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Die Erfindung betrifft eine Simulationseinrichtung für ein Schienenfahrzeug zum Simulieren einer Fahrt in einer Zugsicherungs- und Streckenumgebung, mit wenigstens einer Signalgeneratoreinheit, die zum Erzeugen von Signalen ausgebildet ist, die bei der Fahrt entstehen würden.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Simulieren einer Fahrt von einem Schienenfahrzeug in einer Zugsicherungs- und Streckenumgebung, bei dem Signale von einer Simulationseinrichtung erzeugt werden, die bei der Fahrt 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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Bekannte Vorrichtungen und Verfahren sind meist nur sehr begrenzt einsetzbar und dadurch kostenintensiv. Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, vielseitig verwendbare Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren der eingangsgenannten Art bereitzustellen.
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Für die eingangs genannte Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Simulationseinrichtung zum Simulieren der Fahrt für wenigstens zwei unterschiedlichen fahrzeugseitigen Einrichtungen ausgebildet und parametriert ist und dass die Simulationseinrichtung einstellbar ausgebildet ist, welche der wenigstens zwei unterschiedlichen fahrzeugseitigen Einrichtungen im Betrieb des Schienenfahrzeugs simuliert werden soll.
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Für das eingangs genannte Verfahren wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Simulationseinrichtung zum Simulieren der Fahrt für wenigstens zwei unterschiedlichen fahrzeugseitigen Einrichtungen ausgebildet und parametriert wird, und die Simulationseinrichtung eingestellt wird, welche der wenigstens zwei unterschiedlichen fahrzeugseitigen Einrichtungen im Betrieb des Schienenfahrzeugs simuliert werden soll.
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Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Simulationseinrichtung für die Simulation von verschiedenen Einrichtungen des Schienenfahrzeugs ausgebildet ist. Dadurch kann die Simulationseinrichtung sehr breit eingesetzt werden. Für verschiedene fahrzeugseitige Einrichtungen müssen nicht verschiedene Simulationseinrichtungen angeschafft werden, sondern es kann immer die gleiche verwendet werden. So kann die Simulationseinrichtung in größeren Stückzahlen produziert werden und es reduzieren sich die Kosten pro Simulationseinrichtung. Die Simulationseinrichtung wird vor dem Betriebsbeginn für die geplante Verwendung eingestellt, d. h. es wird ausgewählt welche Einrichtung simuliert werden soll. Es können beispielsweise entweder die Überfahrt einer Balise, eines Bremsmagneten oder auch die Signale einer Radareinrichtung simuliert werden. Während der Fahrt des Schienenfahrzeugs simuliert die Simulationseinrichtung anschließend beispielsweise nicht vorhandene Komponenten der Zugsicherungs- und Streckenumgebung, wie z. B. Balisen.
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Mit Hilfe der Erfindung können Feldtests bereits durchgeführt werden, ohne dass die streckenseitigen Komponenten, wie z. B. die Balisen, Linienleiter oder Gleismagnete, vorhanden sind. Weiterhin können Schienenfahrzeuge, z B. nach einer Wartung oder Überholung, bereits im Depot getestet werden und danach für den Betrieb freigegeben werden.
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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 beispielsweise ETCS-Balisen und deren Signalisierung in Abhängigkeit vom Fahrweg nicht oder noch nicht vorhanden ist.
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Für die Simulation von beispielsweise der Überfahrt einer Balise gilt z. B., dass im Normalbetrieb ohne Simulation ein Telepowering-Signal die streckenseitige Balise mit Energie versorgt. Das anschließend von der Balise übermittelte Uplink-Signal übermittelt FSK-modulierte Daten von der Balise an das Schienenfahrzeug. Erfindungsgemäß ist während dieser Simulation diese Datenübertragung über den Luftspalt zwischen Balise und einer 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. Die Überfahrt einer Balise ist natürlich nur ein Beispiel für eine streckenseitige Einrichtung, die durch die erfindungsgemäße Simulationseinrichtung simuliert werden kann.
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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 zum Anordnen im Signalverlauf zwischen wenigstens einer Empfangseinrichtung und wenigstens einer Recheneinrichtung des Schienenfahrzeugs ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass dies viel Flexibilität bietet und dadurch auch bei Bestandsfahrzeugen leicht möglich ist. Die Positionierung ist unabhängig von der Position von Komponenten außen am Schienenfahrzeug, wie z.B. einer Antenneneinrichtung oder anderen Empfangseinrichtungen, die bei unterschiedlichen Schienenfahrzeugen sehr unterschiedlich sein können. Diese Unabhängigkeit 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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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Simulationseinrichtung wenigstens eine mit der Recheneinrichtung verbindbare Adaptereinheit aufweisen, die mit dem Signalverlauf des Schienenfahrzeugs 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 Empfangseinrichtung vorhanden sind. Hierdurch kann die normalerweise zur Empfangseinrichtung führende Verkabelung für den Anschluss an die Simulationseinrichtung genutzt werden. Ein zusätzliches eingestecktes Kabel wird dann von der Simulationseinrichtung zur Empfangseinrichtung geführt, so dass nötige Signale zwischen Recheneinrichtung und Antenneneinrichtung weiterhin ausgetauscht werden können. Allerdings laufen alle Signale von der Empfangseinrichtung 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 einer Empfangseinrichtung ausgebildet ist, die im Normalbetrieb beispielsweise Balisensignale empfängt. 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. So werden die Signale dort erzeugt, wo die Recheneinrichtung dies erwartet. Alternativ kann die Simulationseinrichtung die Ortsinformation auch anders bekommen, beispielsweise durch eine Verbindung zu einem fahrzeugseitig vorhandenen Ortungssystem. Weiter alternativ kann die vermeintlich aktuelle Position auch händisch mitgeteilt werden, z. B. durch entsprechendes zum passenden Zeitpunkt gesendetes Signal.
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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, 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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In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Simulationseinrichtung zum Erzeugen der Signale im Signalverlauf zwischen einer Kommunikationseinrichtung und einer Recheneinrichtung des Schienenfahrzeugs angeordnet werden. Diese Weiterbildung hat den oben bereits beschriebenen Vorteil, dass dies viel Flexibilität bietet und dadurch auch bei Bestandsfahrzeugen leicht möglich ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs mit einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Simulationseinrichtung;
- 2 eine schematische 3D-Darstellung des Schienenfahrzeugs aus 1 und seiner Systemumgebung.
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Die in den Figuren dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs 1 umfasst eine erfindungsgemäße Simulationseinrichtung 2, mehrere Empfangseinrichtungen 3, eine Recheneinrichtung 4, einen Fahrzeugbus 5, und zwei Anzeigeeinrichtungen 7. Die mehreren Empfangseinrichtungen 3 sind bei der beispielhaften Ausführungsform in den Figuren insbesondere eine Antenneneinrichtung 13, eine Kommunikations- und Ortungseinrichtung 6 und eine Gleismagneteinrichtung 14.
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Das Schienenfahrzeug 1 in der in den 1 und 2 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 als Antenneneinrichtung 13 ausgebildeten Empfangseinrichtung 3 erzeugt und an die Recheneinrichtung 4 weitergeleitet. Die Empfangseinrichtung 3 ist in diesem Fall wie oben gesagt als die Antenneneinrichtung 13 ausgebildet, die für den Empfang von Balisensignalen ausgebildet ist.
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Die erfindungsgemäße Simulationseinrichtung 2 ist zum Erzeugen von Signalen ausgebildet ist, die bei der Fahrt im Normalbetrieb entstehen würden. Normalbetrieb bedeutet hier, dass dann die Systemumgebung bezüglich der Zugsicherung vollständig ist, d.h. dass z. B. alle streckenseitigen Balisen und Gleismagnete vorhanden sind und dass z. B. die nötigen Fahrbefehle per Funk, z. B. GSM-R, empfangen werden. Erfindungsgemäß ist die Simulationseinrichtung 2 ferner zum Simulieren der Fahrt für unterschiedliche fahrzeugseitige Einrichtungen, insbesondere Empfangseinrichtungen 3, ausgebildet und parametriert. Die Simulationseinrichtung 2 ist einstellbar, welche den fahrzeugseitigen Empfangseinrichtungen 3 im Betrieb des Schienenfahrzeugs simuliert werden soll. In der beispielshaften Ausführungsform in den 1 und 2 ist die Simulationseinrichtung 2 für die Simulation der Antenneneinrichtung 13 eingestellt. Dies soll aber keine Einschränkung der Erfindung darstellen. Die erfindungsgemäße Simulationseinrichtung 2 kann alternativ auch für die Simulation anderer Empfangseinrichtungen 3 eingestellt werden.
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Durch die erfindungsgemäße Simulationseinrichtung 2 in der beispielshaften Ausführungsform in 1, die im Signalverlauf zwischen der Empfangseinrichtung 3, insbesondere der Antenneneinrichtung 13, 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 Empfangseinrichtung 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 Empfangseinrichtung 3. Sinnvollerweise ist die Adaptereinheit 11 mit dem Typ Stecker bzw. Buchse ausgestaltet, wie auch die Recheneinrichtung 4 und/oder die Empfangseinrichtung 3.
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Die Signalgeneratoreinheit 10 erzeugt in dem Beispiel in 1 im Simulationsbetrieb die Signale, die bei Überfahrt der realen Positionsmarke 9 durch die Antenneneinrichtung 13 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 1 soll eine ETCS-Balise sein.
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Bei der Simulation anderer Empfangseinrichtungen 3 würde die Signalgeneratoreinheit 10 natürlich im Simulationsbetrieb die Signale erzeugen, die bei der Fahrt des Schienenfahrzeugs 1 durch die andere Empfangseinrichtung 3 erzeugt würden, beispielsweise die der Gleismagneteinrichtung 14. Damit kann der Fahrbetrieb des Schienenfahrzeugs 1 simuliert werden, auch wenn streckenseitig hierfür noch nicht alles Nötige installiert oder in Betrieb ist.
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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 1 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 in der beispielhaften Ausführungsform in 1 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 Antenneneinrichtung 13. 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, weist 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 Empfangseinrichtung 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 Empfangseinrichtung 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 Empfangseinrichtung 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 1 so ausgebildet, dass Statussignale der Antenneneinrichtung 13 weiterhin durchgelassen werden, um der Recheneinrichtung 4 das Vorhandensein der Antenneneinrichtung 13 wie üblich anzuzeigen.
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2 zeigt das Schienenfahrzeug 1 aus 1 in einer perspektivischen Darstellung in seiner Zugsicherungs- und Systemumgebung. Dabei sind die verschiedenen streckenseitigen Einrichtungen dargestellt, mit denen das Schienenfahrzeug 1 im Normalbetrieb kommuniziert. Diese Einrichtungen sind bei beispielshaften Ausführungsform in 2 die bereits in 1 dargestellte Positionsmarke 9, ein/eine Linienleiter/Leitzentrale 15, ATO (Automatic Train Operation) 16, Fahrzeugsteuerung 17, NTC (National Train Control) 18, GSM-R/Leitzentrale 19, GPS 20 oder eine Bedienung 21.
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Es wäre erfindungsgemäß in einer alternativen Ausführungsform auch möglich, dass eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Simulationseinrichtungen im Stillstand des Schienenfahrzeugs 2 arbeiten und die Bewegung des Schienenfahrzeugs 2 simulieren. Zusätzlich zu den zuvor mit Bezug auf 2 genannten streckenseitigen Einrichtungen könnte die Simulationseinrichtung 2 auch die Signale für einen Wegimpulsgeber, eine Radareinrichtung oder eine fahrzeugseitige Linienleitereinrichtung simulieren. In diesem Fall wäre eine Simulation der Fahrt auch bei Stillstand des Schienenfahrzeugs 2 möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008027488 B4 [0003]
