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Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung für einen Bahnübergang, wobei die Sicherungseinrichtung mehrere Komponenten und wenigstens eine Steuerungseinrichtung zum Steuern der Komponenten umfasst.
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Solche Sicherungseinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden allgemein für die Sicherung von Bahnübergängen in eisenbahntechnischen Anlagen verwendet. An Bahnübergängen kreuzen sich die Schienen der eisenbahntechnischen Anlage und beispielsweise eine Straße oder ein Weg für Kraftfahrzeuge, Fahrräder, Fußgänger oder ähnliches. Die Sicherungseinrichtung für den Bahnübergang sorgt dafür, dass es zu keiner Kollision zwischen Fahrzeugen der eisenbahntechnischen Anlage und den die Gleise kreuzenden Fahrzeugen oder Personen kommt. Hierfür kann die Sicherungseinrichtung mehrere beknnte Komponenten aufweisen, wie beispielsweise Straßensignale, Schranken, Schienensignale, Radsensoren und ähnliches. Bei einem nahenden Zug aktiviert die Steuerungseinrichtung einige Komponenten, um den Straßenverkehr zu stoppen und eine sichere Durchfahrt des Zugs zu gewährleisten, beispielsweise durch das Herunterlassen der Schranken und das Einschalten von Lichtsignalen.
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Da ein Ausfall oder Fehler der Sicherungseinrichtung schwere Unfälle zur Folgen haben können, gelten hohe Sicherheitsstandards. Eine zuverlässige Funktion muss jederzeit gewährleistet sein. Trotzdem sind Bahnbetreiber an kostengünstigen Lösungen für Sicherungseinrichtungen für Bahnübergänge interessiert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Sicherungseinrichtung für einen Bahnübergang der eingangs genannten Art bereitzustellen, die kostengünstig und sicher ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die wenigstens eine Steuerungseinrichtung mehrere verteilte Steuerungseinheiten, die jeweils zur Kommunikation mit wenigstens einer Komponente ausgebildet sind, und wenigstens ein digitales Datennetzwerk aufweist, durch das die Steuerungseinheiten für einen digitalen Datenaustausch miteinander verbunden sind.
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Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass durch die verteilten Steuerungseinheiten Installationswege verkürzt werden und dadurch Material und folglich Kosten eingespart werden können. Durch verkürzte Installationswege werden insbesondere Kabel eingespart, die weniger Materialkosten und Baumaßnahmen bedeuten.
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Die verteilten Steuerungseinheiten bilden eine Art von Steuerungsnetzwerk aus, das die klassische Steuerung, die im Stand der Technik beispielsweise komplett in einem Schalthäuschen installiert ist, ersetzt. Die Steuerungseinheiten sind über das digitale Datennetzwerk miteinander verbunden, in dem telegrammbasiert digitale Datenpakete für die Steuerungseinheiten versendet werden. So können Steuerungsanweisungen an die Steuerungseinheiten übermittelt werden, die anschließend die Komponenten entsprechend ansteuern. Die Steuerungseinheiten empfangen Steuerungsanweisungen über das digitale Datennetzwerk und erzeugen anschließend analoge Steuerungssignale für die Komponenten. Dadurch können die Komponenten von den Steuerungseinheiten aktiviert werden, beispielsweise wird ein Licht- oder Tonsignal für den Straßenverkehr eingeschaltet und ein Schrankenantrieb gestartet. Die Steuerungseinheiten können auch Signale von den Komponenten empfangen und in digitale Signale umwandeln und versenden.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung kann auf ein zentrales Steuerungshäuschen oder -schaltschrank verzichtet werden. Weiterhin kann die nötige Analog-Verkabelung deutlich reduziert werden, wodurch weniger Kabelmaterial und weniger Montageaufwand zur Verlegung der Analog-Verkabelung nötig ist. Darüber hinaus ist der digitale Datenaustausch innerhalb des Datennetzwerks über weite Entfernungen zuverlässiger als die Analog-Signalübermittlung, wie sie im Stand der Technik üblich ist. Ferner kann die nötige Anzahl von Schienen- oder Straßenunterführungen für die Verkabelung reduziert werden.
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Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Ausgestaltungen weiter entwickelt werden, die im Folgenden beschrieben sind.
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So können die Steuerungseinheiten jeweils in der Nähe der Komponente, zu deren Ansteuerung sie ausgebildet sind, angeordnet sein, insbesondere mit einem Abstand von weniger als 2 m. Dies hat den Vorteil, dass nur noch besonders kurze Leitungen zur Übermittlung von Analog-Signalen zu den Komponenten nötig sind und der Verkabelungsaufwand weiter reduziert ist.
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Um den Platzbedarf der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung möglichst gering zu halten, können die Steuerungseinheiten jeweils mit der wenigstens einen Komponente, zu deren Kommunikation sie ausgebildet sind, in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Zusätzliche Schaltschränke für Steuerungseinheiten werden damit überflüssig, so dass die erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung sehr wenig Platz benötigt und der Montageaufwand gering ist.
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Die Steuerungseinheiten können jeweils zum analogen Ansteuern von der wenigstens einen Komponente über eine Steuerleitung ausgebildet sein und die Steuerleitung kürzer als 2 m, insbesondere kürzer als 1 m, ausgebildet sein. Kurze Analog-Leitungen haben den Vorteil, dass die Wahrscheinlichkeit von fehlerhaften Analog-Signalen reduziert ist.
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Um eine zuverlässige und unkomplizierte Energieversorgung der Komponenten und/oder Steuerungseinheiten sicherzustellen, kann die Sicherungseinrichtung wenigstens ein Energienetz zur Energieversorgung der Sicherungseinrichtung aufweisen und die Steuerungseinheiten jeweils mit dem Energienetz verbunden und zur Energieversorgung von wenigstens einer der Komponenten ausgebildet sein. So kann auch die Verkabelung für die Energieversorgung vereinfacht werden, was zu weiterer Materialeinsparung führt. Der Installationsaufwand kann beispielsweise durch Verwendung eines Hybridkabels, mit dem sowohl Energie als auch digitale Daten zu den Steuerungseinheiten übermittelt werden können, weiter reduziert werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung kann das Datennetzwerk als ein Feldbus-Datennetzwerk, insbesondere Ethernet basiert, ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass Standardkomponenten für Feldbus- bzw. Ethernet-Anwendungen verwendet werden können. Diese sind weit verbreitet und dadurch kostengünstig verfügbar.
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Um den Installationsaufwand, beispielsweise in schwer zugänglichen Gebieten, weiter zu reduzieren, kann das Datennetzwerk zumindest abschnittsweise mit einer drahtlosen Datenübertragung ausgebildet sein.
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Ferner kann wenigstes eine der Steuerungseinheiten zum Senden von digitalen Steuerungsanweisungen über das Datennetzwerk an zumindest einige der übrigen Steuerungseinheiten ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass lediglich eine Steuerungseinheit als eine Art Master-Einheit ausgebildet sein muss, in der ein Steuerungsprogramm für die Steuerungseinrichtung abgelegt und abgearbeitet wird. Die übrigen Steuerungseinheiten können dadurch einfacher als eine Art Slave-Einheiten oder Client-Einheiten ausgebildet sein, was die Kosten der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung weiter reduziert.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerungseinrichtung zum Steuern mehrerer Komponenten einer Sicherungseinrichtung eines Bahnübergangs. Die eingangs genannte Aufgabe der Erfindung löst diese Steuerungseinrichtung dadurch, dass die Steuerungseinrichtung mehrere verteilte Steuerungseinheiten, die jeweils zur Kommunikation mit wenigstens einer Komponente ausgebildet sind, und wenigstens ein digitales Datennetzwerk aufweist, durch das die Steuerungseinheiten für einen digitalen Datenaustausch miteinander verbunden sind.
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Außerdem betrifft die Erfindung auch noch eine Komponente für eine Sicherungseinrichtung eines Bahnübergangs. Um die eingangs genannte Aufgabe der Erfindung zu lösen, ist vorgesehen, dass die Komponente wenigstens eine Steuerungseinheit aufweist, die zur analogen Kommunikation mit der Komponente und zum Verbinden mit einem digitalen Datennetzwerk einer Steuerungseinrichtung der Sicherungseinrichtung ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Komponente ist innerhalb einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung für einen Bahnübergang verwendbar.
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Schließlich betrifft die Erfindung noch ein Verfahren zum Steuern mehrerer Komponenten einer Sicherungseinrichtung eines Bahnübergangs, bei dem digitale Steuerungsanweisungen an verteilte Steuerungseinheiten der Sicherungseinrichtung geschickt werden, bei dem die digitalen Steuerungsanweisungen durch die Steuerungseinheiten in analoge Steuerungssignale umgesetzt werden und die Komponenten von den Steuerungseinheiten mittels der analogen Steuersignale gesteuert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Sicherungseinrichtung eines Bahnübergangs besonders sicher und kostengünstig betrieben werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung für einen Bahnübergang;
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2 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung für einen Bahnübergang.
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Zunächst wird die erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung mit Bezug auf die beispielhafte Ausführungsform in 1 beschrieben.
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Die Sicherungseinrichtung 1 umfasst mehrere Komponenten 2, ein Datennetzwerk 3, ein erstes Energienetzwerk 4 und ein zweites Energienetzwerk 5. Die Komponenten 2 sind bei der Ausführungsform in 1 als Straßensignale 6 und Schranken 7 ausgebildet. Zusätzlich weist die Sicherungseinrichtung 1 noch mehrere Energiespeicher 8 und eine jedem Energiespeicher 8 zugeordnete Ladeeinrichtung 9 auf.
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Zu jeder Komponente 2 ist auch eine Steuerungseinheit 10 vorgesehen, die mit dem Datennetzwerk 3 und in der Ausführungsform in 1 dem Energienetzwerk 5 verbunden ist. Die verteilten Steuerungseinheiten 10 und das Datennetzwerk 3 sind Teil einer erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung 11 der Sicherungseinrichtung 1.
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Die Ladeeinrichtungen 9 sind über das erste Energienetzwerk 4 miteinander verbunden, wobei das erste Energienetzwerk 4 in der in 1 dargestellten Ausführungsform eine Spannung von 230 V Wechselstrom liefert und mit einer Energiequelle (nicht dargestellt), wie beispielsweise einem öffentlichen Stromnetz, verbunden ist. Die Ladeeinrichtungen 9 sind zum Laden der Energiespeicher 8 ausgebildet. Die Energiespeicher 8 speisen das zweite Energienetzwerk 5, in dem in der beispielhaften Ausführungsform in 1 eine Gleichspannung mit 48 V herrscht. Auch die Schrankenantriebe 7 werden bei der beispielhaften Ausführungsform in 1 aus den ihnen zugeordneten Energiespeichern 8 gespeist, wodurch Spannungsspitzen beim Anlauf der Schrankenantriebe 7 besser abgefangen werden und weniger belastend für das erste Energienetzwerk 4 oder das zweite Energienetzwerk 5 sind.
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Alternativ könnte die Sicherungseinrichtung 1 auch nur ein Energienetzwerk 5 aufweisen, das die Steuereinheiten 10 verbindet.
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Das Datennetzwerk 3 ist bei der beispielhaften Ausführungsform in 1 als ein Ethernet-Datennetzwerk ausgebildet, in dem telegrammbasiert digitale Steuerungsanweisungen versendet werden. Dafür ist eine der Steuerungseinheiten als Master zum Senden von digitalen Steuerungsanweisungen für die übrigen Steuerungseinheiten 10 ausgebildet. Diese Steuerungseinheit 10 weist eine SPS-Steuerung, wie beispielsweise vom Typ Simatic S7, auf, die anhand eines entsprechenden Steuerungsprogramms die Steuerungsanweisungen für die übrigen Steuerungseinheiten 10 versendet. Die übrigen Steuerungseinheiten 10, die als Slave-Einheiten ausgebildet sind, empfangen die Steuerungsanweisungen und setzen diese in analoge Steuersignale für die Komponenten 2 um. Die Steuerungseinheiten 10 sind jeweils mit dem zweiten Energienetzwerk 5 verbunden und stellen die Energieversorgung für die Komponenten 2 her. Die Komponenten weisen also keine eigene Stromversorgung auf, sondern werden von der Steuerungseinheit 10 versorgt. Beispielsweise schaltet eine Steuerungseinheit 10 den Strom für ein Straßensignal 6, das Straßensignal 6 beginnt zu leuchten und gibt dadurch ein optisches Warnsignal für die Straßenverkehrsteilnehmer ab.
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Dadurch, dass das Datennetzwerk 3 Ethernet basiert ausgeführt ist, können Standard Ethernet-Komponenten, wie beispielsweise ein Switch, verwendet werden. Um die Leistungsfähigkeit zu erhöhen, werden Glasfaserkomponenten für das Datennetzwerk 3 verwendet. Das Datennetzwerk 3 ist bei der beispielhaften Ausführungsform in 1 in einer logischen Ringtopologie ausgebildet. Alternativ kann das Datennetzwerk 3 aber auch linien- oder sternförmig ausgebildet sein. Jede Steuerungseinheit 10 in der ringförmigen Ausführung weist zwei Schnittstellen für das Datennetzwerk 3 und zwei Schnittstellen für das zweite Energienetzwerk 5 auf, was die Verfügbarkeit durch die redundante Ausführung erhöht. Die redundante Ausführung steigert auch die Sicherheit des Systems, weil Ausfallfehler vermieden werden können.
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Je nach Bahnbetreiber können Verbindungen zu Zugmeldern, Achszählern oder Stellwerken mit der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung 1 hergestellt werden.
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Im Folgenden wird die in 2 dargestellte beispielhafte Ausführungsform beschrieben. Der Einfachheit halber werden für gleiche Komponenten die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Die in 2 dargestellte weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung 1 für einen Bahnübergang 12 umfasst wie die Ausführungsform in 1 mehrere Komponenten 2, ein Datennetzwerk 3 und ein erstes bzw. zweites Energienetzwerk 4, 5. Da für das Datennetzwerk 3 und die Energienetzwerke 4, 5 ein hybrides Kabel mit Glasfasern für die Datenübertragung und Metallleitern für die Energieversorgung verwendet wird, sind diese in 2 als eine gemeinsame Linie dargestellt. Eine Energieversorgungsleitung 13 verbindet die Sicherungseinrichtung 1 mit einem öffentlichen Stromversorgungsnetz (nicht dargestellt).
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Die Sicherungseinrichtung 1 ist an einem Bahnübergang 12 angeordnet, an dem ein Gleis 14 einer eisenbahntechnischen Anlage von einer Straße 15 gekreuzt wird. Zur Absicherung des Bahnübergangs 12 weist die Sicherungseinrichtung 1 als Komponenten 2 zunächst Straßensignale 6, Überwachungssignale 16 für den Schienenverkehr und Schrankenantriebe 7 inklusive Schranken auf.
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Um die Kabellängen bei der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung möglichst gering zu halten, sind bei der Ausführungsform in 2 wie auch bei der Ausführungsform in 1 die Steuerungseinheiten 10 in der Nähe der Komponenten 2 angeordnet. Die Steuerungseinheiten 10 geben Analog-Signale für die Komponenten 2 aus. Dadurch, dass die Steuerungseinheiten 10 in der Nähe der Komponenten 2 platziert sind, können die Analog-Verbindungen (nicht dargestellt) in vorteilhafter Weise besonders kurz ausgebildet sein. Der Abstand der Steuerungseinheiten 10 zu den Komponenten 2 ist erfindungsgemäß kleiner als ein Meter. Bei der Ausführungsform in 2 sind die Komponenten 2 und deren Steuerungseinheiten 10 sogar im gleichen Gehäuse 17 angeordnet. So können sie vorinstalliert werden und der Verkabelungsaufwand vor Ort ist gering.
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Die Steuerungseinheit 10.1 der Komponente 2.1 ist als ein Master mit kompletter SPS-Steuerung ausgebildet. Die Steuerungseinheit 10.1 versendet digitale Steuerungsanweisungen über das Datennetzwerk 3 an die übrigen Steuerungseinheiten 10, die als Slave-Einheiten ausgebildet sind.
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Die erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung 1 in 2 umfasst weiterhin in bekannter Weise Sensoreinrichtungen 18, die mit Achszählern 19 und mit Unregelmäßigkeitstastern 20 oder Hilfseinschalttastern 21 verbunden sind. Auch die Sensoreinrichtungen 18 weisen jeweils eine Steuereinheit 10 auf, die analoge Signale vom Achszähler 19 in digitale Signale umwandelt und über das Datennetzwerk 3 an den Master schickt.
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Ferner ist die Sicherungseinrichtung 1 in der Ausführungsform in 2 über ein metallisches oder optisches Kabel 22 mit einem nicht dargestellten Stellwerk der eisenbahntechnischen Anlage verbunden.
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Die Steuerungseinheiten 10 der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung 1 sind in der Ausführungsform in 2 jeweils so ausgelegt, dass sie den Anforderungen der entsprechenden Komponenten 2 erfüllen. Beispielsweise weist die Steuerungseinheit 10.1 eine Schrankeneinheit 23 auf, weil sie zur Ansteuerung des Schrankenantriebs ausgebildet ist. Weiterhin sind in dem Gehäuse 17 der Komponente 2.1 auch noch der Energiespeicher 8, die Ladeeinrichtung 9 und andere Module untergebracht. Die übrigen Komponenten 2, beispielsweise die Straßensignale 6, sind teilweise einfacher ausgestaltet, so dass auch deren Steuerungseinheiten 10 einfacher ausgestaltet sind.
