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Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs. Darüber hinaus betrifft die Anmeldung ein Bahnbetriebsgerät.
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Die Druckschrift
WO 2014/114485 A2 ist auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Zugbeeinflussung gerichtet.
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Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine Strecke, die einen Kommunikationskanal umfasst, effizient betreibbar ist. Eine weitere zu lösende Aufgabe liegt darin, ein Bahnbetriebsgerät für ein solches Verfahren anzugeben.
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Diese Aufgaben werden unter anderem durch ein Verfahren und durch ein Bahnbetriebsgerät mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Ansprüche.
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In einer Ausführungsform ist das Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, insbesondere eines Zugs, eingerichtet und umfasst die Schritte:
- - Bereitstellen des Fahrzeugs,
- - Bereitstellen einer Streckenzentrale zur Beeinflussung des Fahrzeugs, wobei die Streckenzentrale bevorzugt eine ETCS-Streckenzentrale ist,
- - zeitweise regelmäßiges Senden von Statusinformationen über einen Status des Fahrzeugs vom Fahrzeug an die Streckenzentrale, und
- - Senden eines Pausekommandos von der Streckenzentrale an das Fahrzeug oder umgekehrt, sodass von einer Nutzung eines Kommunikationskanals zwischen dem Fahrzeug und der Streckenzentrale vorübergehend abgesehen wird.
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Dabei ist die Streckenzentrale dazu eingerichtet, den Kommunikationskanal zum Fahrzeug nach einer vorbestimmten Wartezeit zu schließen, wenn in der Wartezeit keine Übermittlung von Statusinformationen erfolgt, und wenn nicht zuvor ein Pausekommando gesendet wurde.
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Bei Bahnstrecken, die mit dem Europäischen Zugbeeinflussungssystem (englisch: European Train Control System, kurz ETCS) betrieben werden, erfolgt eine Kommunikation zwischen dem Zug und der Streckenzentrale gemäß den UNISIG-Systemspezifikationen, insbesondere gemäß UNISIG: System Requirements Specification, SUBSET-026. Dabei steht UNISIG für UNion Industry of SIGnalling, welche eine Arbeitsgruppe des Eisenbahnindustrie-Verbands UNIFE ist.
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Gemäß UNISIG ist eine Session nach 5 Minuten Funkunterbrechung als beendet zu betrachten. Eine Session ist dabei ein zusammenhängender Zeitbereich, während dem das Fahrzeug durch die Streckenzentrale beeinflussbar ist und überwacht wird. Durch das Sessionende werden alle in der Streckenzentrale über das Fahrzeug bekannten Informationen gelöscht, unter anderem die Zugdaten und die letzte bekannte Position des Zugs. Wenn eine Session beendet und neu aufgebaut werden muss, muss die Streckenzentrale erst wieder die Zugdaten empfangen und das Fahrzeug auf der Strecke lokalisieren. Die Lokalisierung kann je nach Streckentopologie mehreren Minuten dauern.
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Bei längeren planmäßigen Aufenthalten, zum Beispiel in einem Bahnhof, muss daher die Session offengehalten werden, damit nach dem Aufenthalt keine Neulokalisierung des Fahrzeugs erfolgen muss. Zum Offenhalten der Session ist ein permanenter Funkverkehr zwischen dem Fahrzeug und der Streckenzentrale erforderlich. Dadurch werden Kapazitäten eines Funknetzes, über das die Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und der Streckenzentrale erfolgt, ohne betrieblichen Nutzen belegt.
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Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird das frei nutzbare Paket 44, wie gemäß UNISIG spezifiziert, verwendet, um zwischen dem Fahrzeug und der Streckenzentrale auszuhandeln, dass die Session trotz Funkunterbrechung länger als 5 Minuten aufrechterhalten werden soll.
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Hierfür kann die Streckenzentrale beim Fahrzeug mittels des Pakets 44 den Abbau der Funkverbindung kommandieren, wobei jedoch die Session weiterlaufen soll und damit das Paket 42 gemäß UNISIG ersetzt wird, wenn dies zum Beispiel von einem Bedienplatz kommandiert wurde. Alternativ kann auch das Fahrzeug vor dem Abbau der Funkverbindung mittels eines Pakets 44 mitteilen, dass es die Session nach dem Wiederaufbau der Funkverbindung fortführen möchte.
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Sobald das Fahrzeug die Funkverbindung wieder aufbaut und sich sicher ist, dass sich weder Position noch Zugdaten verändert haben, sendet es ein Paket 44 zur Streckenzentrale, um die Fortsetzung der Session zu ermöglichen. Die Streckenzentrale kann danach sofort eine Fahrerlaubnis (englisch Movement Authority oder kurz MA) erteilen. Die Zeit für den Austausch der Zugdaten sowie für die Neulokalisierung entfällt. Wenn sich das Fahrzeug bezüglich seiner Positionsänderung oder Zugdatenänderung nicht sicher ist, wird stattdessen der normale Sessionaufbau gestartet, welcher zum Löschen der noch in der Streckenzentrale gespeicherten Daten führt.
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Mit der hier beschriebenen Verwendung des in UNISIG spezifizierten „General Purpose“-Pakets 44 wird eine Optimierung des Verhaltens bei unterbrochenen Sessions und dadurch eine Reduzierung der Rüstzeiten beim Sessionaufbau erzielt. Das Verfahren kann insbesondere angewendet werden, wenn die Streckenzentrale und das Fahrzeug die entsprechenden Telegramme im Paket 44 unterstützen. Bestehende UNISIG-Verfahren, und damit die Interoperabilität, werden nicht beeinträchtigt.
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Somit ist es mit dem hier beschriebenen Verfahren zum Beispiel möglich, wenn planmäßig ein längerer Halt eines ETCSgeführten Fahrzeugs geplant ist, die Funkverbindung während dieser Zeit zu unterbrechen und für andere Zwecke zu verwenden. Dadurch kann die Kapazität der Funkverbindung zum Beispiel in Knotenpunkten erhöht werden. Sobald das Fahrzeug seine Fahrt fortsetzen soll, kann die alte Session direkt mit der Erteilung der Fahrerlaubnis fortgesetzt werden, ohne dass in der Streckenzentrale initiale Maßnahmen etwa zur Ortung oder Registrierung des Fahrzeugs notwendig sind, die die Erteilung der Fahrerlaubnis verzögern würden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden mit dem Verfahren viele Fahrzeuge gleichzeitig betrieben, insbesondere viele Züge, die sich auf einer oder auf mehreren Bahnstrecken befinden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens bzw. einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen werden die Statusinformationen regelmäßig vom Fahrzeug an die Streckenzentrale gesendet, solange kein Pausekommando gesendet wird. Es ist möglich, dass die Streckenzentrale regelmäßig eine Statusrückmeldung an das Fahrzeug sendet. Die Statusrückmeldungen und die Statusinformationen können abwechselnd gesendet werden. Ein reguläres Zeitintervall zwischen dem Senden zweier aufeinanderfolgender Statusinformationen liegt zum Beispiel bei mindestens 3 s und/oder bei höchstens 30 s.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens bzw. einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen umfassen die Statusinformationen eine oder mehrere der folgenden Informationen: Zugnummer, Zugposition, Zuggeschwindigkeit, voraussichtlicher Bremsweg, Beschleunigung.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens bzw. einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen wird das Pausekommando von der Streckenzentrale an das Fahrzeug gesendet. Es ist möglich, dass das Fahrzeug den Erhalt des Pausekommandos noch bestätigt, ansonsten dann aber den Kommunikationskanal zum Beispiel bis zum Erhalt eines Kommunikationsbefehls, der das Pausekommando aufhebt, den Kommunikationskanal nicht mehr nutzt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens bzw. einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen wird das Pausekommando vom Fahrzeug an die Streckenzentrale gesendet. Es ist möglich, dass die Streckenzentrale den Erhalt des Pausekommandos noch bestätigt, ansonsten dann aber den Kommunikationskanal hin zum Fahrzeug bis zum Erhalt eines Kommunikationsbefehls, der das Pausekommando aufhebt, und/oder für eine bestimmte Zeitdauer den Kommunikationskanal nicht mehr nutzt.
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Der Kommunikationsbefehl kann eine Fahrerlaubnis, kurz MA, sein oder eine Fahrerlaubnis enthalten. Das Pausekommando kann insbesondere vom Fahrzeug eine Aufforderung sein, die Session auch ohne Kommunikation länger als die Wartezeit aufrecht zu erhalten.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens bzw. einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen führt das zuvor erteilte Pausekommando dazu, dass das Fahrzeug auch über die Wartezeit hinaus in der Streckenzentrale registriert bleibt. Die Wartezeit, nach der das Fahrzeug ohne Kommunikation aus der Streckenzentrale gestrichen wird, beträgt zum Beispiel 5 min. Durch die Wartezeit wird verhindert, dass defekte Fahrzeuge oder Fahrzeuge an einem defekten Kommunikationskanal zu lange in der Streckenzentrale registriert bleiben und dauerhaft Kapazitäten des Kommunikationskanals und/oder in der Streckenzentrale blockieren. Die Wartezeit beträgt zum Beispiel mindestens das Zehnfache oder Fünfzigfache einer mittleren Zeitspannte zwischen dem Senden zweier aufeinanderfolgender Statusinformationen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens bzw. einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Kommunikationskanal eine Funkverbindung, insbesondere eine Verbindung nach dem Standard Global System for Mobile Communications - Rail, kurz GSM-R, das ein digitales Mobilfunksystem ist, welches auf dem Mobilfunkstandard GSM aufbaut, jedoch für die Verwendung bei der Eisenbahn erweitert wurde. Außerdem kann eine Kommunikation mittels der Protokolle CS (Circuit Switching, auch als CSD für Circuit Switched Data bezeichnet) oder PS (Packet Switching, auch als General Packet Radio Service, kurz GPRS, bezeichnet) erfolgen. Alternativ oder auch in Kombination kann der Kommunikationskanal auf den Standards UMTS (3G), LTE (3.9G), LTEA (4G) und/oder 5G basieren.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens bzw. einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen wird das Pausekommando von der Streckenzentrale erteilt, wenn absehbar ist, dass das Fahrzeug planmäßig oder außerplanmäßig noch für eine Zeitspanne von mindestens 25 % oder 50 % der Wartezeit stillstehen wird. Insbesondere wird das Pausekommando in einem Bahnhof und/oder an einem Verkehrsknotenpunkt gesendet, um eine Auslastung des Kommunikationskanals zu reduzieren.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens bzw. einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen wird das Pausekommando gesendet, bevor das Fahrzeug in einen Bereich ohne Verfügbarkeit des Kommunikationskanals eintritt. Der Bereich ohne Verfügbarkeit des Kommunikationskanals ist zum Beispiel ein Funkloch, das durch den Ausfall einer Funkstation bedingt ist. Bevorzugt ist das Funkloch der Streckenzentrale bekannt, bevor das Pausekommando versendet wird. Insbesondere in diesem Fall kann das Pausekommando einen Befehl umfassen, wonach sich das Fahrzeug nach einer bestimmten Zeitspanne und/oder bei Erreichen einer bestimmten Position wieder zu melden hat.
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Darüber hinaus wird ein Bahnbetriebsgerät für ein Verfahren, wie oben beschrieben, angegeben. Merkmale des Bahnbetriebsgeräts sind daher auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
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In mindestens einer Ausführungsform ist das Bahnbetriebsgerät dazu eingerichtet, das Pausekommande zu senden und/oder zu empfangen. Dazu umfasst das Bahnbetriebsgerät eine oder mehrere Kommunikationseinrichtungen für den Kommunikationskanal.
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Bei der mindestens einen Kommunikationseinrichtung handelt es sich zum Beispiel um eine Funkeinrichtung. Das Bahnbetriebsgerät ist bevorzugt das Fahrzeug oder die Streckenzentrale, kann aber auch ein Streckenelement wie ein Stellwerk, ein Bahnübergang oder eine Streckensignalanlage sein.
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Die oben genannten Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung und die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden durch die folgende Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den entsprechenden Figuren weitergehend erläutert, wobei
- 1 ein schematisches Diagramm eines zeitlichen Ablaufs eines hier beschriebenen Verfahrens zeigt, die
- 2 und 3 schematische Darstellungen von Bahnanlagen zeigen, die mit hier beschriebenen Verfahren betrieben werden, und
- 4 ein schematisches Diagramm eines zeitlichen Ablaufs einer Abwandlung eines Verfahrens zeigt.
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In 1 ist schematisch ein Ablauf eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Beeinflussen eines Fahrzeugs 1 mit einer Streckenzentrale 2 beschrieben. Dabei ist in Abhängigkeit von der Zeit T eine Kommunikation zwischen dem Fahrzeug 1 und der Streckenzentrale 2 mittels eines Kommunikationskanals 5 veranschaulicht. Das Fahrzeug 1 ist bevorzugt ein Zug und die Streckenzentrale 2 ist bevorzugt eine ETCS-Streckenzentrale. Bei dem Kommunikationskanal 5 handelt es sich bevorzugt um eine Funkverbindung.
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Im regulären Betrieb sendet das Fahrzeug 1 in regelmäßigen Zeitabständen Statusinformationen 3 an die Streckenzentrale 2. Die Streckenzentrale 2 sendet bevorzugt ebenso regelmäßig Statusrückmeldungen 31 zurück an das Fahrzeug 1.
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Ist absehbar, dass das Fahrzeug 1 länger stillstehen wird oder sich länger in einem Funkloch aufhalten wird, so sendet die Streckenzentrale 2 ein Pausekommando 4 an das Fahrzeug 1. Optional sendet das Fahrzeug 1 eine Pausebestätigung 42 zurück. Nach Erhalt des Pausekommandos 4 oder optional nach Senden der Pausebestätigung 42 nutzt das Fahrzeug 1 den Kommunikationskanal 5 nicht mehr. Das Pausekommando 4 wird besonders bevorzugt in einem Telegramm, das gemäß Paket 44 der UNISIG-Systemspezifikationen ETCS-konform gestaltet ist, übertragen. Dies gilt bevorzugt auch für alle anderen Ausführungsbeispiele.
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Dieses Aussetzen der Nutzung des Kommunikationskanals 5 dauert entweder für eine bestimmte Zeitspanne an oder bis das Fahrzeug 1 eine bestimmte Position erreicht hat oder bis die Streckenzentrale 2 einen Kommunikationsbefehl 41 zur Wiederaufnahme der Kommunikation sendet.
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Abweichend von der Darstellung in 1 können das Pausekommando 4 und der optionale Kommunikationsbefehl 41 auch vom Fahrzeug 1 ausgehen und nicht von der Streckenzentrale 2.
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Es ist möglich, dass die Streckenzentrale 2 eine Zeitspanne ΔT überwacht, die zum Beispiel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Statusinformationen 3 vergeht und eine Auslastung des Kommunikationskanals 5 repräsentiert. Überschreitet die Zeitspanne ΔT einen Grenzwert, befiehlt die Streckenzentrale 2, dass der Kommunikationskanal 5 von dem Fahrzeug 1, das sich zum Beispiel in einem Bahnhof befindet, vorübergehend nicht genutzt wird. Hierdurch ist eine Auslastung einer Funkzelle, in der sich das Fahrzeug 1 befindet, reduzierbar.
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Wird ohne das Senden des Pausekommandos 4 eine vorgegebene Wartezeit W von zum Beispiel 5 Minuten überschritten, so würden in der Streckenzentrale 2 alle Daten zum Zug 1 gelöscht werden, entsprechend einer Beendigung einer Session. Durch das Pausekommando 4 ist dies verhinderbar und der Zug 1 kann ohne potentiell zeitaufwendig Neuinitialisierung einer Session die Kommunikation wieder aufnehmen. Die Kommunikation wird insbesondere durch das Erteilen einer Fahrerlaubnis mit dem Kommunikationsbefehl 41 wieder aufgenommen.
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In 2 ist gezeigt, dass die Bahnbetriebsanlage, die mit dem Verfahren betrieben wird, einen Bahnhof 7 umfasst. Mehrere der Fahrzeuge 1, die bevorzugt alle Züge sind, befinden sich auf einer Bahnstrecke 6 in dem Bahnhof 7. Die Fahrzeuge 1 sind mittels des Kommunikationskanals 5 per Funk über eine Funkstation 80 mit der Streckenzentrale 2 datentechnisch verbunden. Die Fahrzeuge 1 umfassen je eine Kommunikationseinrichtung 50, zum Beispiel eine Funkanlage mit einer Antenne.
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Steht zumindest eines der Fahrzeuge 1 im Bahnhof 7 länger still, so kann die Streckenzentrale 2 befehlen, dass dieses Fahrzeug 1 den Kommunikationskanal 5 zeitweise nicht nutzt, jedenfalls solange das betreffende Fahrzeug 1 stillsteht. Dies ist in 2 dadurch symbolisiert, dass die betreffende Funkverbindung mit einem X versehen ist. Dadurch lassen sich die Funkstation 80 und die Streckenzentrale 2 entlasten und es können, speziell zu Stoßzeiten, insgesamt mehr Züge 1 mit der gleichen Infrastruktur betreut werden.
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In 3 ist veranschaulicht, dass ein Zug 1 auf der Bahnstrecke 6 unterwegs ist. Die Bahnstrecke 6 ist von Funkzellen 81 abgedeckt, die von den Funkstationen 80 aufgebaut werden. Dabei ist in 3 eine der Funkstationen 80 defekt, sodass ein Funkloch 8 resultiert.
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Der Zug 1 mit Fahrtrichtung, symbolisiert durch einen Pfeil, hin zu dem Funkloch fährt somit bald in das der Streckenzentrale 2 bekannte Funkloch 8 ein. Um dadurch eine Betriebsstörung zu verhindern, kann die Streckenzentrale 2 über den Kommunikationskanal 5 dem Zug 1 mitteilen, dass vorübergehend der Kommunikationskanal 5 nicht zur Verfügung stehen wird.
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Dies gilt insbesondere, falls abzusehen ist, dass sich der Zug 1, zum Beispiel ein langsam fahrender Güterzug, länger als die vorgegebene Wartezeit in dem Funkloch befinden wird. Die den Zug 1 betreffende Session kann dann aufgrund des Pausekommandos in der Streckenzentrale 2 über die vorgegebene Wartezeit hinaus aufrecht erhalten werden und die Zuginformationen können gespeichert bleiben. Das heißt, das automatische Beenden der Session nach der vorgegebenen Wartezeit, wenn keine Kommunikation zwischen der Streckenzentrale 2 und dem Zug 1 erfolgt, kann verhindert werden.
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In 4 ist eine Abwandlung eines Verfahrens gezeigt, wobei kein Pausekommando gesendet wird. Während der Nutzung eines ersten Kommunikationskanals 5a werden vom Zug 1, beispielsweise aufgrund eines bekannten Funklochs, ab einem bestimmten Zeitpunkt keine Statusinformationen 3 mehr gesendet. Die Streckenzentrale 2 wartet die Wartezeit W ab, ob doch noch Statusinformationen 3 vom Zug 1 kommen. Falls nicht, wird der Kommunikationskanal 5a geschlossen und die Session mit dem Zug 1 wird beendet. Meldet sich der Zug 1 später wieder, wird der zweite Kommunikationskanal 5b geöffnet und es wird eine neue Session initialisiert.
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Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen detailliert dargestellt und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele und die darin erläuterten konkreten Merkmalskombinationen beschränkt. Weitere Variationen der Erfindung können von einem Fachmann erhalten werden, ohne den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Streckenzentrale
- 3
- Statusinformation
- 31
- Statusrückmeldung
- 4
- Pausekommando
- 41
- Kommunikationsbefehl
- 42
- Pausebestätigung
- 5, 5a, 5b
- Kommunikationskanal
- 50
- Kommunikationseinrichtung
- 6
- Bahnstrecke
- 7
- Bahnhof
- 8
- Funkloch
- 80
- Funkstation
- 81
- Funkzelle
- ΔT
- Zeitspanne
- T
- Zeit
- W
- Wartezeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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