierter Form vorhanden ist, so dass direkt in dem hier nicht dargestellten nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner der On-Board-Unit 30 die Schaltstellung dieses Antennenumschalters 31 und seine Ansteuerung erfolgen können. Ansonsten erfolgt die Umschaltung des ETCS-Antennenumschalters in derselben Weise wie es anhand der 1 bereits erläutert worden ist. In the arrangement according to 3 are parts that follow 2 correspond, provided with the same reference numerals. It can be seen that a significant difference between the two embodiments 2 and 3 it is that in the on-board unit 30 the ETCS antenna switch 31 is present in an integrated form, so that directly in the non-safety-relevant preprocessing computer, not shown here, the on-board unit 30 the switching position of this antenna switch 31 and its control can be done. Otherwise, the switchover of the ETCS antenna switch takes place in the same way as it is based on the 1 has already been explained.

In 4 sind Elemente, die denen nach 1 entsprechen, mit denselben Bezugszeichnen versehen. Es ist zu erkennen, dass hier im Antennenweg zwischen dem ETCS-Antennenumschalter 7 und dem Nicht-ETCS-Mobilfunkgerät 12 eine aktive Antennensignalweiche 41 zwischengeschaltet ist, die über eine Verbindung 42 mit einer Antennenspannung versorgt wird. In 4 are elements that follow those 1 provided with the same reference signs. It can be seen that here in the antenna path between the ETCS antenna switch 7 and the non-ETCS mobile 12 an active antenna signal pair 41 is in-between, over a connection 42 is supplied with an antenna voltage.

Claims

Method for operating an ETCS (European Train Control System) mobile radio antenna arrangement in an on-board unit ( 1 ) of an ETCS railway vehicle having at least one ETCS mobile radio antenna ( 8th ) with an attached ETCS mobile device ( 5 ) using an ETCS antenna switch ( 7 ) alternatively with another ETCS mobile device or with another mobile device ( 12 ) is connected to another rail service, wherein by means of a control logic from ETCS state information of the on-board unit ( 1 ) of the ETCS railway vehicle, the switching position of the ETCS antenna switch ( 7 ) and a control of the ETCS antenna switch ( 7 ) is made.

A method according to claim 1, characterized in that the ETCS state information for the control logic from information regarding state, occupancy and communication requirements of in the on-board unit ( 1 ) of the ETCS railway vehicle used mobile device ( 5 ) be won.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the ETCS state information by means of a non-security relevant preprocessing computer ( 3 ) of the on-board unit ( 1 ) of the ETCS railway vehicle are obtained from the control logic.

A method according to claim 3, characterized in that is used as a control logic integrated into the non-security preprocessing computer control logic.

Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the ETCS status information is obtained by means of a separate computer module comprising the control logic, which also contains the ETCS antenna switch.

A method according to claim 5, characterized in that the separate computer module is used as an assembly of the non-security preprocessing computer.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the ETCS antenna switch ( 7 ) arranged on an external module and by means of a wired interface ( 10 ) with the non-security-relevant preprocessing computer ( 3 ) is connected.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that are used in the formation of switching commands for the antenna switch from the control logic ETCS-internal state and diagnostic information.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the antenna path between the ETCS antenna switch ( 7 ) and the other mobile device ( 12 ) an antenna signal switch ( 41 ) is integrated.

A method according to claim 9, characterized in that a passive antenna signal pair is used as the antenna signal pair.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that location information of the ETCS railway vehicle is taken into account by the control logic.

ETCS railway vehicle with an ETCS mobile radio antenna arrangement in an on-board unit ( 1 ) with at least one ETCS mobile antenna ( 8th ) and with an ETCS antenna switch ( 7 ), which alternatively with another ETCS mobile device or with another mobile device ( 12 ) is connectable to another rail service, wherein by means of a control logic from ETCS state information of the on-board unit ( 1 ) of the ETCS railway vehicle, the switching position of the ETCS antenna switch ( 7 ) and a control of the ETCS antenna switch ( 7 ) is vornehmbar.

ETCS railway vehicle according to claim 12, characterized in that the control logic in a non-security preprocessing computer ( 3 ) of the on-board unit ( 1 ) is integrated.

ETCS railway vehicle according to claim 12, characterized in that a control logic comprehensive, separate computer module is provided, which also ETCS antenna switch ( 7 ) contains.

Railway vehicle according to one of claims 12 to 14, characterized in that in the antenna path between the ETCS antenna switch ( 7 ) and the other mobile device ( 12 ) an antenna signal switch ( 41 ) is arranged.