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Die Erfindung betrifft eine bahntechnische Anlage mit wenigstens einem Streckenabschnitt, in dem wenigstens ein schaltbares Stellelement angeordnet ist, und mit wenigstens zwei autonomen streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen, die jeweils für eine Zugsicherung von mit einer zugeordneten fahrzeugseitigen Zugsicherungseinrichtung ausgestatteten Fahrzeugen auf dem wenigstens einen Streckenabschnitt ausgebildet sind.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer bahntechnischen Anlage, die wenigstens einen Streckenabschnitt mit wenigstens einem schaltbaren Stellelement und die wenigstens zwei autonome für eine Zugsicherung von mit einer zugeordneten fahrzeugseitigen Zugsicherungseinrichtung ausgestatteten Fahrzeugen auf dem Streckenabschnitt ausgebildete streckenseitige Zugsicherungseinrichtungen aufweist.
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Betreiber von bahntechnischen Anlagen entscheiden sich teilweise für Zugsicherungseinrichtungen verschiedener Bauart, beispielsweise von unterschiedlichen Herstellern, für verschiedene Linien ihres Netzes. Dadurch kann die Interoperabilität zwischen den Linien deutlich eingeschränkt sein. Dennoch ist ein Betrieb mit mehreren Zugsicherungssystemen in einem Überlappungsbereich der Linien, wie beispielsweise Testgleisen, Depots, Abstellanlagen oder Waschanlagen, wünschenswert, um diesen Bereich gemeinsam nutzen zu können.
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Es sollen also Züge und Fahrzeuge auf einem Streckenabschnitt mit verschiedenen Zugsicherungseinrichtungen betrieben werden. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass alle Züge und Fahrzeuge mit beiden Zugsicherungseinrichtungen ausgerüstet sind. Diese Lösung ist allerdings aufwendig und kostenintensiv. Es sind auch bahntechnische Anlagen bekannt, in denen die Zugsicherungseinrichtung einen fremden Zug duldet, aber nicht steuern kann. Dieser geduldete Zug muss von einem Fahrer gesteuert werden und darf eine bestimmte Höchstgeschwindigkeit, wie beispielsweise 30 km/h, nicht überschreiten. Fahrerlos können solche geduldeten Züge nicht fahren.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine bahntechnische Anlage und ein Verfahren zum Betreiben einer bahntechnischen Anlage der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die den automatischen Betrieb von fahrerlosen Fahrzeugen mit unterschiedlichen fahrzeugseitigen Zugsicherungseinrichtung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß löst die eingangs genannte bahntechnische Anlage diese Aufgabe dadurch, dass die Anlage wenigstens eine mit den wenigstens zwei streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen und dem wenigstens einen Stellelement verbundene Koordinierungseinrichtung aufweist, durch die eine Verbindung des wenigstens einen Stellelements mit der jeweiligen streckenseitigen Zugsicherungseinrichtung herstellbar ist.
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Das eingangs genannte Verfahren löst die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass eine Verbindung des wenigstens einen Stellelements mit der jeweiligen streckenseitigen Zugsicherungseinrichtung mittels einer Koordinierungseinrichtung hergestellt wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass alle streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen gleichberechtigt sind und die Hoheit über die schaltbaren Stellelemente im Streckenabschnitt flexibel durch die Koordinierungseinrichtung vergeben wird. So können Fahrzeuge mit nur einer fahrzeugseitigen Zugsicherungseinrichtung den gemeinsam genutzten Streckenabschnitt problemlos befahren, wenn die ihnen zugeordnete streckenseitige Sicherungseinrichtung von der Koordinierungseinrichtung den Zugriff auf die schaltbaren Stellelemente erhalten hat. Die Koordinierungseinrichtung ist für ein sicheres Umschalten der schaltbaren Stellelemente zu den streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen ausgebildet, so dass keine unsicheren Zustände entstehen und ein sicherer Betrieb der bahntechnischen Anlage jederzeit gewährleistet ist. Die autarken streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen müssen durch die Erfindung nicht miteinander kommunizieren, was die Zusammenarbeit der unterschiedlichen Systeme erheblich vereinfacht. Dadurch ist die erfindungsgemäße Lösung einfach und kostengünstig umsetzbar.
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Die Erfindung kann durch vorteilhafte Ausgestaltungen weiter entwickelt werden, die im Folgenden beschrieben sind.
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So kann die Koordinationseinrichtung derart ausgebildet sein, dass die Verbindung des wenigstens einen Stellelements mit der jeweiligen streckenseitigen Zugsicherungseinrichtung durch diese streckenseitige Zugsicherungseinrichtung selber initiierbar ist. Dies hat den Vorteil, dass kein Eingriff von außen, beispielsweise von einer Betriebsleitebene, nötig ist. Dadurch ist die Erfindung in dieser Ausgestaltung einfach und unkompliziert. Eine streckenseitige Zugsicherungseinrichtung kann beispielsweise ein schaltbares Stellelement bei der Koordinierungseinrichtung anfragen, wodurch anschließend die entsprechende Verbindung von dem schaltbaren Stelleelement zu der Zugsicherungseinrichtung von der Koordinierungseinrichtung oder per Fernsteuerung von außen hergestellt wird.
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Um die Koordinationseinrichtung konstruktiv einfach und kostengünstig auszugestalten, kann die Koordinationseinrichtung wenigstens ein mit den streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen verbundenes Schaltmittel umfassen, durch das die Verbindung des wenigstens einen Stellelements mit einer der Zugsicherungseinrichtungen schaltbar ist. Die Verbindung zum Schaltmittel kann dazu genutzt werden, dass eine berechtigte streckenseitige Zugsicherungseinrichtung das Schaltmittel selber schaltet und somit sozusagen eine Fernsteuerung des Schaltmittels vornimmt. Zusätzlich oder alternativ kann über die Verbindung zum Schaltmittel auch der Schaltzustand des Schaltmittels an eine oder alle Zugsicherungseinrichtungen übermittelt werden. Wird das Schaltmittel nicht von der berechtigten Zugsicherungseinrichtung ferngesteuert, kann die Koordinierungseinrichtung auch so ausgebildet sein, dass diese das Schalten des Schaltmittels selber vornimmt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann die Koordinierungseinrichtung wenigstens eine mit den streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen verbundene Reservierungseinrichtung umfassen, die zum Reservieren des wenigstens einen Stellelements für eine der streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Koordinierungseinrichtung dadurch besonders sicher ausgebildet ist, weil die Verbindung des wenigstens einen Stellelements mit einer streckenseitigen Zugsicherungseinrichtung nur durchgeschaltet wird, wenn für diese streckenseitige Zugsicherungseinrichtung eine Reservierung bei der Reservierungseinrichtung vorliegt. So kann verhindert werden, dass der Zugriff auf das wenigstens eine Stellelement auf eine neue Zugsicherungseinrichtung umgestellt wird, während die zuvor verbundene Zugsicherungseinrichtung das Stellelement noch in Benutzung hat.
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Ferner kann die Reservierungseinrichtung zur Ausgabe wenigstens einer Reservierungsinformation an die streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen ausgebildet ein. Dadurch sind alle Zugsicherungseinrichtungen informiert, dass der Zugriff auf das wenigstens eine schaltbare Stellelement vergeben ist oder aber zur Verfügung steht. Zusätzlich kann die Reservierungseinrichtung auch zur Entgegennahme von Reservierungsanfragen ausgestaltet sein, mit denen ein gewünschter Zugriff und eine gewünschte Reservierung kundgetan werden kann. In einer einfachen Ausgestaltung kann die Reservierungseinrichtung relaisbasiert ausgebildet sein.
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Ferner kann die Anlage wenigstens ein nicht schaltbares im Streckenabschnitt angeordnetes Streckenelement aufweisen, das mit allen Zugsicherungseinrichtungen verbunden ist. Ein solches Streckenelement ist beispielsweise ein Nothalttaster oder eine Gleisfreimeldeeinrichtung. Da das oder die Streckenelemente mit allen im Streckenabschnitt vorhandenen Zugsicherungseinrichtungen verbunden sind, erkennt auch jede der Zugsicherungseinrichtungen die aktuelle Position von einem Fahrzeug im Streckenabschnitt unabhängig von dessen fahrzeugseitiger Zugsicherungseinrichtung.
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Um ein einfaches Schalten der Stellelemente zu realisieren, kann wenigstens eine der Zugsicherungseinrichtungen wenigstens eine mit den schaltbaren Stellelementen verbundene Stelleinrichtung aufweisen, die zum Steuern der Stellelemente ausgebildet ist. Diese Stelleinrichtung, die beispielsweise auch als Stellwerk bezeichnet werden kann, ist als separate Einheit innerhalb der Zugsicherungseinrichtung ausgebildet, beispielsweise auf einem separaten Rechner. Ferner kann wenigstens eine der Zugsicherungseinrichtungen wenigstens ein streckenseitiges Streckengerät aufweisen, das zur Kommunikation mit den Fahrzeugen und separat zur Stelleinrichtung ausgebildet ist. Durch diese Trennung zwischen Stelleinrichtung und Streckengerät wird die Sicherheit innerhalb der führenden Zugsicherungseinrichtung erhöht.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Verbindung des wenigstens einen Stellelements mit der jeweiligen streckenseitigen Zugsicherungseinrichtung durch diese streckenseitige Zugsicherungseinrichtung selbst initiiert werden. Dies hat den oben bereits beschriebenen Vorteil, dass keine Koordinierung von außen nötig ist.
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Um das erfindungsgemäße Verfahren noch sicherer auszugestalten, kann die Verbindung des wenigstens einen Stellelements mit der jeweiligen streckenseitigen Zugsicherungseinrichtung durch diese streckenseitige Zugsicherungseinrichtung selber reserviert und/oder selber geschaltet werden.
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Damit beide Zugsicherungseinrichtungen eine eingestellte Fahrstraße auflösen können, kann eine Fahrt der Fahrzeuge im Streckenabschnitt von allen Zugsicherungseinrichtungen überwacht werden. Hierdurch ist keine Kommunikation zum Beenden einer Fahrstraße zwischen den Zugsicherungseinrichtungen nötig, was die Schnittstelle und das Verfahren vereinfacht.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bahntechnischen Anlage;
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2 eine schematische Darstellung einer ersten beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Koordinierungseinrichtung;
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3 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Koordinierungseinrichtung.
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Eine beispielhafte Ausführungsform einer bahntechnischen Anlage 1, wie sie in der 1 dargestellt ist, weist ein Streckennetz 2 mit mehreren Streckenabschnitten auf, von denen aber nur ein Streckenabschnitt 3 dargestellt ist. Weiterhin umfasst die bahntechnische Anlage 1 zwei streckenseitige Zugsicherungseinrichtungen 4, die einen Zugverkehr von autonom betriebenen Fahrzeugen 5 im Streckennetz 2 sichern. Die Fahrzeuge 5 der bahntechnischen Anlage 1 weisen jeweils genau eine fahrzeugseitige Zugsicherungseinrichtung 6 auf, die für eine Kommunikation mit genau einer der streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen 4 ausgebildet sind.
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Die Zugsicherungseinrichtungen 4 und auch andere mehrfach vorhandene Komponenten der Anlage 1 sind zur Unterscheidung teilweise zusätzlich mit Buchstaben versehen, wie beispielsweise die Zugsicherungseinrichtungen 4a, 4b. Ist als Bezugszeichen die Zahl ohne Buchstaben genannt, sollen alle Komponenten verstanden sein. So sind unter den Zugsicherungseinrichtungen 4 die Zugsicherungseinrichtungen 4a und 4b zu verstehen.
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Das Streckennetz 2 der bahntechnischen Anlage 1 weist auch in der Figur nicht dargestellte Streckenabschnitte auf, die von einer der beiden Zugsicherungseinrichtungen 4a, 4b gesichert werden und somit auch nur von Fahrzeugen 5 befahren werden können, die mit der entsprechenden fahrzeugseitigen Zugsicherungseinrichtung 6 ausgebildet sind. Der in der Figur dargestellte Streckenabschnitt 3 ist jedoch beispielsweise ein Depot oder eine Waschanlage, der von allen Fahrzeugen 5 unabhängig von der Zuordnung ihrer fahrzeugseitigen Zugsicherungseinrichtung 6 befahren werden soll.
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Der Streckenabschnitt 3 weist mehrere schaltbare Stellelemente 7, wie Signale 8 und Weichen 9, nicht schaltbare Streckenelemente 10, wie Nothalttaster oder Gleisfreimeldeeinrichtungen, und Positionsmarken 11a, 11b, wie beispielsweise Balisen, auf. Die Stellelemente 7, die Positionsmarken 11 und die Streckenelemente 10 sind in der Figur der Einfachheit halber nur einfach und nur an einer Position dargestellt, obwohl diese mehrmals vorhanden sein können und selbstverständlich wie üblich im Streckenabschnitt 3 verteilt sind.
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Die streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen 4a, 4b weisen jeweils eine streckenseitige Kommunikationseinrichtung 12a, 12b auf, die jeweils zur Kommunikation mit den zugeordneten fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtungen 13a, 13b der zugeordneten Fahrzeuge 5 ausgebildet ist. Die Kommunikationseinrichtungen 12, 13 und die Zugsicherungseinrichtungen 4, 6 sind beispielsweise für eine CBTC (Communication Based Train Control) Kommunikation ausgebildet.
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Die streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen 4a, 4b weisen jeweils eine Stelleinrichtung 14 und ein Streckengerät 15 auf. Die Streckengeräte 15 können auch als WCU (Wayside Control Unit) bezeichnet werden. Die Stelleinrichtungen 14 werden auch als Stellwerke bezeichnet.
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Die bahntechnische Anlage 1 weist außerdem eine Koordinierungseinrichtung 16 auf, die mit den streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen 4a, 4b einerseits und den schaltbaren Stelleelementen 7 andererseits verbunden ist. Die Koordinierungseinrichtung 16 weist in der beispielhaften Ausführungsform in 1 ein Schaltmittel 17 und eine Reservierungseinrichtung 18 auf.
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Die nicht schaltbaren Streckenelemente 10 sind mit beiden streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen 4a, 4b und insbesondere deren Stelleinrichtungen 14a, 14b verbunden.
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2 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform der Koordinierungseinrichtung 16, wie sie in 1 dargestellt ist. Wie in 2 ersichtlich, ist die Koordinierungseinrichtung 16 über mehrere elektrische Leitungen 19 mit den jeweiligen Stelleinrichtungen 14a, 14b der streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen 4a, 4b verbunden. Die Reservierungseinrichtung 18 ist bei der in 2 dargestellten Ausführungsform als ein Relais mit drei Schaltstellungen ausgebildet. Die mittlere Schaltstellung ist für „nicht reserviert“ und die äußeren für eine Reservierung von jeweils einer der streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen 4a, 4b repräsentativ.
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Das Schaltmittel 17 der Koordinierungseinrichtung 16 schaltet eine Verbindung zwischen den schaltbaren Stellelementen 7 zu der einen streckenseitigen Zugsicherungseinrichtung 4a oder der anderen streckenseitigen Zugsicherungseinrichtung 4b. Diese Verbindung ist ein Verbindungspfad oder Verbindungsweg. Für jedes schaltbare Stellelement 7 weist das Schaltmittel 17 ein separates Relais 20 auf. Bei der beispielhaften Ausführungsform in 2 werden durch die Koordinierungseinrichtung 16 drei Stellelemente 7 gleichzeitig geschaltet. Diese schaltbaren Stellelemente 7 sind beispielsweise die Stellelemente einer einzelnen Fahrstraße, die gemeinsam gestellt werden können. Alternativ kann die erfindungsgemäße Koordinierungseinrichtung 16 selbstverständlich auch mehr oder weniger schaltbare Stellelemente 7 koordinieren, wie beispielsweise mit Bezug auf 3 später beschrieben. Das Schaltmittel 17 weist außerdem einen Schalter 21 auf, der die Schaltvorgänge der Relais 20 steuert. Der Schalter 21 ist über jeweils eine elektrische Leitung 19 mit den streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen 4a, 4b verbunden. Über diese Leitungen 19 ist der Schalter 21 und damit das Schaltmittel 17 von den streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen 4a, 4b aus steuerbar. Somit können die streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen 4a, 4b selbständig die Verbindung zu den schaltbaren Stellelementen 7 steuern und herstellen.
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Jeweils weitere drei Leitungen 19 verbinden die jeweilige streckenseitige Zugsicherungseinrichtung 4a, 4b mit jeweils einem Relais 20 für die Verbindung zu den schaltbaren Stellelementen 7.
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Eine weitere Leitung 19 verbindet jede streckenseitige Zugsicherungseinrichtung 4a, 4b mit der Reservierungseinrichtung 18. Diese Leitung 19 zu der Reservierungseinrichtung 18 ist so ausgebildet, dass darüber sowohl das Relais 22 der Reservierungseinrichtung 18 gesteuert werden kann als auch der Schaltzustand des Relais 22 und dadurch eine Reservierungsinformation ausgelesen werden kann.
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Im Folgenden wird der Betrieb der in den 1 und 2 dargestellten bahntechnischen Anlage 1 mit Bezug auf den von allen Fahrzeugen 5 nutzbaren Streckenabschnitt 3 durch das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben.
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Das Fahrzeug 5a soll beispielsweise den Streckenabschnitt 3 auf einer vorbestimmten Fahrstraße befahren. Beispielsweise um zu einer von allen Fahrzeugen 5a, 5b genutzten Waschanlage zu fahren.
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Der Zugriff auf die schaltbaren Stellelemente 7 dieser Fahrstraße wird durch die Koordinierungseinrichtung 16 vergeben.
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Zunächst prüft die streckenseitige Zugsicherungseinrichtung 4a, ob die schaltbaren Stellelemente 7 bereits in Benutzung sind, also ob die andere streckenseitige Zugsicherungseinrichtung 4b diese für sich reserviert hat. Hierfür liest die streckenseitige Zugsicherungseinrichtung 4a die Reservierungseinrichtung 18 und insbesondere das Relais 22 aus. Wenn das Relais 22 in seiner Mittelstellung ist, liegt keine Reservierung vor. In diesem Fall kann die streckenseitige Zugsicherungseinrichtung 4a die Verbindung zu den Stellelementen 7 für sich reservieren. Diese Reservierung wird durchgeführt, indem die Stelleinrichtung 14a das Relais 22 in seine linke Schaltposition bewegt, die für die Reservierung durch die Zugsicherungseinrichtung 4a bestimmt ist. Diese geänderte Schaltposition der Reservierungseinrichtung 18 ist auch durch die andere streckenseitige Zugsicherungseinrichtung 4b auslesbar, so dass diese die Reservierung durch die Zugsicherungseinrichtung 4a erkennt.
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Da die signaltechnische Verbindung zu den Stellelementen 7 jetzt exklusiv für die streckenseitige Zugsicherungseinrichtung 4a reserviert ist, darf diese nun den Schalter 21 entsprechend ansteuern und die Verbindung zu den Stellelementen 7 herstellen.
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Nun hat die streckenseitige Zugsicherungseinrichtung 4a Zugriff auf die schaltbaren Stellelemente 7 des Streckenabschnitts 3 und stellt die benötigte Fahrstraße entsprechend wie üblich.
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Innerhalb der streckenseitigen Zugsicherungseinrichtung 4a stellt die Stelleinrichtung 14a die Fahrstraße und gibt eine entsprechende Mitteilung an das Streckengerät 15a weiter. Anschließend wird eine Freigabemitteilung, eine sogenannte Movement Authority, von der streckenseitigen Kommunikationseinrichtung 12a an die zugseitige Kommunikationseinrichtung 13a des Fahrzeugs 5a übermittelt. Dann kann das autonom betriebene Fahrzeug 5a entlang der bereitgestellten Fahrstraße fahren. Da Positionsmarken 11a, 11b für beide Fahrzeugarten 5a, 5b an dem Streckenabschnitt 3 angeordnet sind, kann das Fahrzeug 5a seine Position entsprechend bestimmen. Die Streckenelemente 10, insbesondere die Gleisfreimeldeeinrichtungen, geben beiden streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen 4a, 4b Rückmeldung über die Fahrt des Fahrzeugs 5a, so dass eine Fahrstraßenauflösung durch beide streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen 4a, 4b überwacht wird.
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Nachdem die Fahrstraße durch die streckenseitige Zugsicherungseinrichtung 4a, die die Verbindung zu den schaltbaren Stellelementen 7 reserviert hat, nicht mehr benötigt wird, versetzt diese das Relais 22 wieder in seine Mittelstellung, die für eine Verfügbarkeit der Verbindung zu den Stellelementen 7 repräsentativ ist. Dadurch gibt es die Reservierung frei.
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Im Folgenden wird mit Bezug auf 3 eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Koordinierungseinrichtung 16 beschrieben. Der Einfachheit halber wird lediglich auf die Unterschiede zu der Koordinierungseinrichtung 16 in 2 eingegangen.
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Die Koordinierungseinrichtung 16 in 3 ist lediglich mit einem einzigen schaltbaren Stellelement 7 verbunden. In diesem Fall weist die Anlage 1 also für jedes schaltbare Stellelement 7 eine zugeordnete Koordinierungseinrichtung 16 auf. Entsprechend weist das Schaltmittel 17 der Koordinierungseinrichtung 16 in 3 lediglich ein Relais 20 auf.
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Im Gegensatz zu der Ausführungsform in 2 weist die Reservierungseinrichtung 18 der Koordinierungseinrichtung 16 in 3 ein weiteres Relais 23 auf. Dieses Relais 23 ist ebenfalls mit den streckenseitigen Zugsicherungseinrichtungen 4a, 4b verbunden und ist zum Entgegennehmen einer Reservierungsanfrage für die Verbindung zu dem Stellelement 7 ausgebildet. Wenn beispielsweise die Verbindung zu den Stellelementen 7 wie oben beschrieben für die streckenseitige Zugsicherungseinrichtung 4a reserviert ist, kann die andere streckenseitige Zugsicherungseinrichtung 4b ihre Reservierungsanfrage mit Hilfe des Relais 23 absetzen. Dafür schaltet die streckenseitige Zugsicherungseinrichtung 4b über die entsprechende Leitung 19 das Relais 23 in seine für die Zugsicherungseinrichtung 4b repräsentative Schaltstellung. Mit der Reservierungsanfrage ist ausgedrückt, dass die streckenseitige Zugsicherungseinrichtung 4b die Verbindung zu dem schaltbaren Stellelement 7 reservieren möchte, sobald diese von der streckenseitigen Zugsicherungseinrichtung 4a nicht mehr benötigt wird. In diesem Fall schaltet die Zugsicherungseinrichtung 4a am Ende das Relais 22 nicht in die Mittelstellung, sondern in die für die Zugsicherungseinrichtung 4b repräsentative Stellung. Die Reservierung für die Zugsicherungseinrichtung 4b ist damit aktiv.
