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Die Erfindung betrifft eine Simulationseinrichtung für ein Schienenfahrzeug zum Simulieren einer Überfahrt einer streckenseitigen Positionsmarke, insbesondere einer Balise, mit wenigstens einer Signalgeneratoreinheit, die zum Erzeugen von Signalen ausgebildet ist, die bei der Überfahrt entstehen würden.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Simulieren einer Überfahrt wenigstens einer streckenseitigen Positionsmarke, insbesondere einer Balise, von einem Schienenfahrzeug, bei dem Signale erzeugt werden, die bei der Überfahrt entstehen würden.
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Eine solche Vorrichtung und Verfahren sind beispielsweise aus der
DE 10 2008 027 488 B4 bekannt, die eine Vorrichtung zur Simulation von Balisen beschreibt.
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Bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren kann es zu Problemen bei der Integration in Bestandsfahrzeugen kommen. Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und Verfahren der eingangsgenannten Art bereitzustellen, die auch auf bestehenden Schienenfahrzeugen einfach nachgerüstet werden kann.
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Für die eingangs genannte Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Simulationseinrichtung zum Anordnen im Signalverlauf zwischen einer Antenneneinrichtung und einer Recheneinrichtung des Schienenfahrzeugs ausgebildet ist.
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Für das eingangs genannte Verfahren wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens eine Simulationseinrichtung zum Erzeugen der Signale im Signalverlauf zwischen einer Antenneneinrichtung und einer Recheneinrichtung des Schienenfahrzeugs angeordnet wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass die Anordnung im Signalverlauf zwischen der Antennenanordnung und der Recheneinrichtung des Schienenfahrzeugs viel Flexibilität bietet und dadurch auch bei Bestandsfahrzeugen leicht möglich ist. Die Positionierung ist unabhängig von der Position der Antenneneinrichtung, die bei unterschiedlichen Schienenfahrzeugen sehr unterschiedlich sein kann. Die Unabhängigkeit von der Antenneneinrichtung hat den weiteren Vorteil, dass die erfindungsgemäße Simulationseinrichtung im Innern des Schienenfahrzeugs angeordnet werden kann. Die Anordnung im Fahrzeuginneren verursacht keine Änderung des Lichtraumprofils des Schienenfahrzeugs und stellt somit keine Gefahrenquelle während der Fahrt dar.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Simulationseinrichtung ist, dass Fahrzeugeinrichtungen zur Zugsicherung wie beispielsweise ETCS-Fahrzeugeinrichtungen auch auf Strecken getestet werden können, auf denen eine streckenseitige Infrastruktur mit ETCS-Balisen und deren Signalisierung in Abhängigkeit vom Fahrweg nicht oder noch nicht vorhanden ist.
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Im Betrieb werden die erforderlichen Informationen an die mit dem Zusicherungssystem ausgerüsteten ETCS-Züge über einen Luftspalt von den streckenseitigen Balisen an die fahrzeugseitigen Antennen übertragen. Festdatenbalisen dienen dabei der Übertragung unveränderlicher Daten, wie z. B. Ortsinformationen und Streckenparameter. Fahrtabhängige Informationen werden über Transparenzdatenbalisen an die Fahrzeuge weitergeleitet.
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Mit Hilfe der Erfindung können Feldtests bereits durchgeführt werden, ohne dass die streckenseitigen Positionsmarken vorhanden sind. Weiterhin können ältere Schienenfahrzeuge, z B. nach einer Wartung oder Überholung, bereits im Depot getestet werden und danach für den Betrieb freigegeben werden.
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Im Normalbetrieb versorgt ein Telepowering-Signal die streckenseitige Balise mit Energie. Das anschließend von der Balise übermittelte Uplink-Signal übermittelt FSK-modulierte Daten von der Balise an das Schienenfahrzeug. Erfindungsgemäß ist während der Simulation diese Datenübertragung über den Luftspalt zwischen Balise und der Antenneneinrichtung nicht erforderlich. Erfindungsgemäß werden die notwendigen Balisendaten im Originalformat mit zur Verfügung gestellt und direkt in den Signalverlauf eingespeist. Durch die erfindungsgemäße Lösung sind somit Feldtests, Abnahmen, betriebliche Erprobungen, Feldversuche und ähnliches von und mit ETCS ausgerüsteten Schienenfahrzeugen ohne streckenseitig ausgerüstete Infrastruktur möglich. Dadurch können Kosten reduziert werden und die Planung verbessert werden. Eine Funktionsprüfung des Schienenfahrzeugs kann dadurch unabhängig vom Ort der Durchführung geschehen. Alternativ zu ETCS können selbstverständlich auch andere Zugsicherungssysteme verwendet werden, die Positionsmarken verwenden, wie beispielsweise CBTC (Communication-Based Train Control) oder ACSES (Advanced Civil Speed Enforcement System). Daher ist hier bei Verwendung des Begriffs ETCS alternativ immer auch ein anderes Zugsicherungssystem möglich.
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Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Ausgestaltung weiterentwickelt werden, wie sie im Folgenden beschrieben sind.
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So kann die Simulationseinrichtung wenigstens eine mit der Recheneinrichtung verbindbare Adaptereinheit aufweisen, die mit dem Signalverlauf integrierbar ausgebildet ist. Die Adaptereinheit kann beispielsweise einsteckbar ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Simulationseinrichtung sehr leicht in bestehende Schienenfahrzeuge integriert werden kann. Beispielsweise kann die Adaptereinheit mit einem entsprechenden Stecker oder einer Buchse ausgebildet sein, wie sie an der Antenneneinrichtung vorhanden sind. Hierdurch kann die normalerweise zur Antenneneinrichtung führende Verkabelung für den Anschluss an die Simulationseinrichtung genutzt werden. Ein zusätzliches eingestecktes Kabel wird dann von der Simulationseinrichtung zur Antenneneinrichtung geführt, so dass nötige Signale zwischen Recheneinrichtung und Antenneneinrichtung weiterhin ausgetauscht werden können. Allerdings laufen alle Signale von der Antenneneinrichtung über die Simulationseinrichtung, die sie ggf. kontrollieren bzw. ändern kann.
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Um eine ungestörte Simulation zu garantieren, kann die Simulationseinrichtung wenigstens eine Sperreinrichtung aufweisen, die zumindest zeitweise zum Sperren von Signalen von der Antenneneinrichtung ausgebildet ist. Selbstverständlich kann die Sperreinrichtung auch Signale in der anderen Richtung sperren, wenn dies erforderlich ist. Vorteilhafterweise ist die Sperreinrichtung so ausgebildet, dass individuell ausgewählt werden kann, welche Signale gesperrt werden und welche nicht. Diese Auswahl kann frei programmiert werden und kann selbstverständlich auch zeit- oder ortsabhängig sein. Die Sperreinrichtung hat den Vorteil, dass die Simulationseinrichtung auch bei streckenseitig vorhandenen Positionsmarken uneingeschränkt verwendet werden kann und die von den Positionsmarken ausgelösten Signale keinen Einfluss nehmen können. Ohne die Sperreinrichtung könnten die von den Positionsmarken ausgelösten Signale möglicherweise einen Fehler bei der Recheneinrichtung des Schienenfahrzeugs auslösen, wenn sie diese zusätzlich zu den Signalen der Simulationseinrichtung erreichen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Simulationseinrichtung wenigstens eine Ortungseinheit, insbesondere eine Satellitennavigationseinheit, zum Ermitteln einer aktuellen Position aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass die Simulationseinrichtung ihre Position kennt und die Signalgeneratoreinheit die Signale ortsabhängig erzeugen und an die Recheneinrichtung schicken kann. Alternativ kann die Simulationseinrichtung die Ortsinformation auch anders bekommen, beispielsweise durch eine Verbindung zu einem fahrzeugseitig vorhandenen Ortungssystem. Weiterhin kann die Simulationseinrichtung auch eine Uhr oder Clock aufweisen, die das zeitabhängige Aussenden von Signalen ermöglicht. Selbstverständlich kann hierfür auch eine Verbindung zu einer fahrzeugseitig bereits vorhandenen Uhr genutzt werden. So kann die Simulationseinrichtung zum zeit- und/oder ortsabhängigen Ausgeben der Signale ausgebildet sein.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einer Simulationseinrichtung, wenigstens einer Antenneneinrichtung und wenigstens einer Recheneinrichtung, wobei die Simulationseinrichtung erfindungsgemäß nach einer der zuvor genannten Ausführungsformen ausgebildet ist.
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Die Erfindung betrifft auch einen Nachrüst-Satz für ein Schienenfahrzeug, der erfindungsgemäß die Simulationseinrichtung nach einer der oben genannten Ausführungsformen umfasst.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
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Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs mit einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Simulationseinrichtung.
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Die in der Figur dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs 1 umfasst eine erfindungsgemä-ße Simulationseinrichtung 2, eine Antenneneinrichtung 3, eine Recheneinrichtung 4, einen Fahrzeugbus 5, eine Kommunikations- und Ortungseinrichtung 6 und zwei Anzeigeeinrichtungen 7. Das Schienenfahrzeug 1 in der in der 1 beispielhaft dargestellten Ausführungsform soll für den ETCS-Betrieb ausgebildet sein. Alternativ könnte das Schienenfahrzeug 1 aber auch für eine Fahrzeugsicherung nach einem anderen Standard ausgebildet sein.
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Das Schienenfahrzeug 1 ist zum Fahren entlang einer Fahrstrecke 8 ausgebildet, die streckenseitige Positionsmarken 9, wie beispielsweise eine Balise, aufweist. Bei einer Überfahrt des Schienenfahrzeugs 1 über die Positionsmarke 9 werden in bekannter Weise mittels Induktion Signale in der Antenneneinrichtung 3 erzeugt und an die Recheneinrichtung 4 weitergeleitet.
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Durch die erfindungsgemäße Simulationseinrichtung 2, die im Signalverlauf zwischen der Antenneneinrichtung 3 und der Recheneinrichtung 4 im Innern des Schienenfahrzeugs 1 angeordnet ist, werden diese Signale auch ohne Überfahrt einer streckenseitigen Positionsmarke 9 an die Recheneinrichtung 4 gesendet. Die Simulationseinrichtung 2 simuliert somit die Überfahrt einer Positionsmarke 9 und umfasst eine Signalgeneratoreinheit 10, eine Adaptereinheit 11, eine Sperreinrichtung 12 und eine Ortungseinheit 13.
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Durch die Adaptereinheit 11 ist die Simulationseinrichtung 2 besonders einfach in den Signalverlauf integrierbar. In der Figur ist die Adaptereinheit 11 lediglich schematisch mit einem Kasten dargestellt. Die Adaptereinheit 11 kann beispielsweise Stecker und/oder Buchsen aufweisen, mit denen die Simulationseinrichtung sehr einfach im Signalverlauf zwischen Recheneinrichtung 4 und Antenneneinrichtung 3 integrierbar ist. Eine Verkabelung zur Recheneinrichtung 4 mit deren Stecker kann dadurch einfach in die Adaptereinheit 11 eingesteckt werden. Gleiches gilt für eine Verkabelung zur Antenneneinrichtung 4. Sinnvollerweise ist die Adaptereinheit 11 mit dem Typ Stecker bzw. Buchse ausgestaltet, wie auch die Recheneinrichtung 4 und/oder die Antenneneinrichtung 3.
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Die Signalgeneratoreinheit 10 erzeugt im Simulationsbetrieb die Signale, die bei Überfahrt der realen Positionsmarke 9 durch die Antenneneinrichtung 3 erzeugt würden. Damit kann der Fahrbetrieb des Schienenfahrzeugs 1 simuliert werden, auch wenn streckenseitig beispielsweise noch keine Positionsmarken 9 vorhanden sind, weil diese beispielsweise noch nicht installiert sind. Die Positionsmarke 9 bei der beispielhaften Ausführungsform in der Figur soll eine ETCS-Balise sein.
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Die Recheneinrichtung 4 wird bei einem ETCS-Fahrzeug auch als Onboard Unit bezeichnet und kann optional einen sicheren Fahrzeugrechner (EVC), einen nicht-sicheren Fahrzeugrechner (NVC) und einen Datenrekorder (JRU) aufweisen. Die Recheneinrichtung 4 ist mit einem Fahrzeugbus 5 verbunden. Weiterhin sind mit dem Fahrzeugbus 5 auch die Anzeigeeinrichtungen 7 und die Kommunikations- und Ortungseinrichtung 6 angebunden. Die Anzeigeeinrichtung 7 kann auch als DMI - Driver Machine Interface bezeichnet werden. Die Kommunikations- und Ortungseinrichtung 6 umfasst bei der Ausführungsform in der Figur beispielsweise GSM-R-Antenneneinheiten, GPS-Navigationseinheiten und gegebenenfalls weitere Kommunikationseinrichtungen wie beispielsweise WLAN. Eine Odometrieeinrichtung (nicht dargestellt) kann ebenfalls Teil der Kommunikations- und Ortungseinrichtung 6 sein.
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Die Recheneinrichtung 4 erwartet während der Fahrt des Schienenfahrzeugs 1 an den Positionen, an denen laut einem Streckenplan die Positionsmarken 9 entlang der Fahrstrecke 8 liegen, die Signale von der Antenneneinheit 3. Falls diese Signale innerhalb eines Zeitfensters nicht empfangen werden, würde die Recheneinrichtung 4 dies als einen Fehler deuten und die Fahrt stoppen oder andere Maßnahmen ergreifen. Damit dies nicht passiert weißt die Simulationseinrichtung 2 die Ortungseinheit 13 auf, die die aktuelle Position ermittelt. An den Positionen, an denen laut dem Streckenplan die Positionsmarken 9 liegen, erzeugt der Signalgenerator 10 die nötigen Signale und sendet sie an die Recheneinrichtung 4. Diese Signale gleichen den Signalen, die die Antenneneinrichtung 3 bei Überfahrt der Positionsmarke 9 an die Recheneinrichtung 4 senden würde. Die Recheneinrichtung 4 empfängt durch die erfindungsgemäße Simulationseinrichtung 2 die erwarteten Signale und die Fahrt des Schienenfahrzeugs 1 kann fortgesetzt werden.
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Beim Überfahren einer Positionsmarke 9 wird ein für die Positionsmarke 9 individuelles Signal in der Antenneneinrichtung 3 erzeugt. Dieses enthält beispielsweise die genaue Position dieser Positionsmarke 9. Um die jeweils richtigen Signale erzeugen zu können, umfasst die erfindungsgemäße Simulationseinrichtung 2 wenigstens eine nicht dargestellte Speichereinrichtung, in der für jede Positionsmarke 9 individuelle Informationen abgespeichert sind. Mit den individuellen Informationen können für jede Positionsmarke 9 die Signale erzeugt werden, die bei einer Überfahrt entstehen würden. Wenn das Schienenfahrzeug 1 bei aktivierter Simulationseinrichtung 2 die Positionsmarke 9 überfährt, werden in der Antenneneinrichtung 3 wie oben beschrieben die üblichen Signale erzeugt. Damit diese in der Recheneinrichtung 4 keinen Einfluss nehmen und möglicherweise Störungen auslösen, werden diese Signale von der Sperreinrichtung 12 gesperrt. Dadurch gelangen nur die simulierten Signale von der Simulationseinrichtung 2 zur Recheneinrichtung 4. Die Sperreinrichtung 12 ist bei der Ausführungsform in der Figur so ausgebildet, dass Statussignale der Antenneneinrichtung 3 weiterhin durchgelassen werden, um der Recheneinrichtung 4 das Vorhandensein der Antenneneinrichtung 3 wie üblich anzuzeigen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008027488 B4 [0003]
