DE102020216466A1

DE102020216466A1 - Verfahren, System und Zug für eine Zugintegritätsüberwachung

Info

Publication number: DE102020216466A1
Application number: DE102020216466.5A
Authority: DE
Inventors: Kai Zingler
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2022-06-23
Also published as: EP4019368A3; EP4019368A2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zug (1), ein System (3) und ein Verfahren zur Überwachung einer Zugintegrität eines Zuges (1) mit mehreren aneinandergekuppelten Schienenfahrzeugen (81-92), wobei die Schienenfahrzeuge (81-92) jeweils eine elektrische Anordnung (2) mit wenigstens einem Hauptleiter (20, 22) umfassen, und die Hauptleiter (20, 22) miteinander gekuppelter Schienenfahrzeuge (81-92) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei das Verfahren umfasst:
- Verbinden, in wenigstens einem ersten Schienenfahrzeug (81), eines dortigen Hauptleiters (20, 22) mit einem ersten Spannungsniveau; und
- Ermitteln eines Zugintegritätszustandes des Zuges (1) in Abhängigkeit einer elektrischen Größe wenigstens eines Hauptleiters (20, 22) in einem anderen der Schienenfahrzeuge (81-92).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein System und einen Zug für eine Zugintegritätsüberwachung.
Es ist bekannt, einzelne Schienenfahrzeuge (insbesondere Lokomotiven, Wagen und/oder Triebwägen) miteinander mechanisch zu einem Zug zu kuppeln. Ein Zug kann mehrere Zugteile aufweisen, welche wiederum aus einer Mehrzahl von einzelnen Wagen bestehen können. Durch Kuppeln mehrerer Zugteile aneinander sind unterschiedliche Zuglängen bereitstellbar. Auch im Rahmen der vorliegenden Offenbarung können sämtliche dieser Varianten von Schienenfahrzeugen und Zügen vorgesehen sein.
Für einen sicheren Betrieb von Zügen ist es bekannt, die sogenannte Zugintegrität zu überwachen. Dies betrifft eine Überwachung dahingehend, ob sämtliche zum Ausbilden des Zuges aneinander gekuppelten Schienenfahrzeuge bzw. Wagen und/oder Zugteile noch miteinander gekuppelt sind. Löst sich eine Kupplung und kommt es zum Abreißen einzelner Wagen, können diese als Hindernis auf der Strecke verbleiben und die Betriebssicherheit gefährden.
Bisher wird die Zugintegrität hauptsächlich durch streckenseitige Vorrichtungen überprüft, die eine Länge und/oder Achsanzahl eines vorbeifahrenden Zuges erfassen. Derartige streckenseitige Vorrichtungen sind kostenanfällig und ermöglichen nur im Moment der Vorbeifahrt eine Überwachung der Zugintegrität.
Es sind auch Lösungen bekannt, die mittels Steuersystemen die Zugintegrität überprüfen. Hierbei können insbesondere Steuersysteme der einzelnen Wagen miteinander kooperieren und genauer gesagt über die gesamte Zuglänge miteinander kommunizieren. Diese Steuersysteme können Bestandteil eines sogenannten TCMS sein (Train Control and Management System). Die Kommunikation kann in bekannter Weise durch Verbinden von Datenleitungen der Steuersysteme über die Kupplungen der einzelnen Schienenfahrzeuge erfolgen.
Erfindungsgemäß wurde aber erkannt, dass sich mit einer Zugintegritätsüberwachung mittels der geschilderten Steuersysteme und insbesondere per TCMS nicht immer ein ausreichend hohes Sicherheitsniveau erreichen lässt.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht folglich darin, das Sicherheitsniveau der Überwachung der Zugintegrität zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die beigefügten unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Zugintegritätsüberwachung per TCMS oder vergleichbarer Steuersysteme ein begrenztes Sicherheitsniveau aufweist, da die hierfür standardmäßig verwendeten Computereinrichtungen (beispielsweise herkömmliche TCMS-Rechner) hinsichtlich ihrer Fehlerfreiheit begrenzt sind.
Genauer gesagt ist mit diesen Lösungen meist nur ein Sicherheitsniveau in Form eines Sicherheit-Integritätslevels (SIL) von 2 erreichbar. Dies wird insbesondere für einen zunehmend autonomen Betrieb von Schienenfahrzeugen als zu gering eingestuft. Wünschenswert wäre ein höheres Sicherheit-Integritätslevels (SIL) von zum Beispiel 4.
Die Erfindung stellt zur Erhöhung des Sicherheitsniveaus eine Lösung bereit, mit der bei Verbinden der einzelnen Schienenfahrzeuge eines Zuges bevorzugt eine Art geschlossener Überwachungsstromkreis (oder auch eine Überwachungsschleife) gebildet wird. Die Lösung weist bevorzugt wenigstens einen Hauptleiter je Wagen auf, der in zumindest einem der Wagen mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Die Hauptleiter werden bei einem Kuppeln mit benachbarten Wagen vorteilhafterweise leitend miteinander verbunden. In einem der Schienenfahrzeuge, welches vorzugsweise ein Zugende bildet, kann überprüft werden, ob an dem dortigen und bevorzugt nicht anderweitig gespeisten Hauptleiter ein erwartetes Spannungsniveau anliegt. Insbesondere kann überprüft werden, ob die elektrische Verbindung zu dem an die Spannungsquelle angeschlossenen Hauptleiter des anderen Schienenfahrzeugs besteht, welches bevorzugt eine Zugspitze bildet. Vorteilhafterweise kann diese Überprüfung über mehrere dazwischen positionierte Schienenfahrzeuge des Zuges hinweg erfolgen. Liegt das Spannungsniveau an, liegt die Zugintegrität vor. Andernfalls kann diese als nicht vorhanden detektiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können je Wagen wenigstens zwei Hauptleiter vorgesehen sein, von denen einer in einem Schienenfahrzeug (bevorzugt an der Zugspitze) mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Die Hauptleiter in einem anderen der Schienenfahrzeuge (bevorzugt am Zugende) können zum Ausbilden einer Überwachungsschleife miteinander verbindbar sein. Von dort ausgehend kann einer der Hauptleiter einen Strom zu dem Schienenfahrzeug an bevorzugt der entfernten Zugspitze rückführen.
Wird festgestellt, dass ein Hauptleiter (insbesondere der rückführende Hauptleiter in einem der Schienenfahrzeuge) eine gewünschte elektrische Eigenschaft und insbesondere eine elektrische Größe mit einem bestimmten Wert nicht aufweist (beispielsweise eine zu geringe oder auch keine Spannung oder einen zu geringen oder keinen Stromfluss), kann darauf geschlossen werden, dass die Überwachungsschleife und/oder dass allgemein die Verbindung zu dem Hauptleiter eines anderen Schienenfahrzeugs unterbrochen ist. Mit überwiegender Wahrscheinlichkeit ist hierfür ein Lösen von wenigstens einer Kupplung und somit ein Verlust der durchgehenden Verbindung der benachbarten Hauptleiter innerhalb des Zuges verantwortlich, wobei ein solches Kupplungslösen einen Verlust der Zugintegrität bedeutet.
Prinzipiell könnte die hierin vorgestellte Lösung alleinstehend für eine ZugintegritätsÜberwachung verwendet werden. Ein Sicherheitsniveau kann z.B. dadurch verbessert werden, dass die Zugintegrität elektrisch überwacht wird, wobei die hierfür überwachten Signale und/oder Größen entsprechend zuverlässig erfassbar sind. Ein angestrebtes Sicherheitsintegritätslevel von 4 ist für Stromschleifen (z.B. in Form des hierin offenbarten Überwachungsstromkreises) insbesondere dann zuverlässig zu erreichen, wenn getaktete Signale genutzt werden, d.h. die Stromschleife in regelmäßigen Abständen ihr Potential oder die Polung ändert und diese Änderung an anderer Stelle (z.B. einer überwachenden Einheit) gleich getaktet erkannt wird. Dabei kommt dem sicheren Taktgeber als auch der sicheren getakteten Detektion das gleiche Sicherheitsniveau (SIL 4) zu. Diese Art der Realisierung ist unter Umständen technisch komplex, aber dennoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, wie zum Abschluss der Figurenbeschreibung beispielhaft erläutert.
Die Sicherheit lässt sich aber besonders dann deutlich verbessern, wenn die offenbarte Lösung (dann vorteilhafterweise bevorzugt ohne obige Taktung) zusätzlich zu weiteren Ansätzen der Zugintegritätsüberwachung und insbesondere zusätzlich zu einer Zugintegritätsüberwachung mittels obiger Steuersysteme bzw. TCMS verwendet wird, was die Erfindung gemäß Ausführungsbeispielen vorsieht. Anders ausgedrückt kann die hier vorgestellte Lösung redundant zu weiteren Überwachungen verwendet werden, insbesondere um das gewünschte Sicherheitsintegritätslevel von wenigstens 4 zu erreichen.
Insbesondere wird ein Verfahren zur Überwachung einer Zugintegrität eines Zuges mit mehreren aneinander gekuppelten Schienenfahrzeugen vorgeschlagen, wobei die Schienenfahrzeuge jeweils eine elektrische Anordnung mit wenigstens einem Hauptleiter umfassen, und die Hauptleiter miteinander gekuppelter Schienenfahrzeuge elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei das Verfahren umfasst:

- Verbinden, in wenigstens einem ersten Schienenfahrzeug, eines dortigen Hauptleiters mit einem ersten (insbesondere hohen) Spannungsniveau; und
- Ermitteln eines Zugintegritätszustandes des Zuges in Abhängigkeit einer elektrischen Größe wenigstens eines Hauptleiters in einem (bevorzugt anderem) der Schienenfahrzeuge (bevorzugt am anderen Zugende).

Die elektrische Größe des Hauptleiters kann direkt an diesem gemessen werden oder an einem hiermit verbundenen weiteren Leiter (d.h. kann mittelbar gemessen werden). Bevorzugt wird die elektrische Größe an einem Hauptleiter eines anderen (zweiten) Schienenfahrzeugs gemessen, insbesondere an einem entfernten Zugende oder einer entfernten Zugspitze. Der Hauptleiter kann in dem anderen (zweiten) Schienenfahrzeug mit einem zweiten (insbesondere niedrigen Spannungsniveau) verbunden sein. Bleibt also ein Stromfluss aus oder erfolgt ein Spannungsabfall insbesondere an diesem Hauptleiter, kann darauf geschlossen werden, dass die Verbindung dieses Hauptleiters zu dem Hauptleiter des ersten Schienenfahrzeugs unterbrochen ist. Eine rückführende elektrische Verbindung zu dem ersten Schienenfahrzeug z.B. mittels nachstehender rückführender Hauptleiter kann bei dieser Ausführungsform unterbleiben. Stattdessen kann gemäß dieser Variante eine einsträngige elektrische Verbindung zwischen den Schienenfahrzeugen an bevorzugt entfernten Enden eines Zuges durch Verbinden der jeweiligen (bevorzugt einzigen) Hauptleiter miteinander und mit den geschilderten Spannungsniveaus erfolgen.
In Rahmen dieses ersten Ausführungsbeispiels ist es nicht zwingend erforderlich, eine Art Überwachungs-Stromschleife und insbesondere einen Überwachungsstromkreis der hierin offenbarten Art auszubilden, die durch den gesamten Zug verläuft (insbesondere ausgehend von einem Schienenfahrzeug und bis zu diesem zurück). Sofern nicht anders ersichtlich, können aber sämtliche nachstehenden und im Kontext des Überwachungsstromkreises erläuterten Varianten und Weiterbildungen auch für die vorangehende Lösung Gültigkeit besitzen und dort optional ebenfalls vorgesehen sein.
Ferner insbesondere wird ein Verfahren zur Überwachung einer Zugintegrität eines Zuges mit (oder, mit anderen Worten, aus) mehreren aneinander gekuppelten Schienenfahrzeugen vorgeschlagen, wobei die Schienenfahrzeuge jeweils eine elektrische Anordnung mit einem speisenden Hauptleiter und einem rückführenden Hauptleiter umfassen (die dem wenigstens einen Hauptleiter obiger Ausführungsform entsprechen), und die jeweiligen speisenden und rückführenden Hauptleiter miteinander gekuppelter Schienenfahrzeuge elektrisch leitend miteinander verbunden sind (also ein speisender Hauptleiter eines ersten Schienenfahrzeugs mit einem speisenden Hauptleiter eines weiteren, hiermit gekuppelten, Schienenfahrzeugs und ein rückführender Hauptleiter des ersten Schienenfahrzeugs mit dem rückführenden Hauptleiter des weiteren Schienenfahrzeugs).
Das Verfahren umfasst:

- Bereitstellen bzw. Ausbilden eines Überwachungsstromkreises durch Verbinden, in einem ersten Schienenfahrzeug, des dortigen speisenden Hauptleiters mit einem ersten (bevorzugt höheren) Spannungsniveau und des dortigen rückführenden Hauptleiters mit einem zweiten (bevorzugt niedrigeren) Spannungsniveau und durch Verbinden, in einem zweiten Schienenfahrzeug (welches das andere Schienenfahrzeug der obigen Ausführungsform sein kann), des dortigen speisenden Hauptleiters mit dem dortigen rückführenden Hauptleiter; und
- Ermitteln eines Zugintegritätszustandes des Zuges in Abhängigkeit einer elektrischen Größe des Überwachungsstromkreises und insbesondere eines rückführenden Hauptleiters von wenigstens einem der Schienenfahrzeuge.

Es versteht sich, dass unter einem Verbinden elektrischer Bauteile hierin allgemein ein elektrisch leitendes Verbinden verstanden werden kann oder, mit anderen Worten, ein Anschließen aneinander, sodass eine elektrisch leitende Verbindung entsteht.
Bei dieser Varianten kann folglich ausgehend von dem ersten Schienenfahrzeug eine sich bis zu bevorzugt einem entfernten Zugende und wieder bis in das erste Schienenfahrzeug zurück erstreckende elektrische Leitungsanordnung bereitgestellt werden, was eine besonders zuverlässige Zugintegritätsüberwachung ermöglicht.
Um die speisenden Hauptleiter und die rückführenden Hauptleiter miteinander zu verbinden, können in den Kupplungen der Schienenfahrzeuge entsprechende elektrische Kontaktstellen und/oder Anschlüsse vorgesehen sein. Prinzipiell ist es bekannt, Kupplungen von Schienenfahrzeugen mit derartigen elektrischen Anschlussbereichen auszubilden, die bei einem Kuppeln mit einer Kupplung eines anderen Schienenfahrzeugs in elektrisch leitenden Kontakt mit einem dortigen Anschluss- oder Kontaktbereich treten. Zusätzlich können die Kupplungen auch das bekannte Herstellen einer pneumatischen und/oder datenübertragenden Verbindung zwischen den Schienenfahrzeugen ermöglichen. Auch hierfür können entsprechende Anschlüsse in den Kupplungen vorgesehen sein.
Allgemein kann es sich bei den Kupplungen um automatische Kupplungen handeln, die z.B. keine manuellen Eingriffe zum Herstellen eines Kuppelns erfordern oder zumindest keine entsprechenden Eingriffe an den Kupplungsbauteilen selbst (beispielsweise allenfalls manuelle Bedienungen in oder an einem Führerstand des Zuges). Vorzugsweise handelt es sich um Kupplungen, die zum Variieren einer Zuglänge für ein häufiges Kuppeln und Entkuppeln vorgesehen sind, beispielsweise um zwei Triebwagen, zwei Zugteile und/oder zwei Wagen mit jeweils einem Führerstand miteinander zu verbinden. Hiervon unterschieden werden können sogenannte Wagenkupplungen, mit denen Wagen eines Schienenfahrzeugs zu einer im Regelfall und insbesondere im Normalbetrieb nicht ohne Weiteres auflösbaren Einheit zusammengefasst sind. Derartige Kupplungen können z.B. lediglich manuell öffnen- und/oder sind manuell schließbar und/oder als sogenannte Hackenkupplungen ausgebildet sein.
Das Zusammenstellen von Kompositionen aus verschiedenen Wagen wird bei Wagen- bzw. Hackenkupplung typischerweise an jeder Kupplungsstelle manuell hergestellt oder wieder aufgelöst. Dabei werden neben der mechanischen Verbindung bevorzugt auch pneumatische Verbindungen über Schläuche und elektrische Verbindungen über Kabelpeitschen, zum großen Teil über genormte Verbindungen (siehe entsprechende UIC 558 und parallele Normen), hergestellt. Die hier für die Lösung aufgeführten zusätzlichen Leitungen bzw. Hauptleiter können über zusätzliche Kabel an der Kupplungsstelle zwischen den Wagen geführt werden. An einem Zugende kann die Kabelpeitsche nicht an den nächsten, nicht vorhandenen Wagen, geführt werden, sondern wieder an den gleichen Wagen zurück, um den spannungsführenden Hauptleiter mit dem rückführenden Hauptleiter dieses Wagens zu verbinden. Diese Verbindung ist bevorzugt nur am Zugende mit einem nicht aktiven Führerstand durchzuführen. Ein entsprechendes Kurzschließen direkt an der Zugspitze mit der Speisung der Schleife würde hingegen keine Funktion besitzen.
Auch bei den genannten Wagenkupplungen ist es möglich, Anschlüsse, Kontakte oder anderweitige elektrische Verbindungen bereitzustellen, um die Hauptleiterabschnitte benachbarter Schienenfahrzeuge elektrisch miteinander zu verbinden. Auch ein Abreißen aneinander gekuppelter Wagenkupplungen ist mit der offenbarten Lösung bevorzugt detektierbar.
Bei den Hauptleitern kann es sich allgemein um Kabel handeln. Die Begriffe „speisend“ und „rückführend“ bezeichnen dabei Funktionen, die diese Hauptleiter im Überwachungsstromkreis einnehmen können. Insbesondere kann aus Sicht der optional lediglich selektiv herstellbaren Verbindung dieser Hauptleiter in einem der Schienenfahrzeuge und insbesondere in einem das Zugende bildenden Schienenfahrzeug eine entsprechende speisende und rückführende Funktion dieser Hauptleiter vorliegen. Alternativ kann auch von einem ersten Hauptleiter und zweiten Hauptleiter gesprochen werden.
Zum Verbinden mit den unterschiedlichen Spannungsniveaus kann das erste Schienenfahrzeug eine Fahrzeugbatterie aufweisen. Der erste bzw. der speisende Hauptleiter kann an einem ersten Pol der Batterie angeschlossen und/oder mittelbar über weitere Leiter mit diesem verbunden werden. Der zweite bzw. der rückführende Hauptleiter kann an den entsprechenden anderen Pol der Spannungsquelle angeschlossen und/oder mittelbar hiermit verbunden sein. Letzteres kann insbesondere dadurch erfolgen, dass eine Masseleitung existiert, an die sowohl der rückführende Hauptleiter als auch der entsprechende andere Pol der Spannungsquelle angeschlossen sind.
Die elektrische Größe kann insbesondere eine von dem Überwachungsstromkreis und insbesondere von einem rückführenden Hauptleiter geführten Strom oder eine daran anliegende Spannung betreffen. Sie kann direkt erfasst werden oder auch lediglich mittelbar, z.B. durch Erfassen einer mit dem Überwachungsstromkreis oder rückführenden Hauptleiter verbundenen elektrischen Einheit, deren Zustand von der elektrischen Größe des Überwachungsstromkreises bzw. dieses Hauptleiters abhängt. Beispielsweise kann es sich bei dieser Einheit um ein Schaltelement und insbesondere um ein Relais handeln, dessen Betriebszustand sich in Abhängigkeit von Werten der elektrischen Größe ändern kann. In diesem Zusammenhang ist es auch nicht erforderlich, die elektrische Größe als solche zu erfassen und/oder zu quantifizieren. Stattdessen können Zustände des Hauptleiters und/oder hiermit verbundener Elemente der geschilderten Art erfasst werden, die einen definierten Zusammenhang zu dieser elektrischen Größe aufweisen.
Zusammengefasst sieht eine Variante vor, dass der Zustand wenigstens eines elektrischen Elements und/oder einer elektrischen Einheit, insbesondere eines Relais, ermittelt wird, dessen/deren Zustand sich in definierter Weise und in Abhängigkeit von Werten der elektrischen Größe des Überwachungsstromkreises oder rückführenden Hauptleiters ändert, und dass darauf basierend ein Zugintegritätszustand des Zuges ermittelt wird.
Allgemein kann vorgesehen sein, dass bei einer Spannung oder einem Strom (oder allgemein einem Wert der elektrischen Größe) des Überwachungsstromkreises unterhalb eines definierten Schwellenwertes eine fehlende Zugintegrität detektiert wird. Insbesondere kann der Schwellenwert null betragen, kann also bei ausbleibender Spannung oder ausbleibendem Strom auf eine fehlende Zugintegrität geschlossen werden. Dann kann beispielsweise eine mit dem Überwachungsstromkreis verbundene elektrische Einheit ihren Zustand verändern und/oder einen definierten Schaltvorgang durchführen, was zum Ermitteln des Zugintegritätszustandes erfasst werden kann.
Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass in Abhängigkeit dieser Zustandsänderung wenigstens ein weiteres elektrisches Element und insbesondere ein Schaltelement innerhalb der elektrischen Anordnung des betroffenen Schienenfahrzeugs betätigt wird. Mit diesem Schaltelement kann beispielsweise eine Warneinrichtung bestromt werden, die einem Zugführer oder auch einer anderen technischen Einheit des Zuges die Detektion einer fehlenden Zugintegrität signalisiert. Die Warneinrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, akustische oder optische Warnsignale auszugeben. Bei der weiteren technischen Einheit kann es sich insbesondere um einen Steuercomputer oder eine anderweitige Steuereinrichtung des Zuges und insbesondere desjenigen Schienenfahrzeugs mit dem Hauptleiter handeln, dessen elektrischen Größe erfasst wird.
Beispielsweise kann diese Steuereinrichtung eingerichtet sein, einen Status der Zugintegrität und insbesondere die fehlende Zugintegrität an eine externe Einrichtung und insbesondere an eine Leitstelle zu übermitteln. Beispielsweise kann es sich bei der Steuereinrichtung um eine ETCS-Fahrzeugeinrichtung oder einen Bestandteil hiervon handeln (European Train Control System). Insbesondere kann es sich um einen sogenannten EVC handeln (European Vital Computer). Dieser oder allgemein die ETCS-Fahrzeugeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, mit einem sogenannten Radio Block Center (RBC) oder auch einer ETCS-Streckenzentrale zu kommunizieren und an diese den Status der Zugintegrität zu übermitteln.
Bevorzugt bildet das erste Schienenfahrzeug eine Zugspitze und das zweite Schienenfahrzeug ein Zugende. Zwischen den beiden beschriebenen Schienenfahrzeugen können beliebig viele weitere Schienenfahrzeuge gekuppelt sein, die die Hauptleiter weiterführen. Sie können für den Überwachungsstromkreis keine notwendige Funktion bereitstellen (diesen z.B. nicht speisen oder schließen). Ihre Kuppelstellen können aber in der Überwachung eingeschlossen sein. Hierdurch wird ermöglicht, dass sich die Hauptleiter durch sämtliche Schienenfahrzeuge des Zuges erstrecken können und bevorzugt erst am Zugende miteinander elektrisch verbunden sind. Somit können an beliebigen anderen Stellen insbesondere über die Gesamtzuglänge und über sämtliche von dessen Kupplungen hinweg Störungen im Überwachungsstromkreis detektiert werden.
Es versteht sich, dass je nach Wahl der Fahrtrichtung die Zugspitze und das Zugende variabel sind, also ein und dasselbe Schienenfahrzeug je nach Fahrtrichtung sowohl eine Zugspitze als auch ein Zugende bilden kann. Bevorzugt ist vorgesehen, dass dasjenige Schienenfahrzeug, dessen Führerpult aktiviert ist, die Zugspitze bildet.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die elektrische Größe von dem rückführenden Hauptleiter des ersten Schienenfahrzeugs erfasst wird. Da in diesem ersten Schienenfahrzeug bevorzugt auch der speisende Hauptleiter mit der Spannungsquelle verbunden wird, kann somit der Überwachungsstromkreis nach Art einer Überwachungsschleife von dem ersten Schienenfahrzeug aus durch die weiteren Schienenfahrzeuge und bevorzugt durch sämtliche weiteren Schienenfahrzeuge des Schienenfahrzeugs verlaufen und bis zu dem ersten Schienenfahrzeug zurück. Wird dort z.B. die elektrische Größe des rückführenden Hauptleiters erfasst, können sämtliche in den anderen Schienenfahrzeugen auftretenden Störungen des Überwachungsstromkreises und somit auch sämtliche etwaigen Abrisse gekuppelter Kupplungen, durch die der Überwachungsstromkreis durch dortiges Verbinden der Hauptleiter geführt wird, des Zuges detektiert werden.
Unter Erzielung vergleichbarer Vorteile sieht eine Weiterbildung vor, dass wenigstens ein weiteres Schienenfahrzeug existiert, das zwischen dem ersten und dem zweiten Schienenfahrzeug positioniert ist, wobei in dem weiteren Schienenfahrzeug keine elektrische Verbindung des dortigen speisenden Hauptleiters und des dortigen rückführenden Hauptleiters hergestellt wird. Bevorzugt gilt gleiches für sämtliche Schienenfahrzeuge, die zwischen dem ersten und dem zweiten Schienenfahrzeug positioniert sind. Dies ermöglicht, dass die elektrische Verbindung erst am Zugende bzw. in dem zweiten Schienenfahrzeug hergestellt wird, was die Störungserfassung über eine entsprechend große Zuglänge und hohe Anzahl von Kupplungen hinweg ermöglicht.
Gemäß einer Weiterbildung wird die elektrische Verbindung in dem zweiten Schienenfahrzeug hergestellt (und insbesondere auch aufrechterhalten), wenn das zweite Schienenfahrzeug über eine definierte Kupplungseinrichtung nicht mit einem weiteren Schienenfahrzeug gekuppelt ist. Bei der definierten Kupplungseinrichtung kann es sich um eine automatische Kupplung handeln. Es handelt sich aber bevorzugt nicht um eine Wagenkupplung der vorstehend genannten Art. Beispielsweise kann die elektrische Verbindung wenigstens ein ansteuerbares Element und insbesondere ein Schaltelement umfassen, dessen Zustand sich nach Maßgabe eines Kupplungszustandes der definierten Kupplungseinrichtung ändert. Liegt ein Kuppeln vor, was beispielsweise über bekannte Diagnosesysteme des Zuges und/oder der Kupplungseinrichtung feststellbar ist, kann das Element z.B. öffnen und die Verbindung unterbrechen. Liegt hingegen keine Kupplung vor, kann es die Verbindung schließen.
Insbesondere kann hierdurch ermöglicht werden, dass die beiden Hauptleiter zum Ausbilden des Überwachungsstromkreises selektiv verbindbar sind, obwohl sie sich bevorzugt in die Kupplungseinrichtung hineinerstrecken bzw. mit dieser verbunden sind, um hierüber an ein unter Umständen folgendes weiteres Schienenfahrzeug angeschlossen zu werden.
Zusätzlich oder alternativ sieht eine Variante das automatische Aufheben der elektrischen Verbindung in dem zweiten Schienenfahrzeug vor, wenn das zweite Schienenfahrzeug über eine definierte Kupplungseinrichtung (insbesondere der vorstehend geschilderten Art und insbesondere in Form einer automatischen Kupplung) mit einem weiteren Schienenfahrzeug gekuppelt ist. Erneut kann hierfür ein elektrisches Element und insbesondere Schaltelement in der vorstehend geschilderten Weise angesteuert werden bzw. betriebszustandsabhängig öffnen und/oder schließen.
Gemäß einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Hauptleiter über einen Leiterabschnitt herstellbar ist, der wenigstens eines der folgenden Schaltelemente umfasst:

- Ein Schaltelement, das nach Maßgabe der Aktivierung eines Führerpults des zweiten Schienenfahrzeugs betätigbar ist und insbesondere geschlossen ist, wenn keine solche Aktivierung vorliegt. Als ein allgemeiner Aspekt ist vorzugsweise vorgesehen, dass nur solche Führerpulte von Schienenfahrzeugen aktivierbar sind, bei denen keine Kupplung mit einem weiteren Schienenfahrzeug vorliegt. In dem Fall, dass das eigene Führerpult des betrachteten (zweiten) Schienenfahrzeugs aktiv ist, erfolgt bevorzugt dort auch die Anbindung an die Spannungsquelle. Entsprechend soll dort keine elektrische Verbindung zwischen den Hauptleitern hergestellt werden, sondern vorzugsweise erst an einem entfernten Zugende.
- Ein Schaltelement, das in Abhängigkeit eines vorliegenden elektrischen Kuppelns (über die definierte Kupplungseinrichtung) mit einem weiteren Schienenfahrzeug betätigbar ist. Insbesondere kann dieses öffnen, wenn ein solches Kuppeln detektiert wird (beispielsweise da dann eine Verbindung der Hauptleiter mit den entsprechenden Hauptleitern des angekoppelten weiteren Schienenfahrzeugs bevorzugt wird und nicht eine Verbindung der Hauptleiter untereinander in dem zweiten Schienenfahrzeug).

- Ein Schaltelement, das in Abhängigkeit eines festgestellten mechanischen Kuppelns (über die definierte Kupplungseinrichtung) mit einem weiteren Schienenfahrzeug betätigbar ist. Insbesondere kann dieses öffnen, wenn ein solches Kuppeln festgestellt wird. Es ergeben sich die gleichen Vorteile, wie zum vorangehenden Schaltelement betreffend das elektrische Kuppeln erläutert.
- Ein Schaltelement, das in Abhängigkeit davon betätigbar ist, ob ein vorliegender Kupplungszustand der definierten Kupplungseinrichtung gespeichert ist oder nicht. Insbesondere kann dieses öffnen, wenn ein solcher Kupplungszustand (d.h. das Vorliegen eines Kuppelns) gespeichert ist. Auch in diesem Fall ergeben sich die gleichen Vorteile, wie vorliegend zu den Schaltelementen betreffend das elektrische und mechanische Kuppeln erläutert.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass ein gezieltes Entkuppeln von wenigstens zwei Schienenfahrzeugen des Zuges ermittelt wird und in Reaktion darauf die elektrische Verbindung in wenigstens einem dieser Schienenfahrzeuge, deren Kupplungseinrichtungen entkuppelt werden sollen, von dem dortigen speisenden Hauptleiter und dem dortigen rückführenden Hauptleiter hergestellt wird. Wird keine solche Verbindung hergestellt, kann es zu einem Spannungsabfall in dem Überwachungsstromkreis kommen und insbesondere an dem rückführenden Hauptleiter. Daraufhin kann eine fehlende Zugintegrität fälschlicherweise detektiert werden, obwohl die Zuglänge und somit -integrität durch das Entkoppeln bewusst und kontrolliert verändert wird. Bevorzugt wird diese Fehldetektion dadurch verhindert, dass ein gezielter Entkuppelwunsch erfasst und infolgedessen die elektrische Hauptleiter-Verbindung in zumindest einem der Schienenfahrzeuge hergestellt wird, deren Kupplungseinrichtungen entkuppelt werden sollen. Dass ein solcher Entkuppelwunsch vorliegt, kann beispielsweise an einer entsprechenden Fahrereingabe und/oder Steuervorgabe an die Kupplungseinrichtungen erkannt werden. Insbesondere können Entkuppelventile herkömmlicher Kupplungseinrichtungen gezielt angesteuert werden, um eine kontrollierte Entkupplung einzuleiten, was als entsprechender Entkuppelwunsch erfassbar ist.
Gemäß einer Variante ist zum Bereitstellen der vorstehenden Funktionalität bei einem gezielten Entkuppeln vorgesehen, dass wenigstens ein Schaltelement in einen die Hauptleiter verbindenden Leiterabschnitt (insbesondere der vorstehend geschilderten Art) in Abhängigkeit eines detektierten Entkuppelwunsches betätigbar ist. Liegt dieser Wunsch vor, kann es schließen und somit die Verbindung ermöglichen. Andernfalls kann das Schaltelement geöffnet sein und die Verbindung trennen. Bei diesem Schaltelement kann es sich insbesondere um das vorstehend erläuterte Schaltelement handeln, das in Abhängigkeit eines gespeicherten Kupplungszustandes betätigbar ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die elektrische Anordnung bevorzugt eines jeden Schienenfahrzeugs wenigstens ein Relais (Kupplungsspeicherrelais) umfasst. Dieses kann vorzugsweise seinen Zustand in Abhängigkeit davon ändern, ob ein gekuppelter Zustand gespeichert ist bzw. werden soll oder nicht. Diese Zustandsänderung kann durch Anlegen unterschiedlicher Spannungen erreicht werden und insbesondere dem gezielten Spannungsfrei-Schalten oder dem Anlegen einer Spannung mit einem Mindestwert. Diese Spannungswechsel können durch wenigstens eine Schalteranordnung erreicht werden, die nach Maßgabe von Betriebs- und/oder Systemzuständen des Schienenfahrzeugs und/oder der elektrischen Anordnung betätigbar ist.
Beispielsweise kann eine Schalteranordnung dann das Kupplungsspeicherrelais spannungsführend schalten, wenn wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:

- ein eigenes Führerpult ist inaktiv (und bevorzugt zusätzlich),
- es liegt kein Stillstand vor oder kein Entkuppelwunsch (und bevorzugt zusätzlich),
- es ist aktuell ein Kupplungszustand gespeichert.

In umgekehrter Weise kann das Kupplungsspeicherrelais spannungsfrei geschaltet werden, wenn ein eigenes Führerpult aktiv ist oder ein Stillstand und zusätzlich ein Entkuppelwunsch vorliegt oder aktuell kein eingekuppelter Zustand gespeichert ist.
Zusätzlich oder alternativ zu dieser Schalteranordnung kann eine weitere Schalteranordnung vorgesehen sein, mittels derer das bevorzugt selbe Kupplungsspeicherrelais ebenfalls betriebszustandsabhängig spannungsführend oder spannungsfrei geschaltet werden kann. Diese Schalteranordnung kann zu der vorstehend genannten Schalteranordnung bevorzugt parallelgeschaltet sein. Somit kann es ausreichend sein, wenn lediglich eine der Schalteranordnungen stromleitend ist, um das Kupplungsspeicherrelais zu bestromen. Andererseits sind bevorzugt beide Schalteranordnungen in einen nichtstromführenden Zustand zu versetzen, um auch das Kupplungsspeicherrelais nicht zu bestromen.
Diese weitere Schalteranordnung kann dann stromleitend sein, wenn ein Führerpult in einem der gekuppelten Schienenfahrzeuge aktiv ist und entweder ein elektrisches Kuppeln oder ein mechanisches Kuppeln registriert wird. Ein nichtstromleitender Zustand ist dann erreichbar, wenn entweder kein aktives Führerpult innerhalb des Zuges vorliegt oder sowohl keine elektrische Kupplung als auch keine mechanische Kupplung festgestellt wird. Diese Schalteranordnung ermöglicht insbesondere eine automatische Rekonfiguration der elektrischen Anordnung und/oder des Kupplungsspeicherrelais. Wird an ein aktuell nichtgekuppeltes Schienenfahrzeug ein weiteres angekuppelt, kann diese Schalteranordnung aufgrund des Ankuppelns eines aktiven Schienenfahrzeugs sowie des dann festgestellten elektrischen und/oder mechanischen Kuppelns in einen stromführenden Zustand versetzt werden und kann daraufhin das Kupplungsspeicherrelais bestromt werden und somit seinen Zustand ändern. Insbesondere kann es dann einen gekuppelten Zustand anzeigen. Daraufhin kann, sofern vorher geschlossen, eine etwaige Verbindung zwischen den Hauptleitern insbesondere über ein nach Maßgabe des gespeicherten Kupplungszustandes betätigbares Schaltelement geöffnet werden.
Andererseits kann dann, wenn ein unerwarteter Zugabriss und somit Zugintegritätsverlust bei gespeichertem gekuppelten Zustand erfolgt, das Kupplungsspeicherrelais allgemein weiter aktiv sein und insbesondere bestromt werden. Dies kann dadurch erfolgen, dass die vorstehend erläuterte erste Schalteranordnung aufgrund des dann nicht vorliegenden Entkuppelwunsches und des nach wie vor als gekuppelt gespeicherten Zustandes stromleitend ist. Die optionale weitere Schalteranordnung kann aufgrund des Kupplungsverlustes hingegen öffnen, was jedoch bei der bevorzugten Parallelschaltung keinen Einfluss auf die an dem Kupplungsspeicherrelais anliegende Spannung hat. Da das Kupplungsspeicherrelais also bei einem Zugabriss auf diese Weise weiter aktiv gehalten wird, wird dann bevorzugt auch die Verbindung zwischen den Hauptleitern in diesem Schienenfahrzeug nicht geschlossen. Insbesondere kann das vorstehend erläuterte und nach Maßgabe des gespeicherten Kupplungszustandes betätigbare Schaltelement in dieser Verbindung/diesem Leiterabschnitt aufgrund der nach wie vor vorliegenden Speicherung geöffnet bleiben. Dies führt allerdings zu einem Spannungsabfall in dem rückführenden Hauptleiter, was als Zugintegritätsverlust detektierbar ist.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Spannungsversorgung insbesondere im Rahmen eines Funktionstests oder als ein Funktionstest gezielt unterbrechbar ist und wenigstens eine elektrische Größe des Überwachungsstromkreises daraufhin erfasst wird. Auf Basis dieser Größe wird vorzugsweise die Funktionsfähigkeit des Überwachungsstromkreises ermittelt. Insbesondere kann es sich bei dieser Größe um eine an dem Überwachungsstromkreis anliegende Spannung und/oder einen hiervon geführten Strom handeln. Insbesondere dann, wenn detektiert wird, dass diese elektrische Größe unzulässig hohe Werte annimmt, obwohl die Spannungsversorgung unterbrochen ist, kann darauf geschlossen werden, dass es zu einer unerwünschten Fremdeinspeisung in den Überwachungsstromkreis kommt. Dies kann bedeuten, dass infolge einer Zugintegrität entstehende Spannungsabfälle durch die Fremdeinspeisung zumindest teilweise kompensiert werden. Folglich kann ein Zugintegritätsverlust unter Umständen nicht mehr zuverlässig erfassbar sein.
Das vorstehend geschilderte Unterbrechen der Spannungsversorgung kann im Rahmen eines gesonderten Testverfahrens durchführbar sein. Dieses kann manuell (z.B. per Betätigung eines Schalters im Führerstand) oder automatisch und beispielsweise in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden. Bei korrekter Funktionsweise des Überwachungsstromkreises müsste infolge der unterbrochenen Spannungsversorgung ein Verlust der Zugintegrität angezeigt werden.
Wie bereits erwähnt, sind die hierin offenbarten Lösungen auf Basis eines Überwachungsstromkreises (oder der elektrischen Größe des wenigstens einen Hauptleiters in einem der Schienenfahrzeuge) bevorzugt zusätzlich zu anderweitigen Ansätzen der Zugintegritätsüberwachung vorgesehen und/oder redundant hierzu. Folglich sieht eine Weiterbildung vor, dass die Zugintegrität mittels wenigstens eines weiteren Systems überwacht wird und die Zugintegrität auf Basis von sowohl mit dem weiteren System als auch mit der elektrischen Anordnung gewonnenen Überwachungsergebnissen ermittelt wird.
Insbesondere kann dann, wenn eines dieser Überwachungsergebnisse einen Zugintegritätsverlust anzeigt, insgesamt die Zugintegrität als nicht vorhanden bewertet werden. Auf diese Weise wird die Wahrscheinlichkeit von ausbleibenden Erkennungen eines Zugintegritätsverlustes verringert. Weisen beispielsweise die überwachenden Systeme jeweils ein Sicherheits-Integritätslevel von 2 auf, kann sich in der Summe ein Sicherheits-Integritätslevel von 4 ergeben, was vorliegend bevorzugt wird.
Die Erfindung betrifft außerdem ein System zum Überwachen der Zugintegrität für einen Zug mit mehreren aneinander gekuppelten oder aneinander kuppelbaren Schienenfahrzeugen, wobei das System aufweist:

- eine erste elektrische Anordnung, die in einem ersten Schienenfahrzeug anordenbar oder angeordnet ist;
- eine zweite elektrische Anordnung, die in einem zweiten Schienenfahrzeug anordenbar oder angeordnet ist;

Die Erfindung betrifft auch ein System zum Überwachen der Zugintegrität für einen Zug mit mehreren aneinander gekuppelten Schienenfahrzeugen, wobei das System aufweist:

Allgemein kann das System dazu eingerichtet sein, ein Verfahren gemäß jeglichen der hierin offenbarten Varianten auszuführen. Hierfür kann es sämtliche weiteren Einheiten, Bauteile, Schaltelemente und Leitungen aufweisen, die vorstehend im Kontext des Verfahrens erläutert wurden und/oder die erforderlich sind, um die hierin geschilderten Schritte und/oder Effekte des Verfahrens bereitzustellen. Sämtliche Erläuterungen zu und Weiterbildungen von Merkmalen des Verfahrens können auf die gleichlautenden Systemmerkmale ebenso zutreffen bzw. bei diesen vorgesehen sein.
Allgemein können die miteinander gekuppelten Schienenfahrzeuge elektrische Anordnungen vergleichbarer und insbesondere identischer Art umfassen. Die Identität kann sich dabei auf die hierin offenbarten Elemente, Einheiten, Schalteranordnungen, Leiterführungen und -verbindungen, Funktionen und dergleichen beziehen. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass derartige Einheiten oder die Anordnungen insgesamt identisch in den Schienenfahrzeugen angeordnet bzw. positioniert sind. Anders ausgedrückt kann die Identität insbesondere die Art der verwendeten Komponenten und/oder den Hardware-Aufbau der Anordnung und/oder die hiermit erzielbaren Funktionalitäten oder Betriebszustände betreffen und/oder darauf beschränkt sein.
Auf diese Weise ist gewährleistet, dass auch bei beliebigen Zusammenstellungen eines Zuges mit Schienenfahrzeugen in beliebiger Reihenfolge ein Überwachungsstromkreis der hierin geschilderten Art und mit den hierin geschilderten Eigenschaften bereitstellbar ist. Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang insbesondere die vorstehend erläuterten Möglichkeiten zum Herstellen einer automatischen Rekonfigurierbarkeit eines Kupplungsspeicherrelais bei Herstellen einer Kupplung und/oder das nur selektive Herstellen und insbesondere automatische Herstellen der Verbindung der beiden Hauptleiter insbesondere nur in einem der Schienenfahrzeuge mittels jeglicher der hierin geschilderten Schaltelemente.
Ebenso richtet sich die Erfindung auf einen Zug mit mehreren aneinandergekuppelten Schienenfahrzeugen, wobei dieser Zug ein System nach jeglichem hierin offenbarten Aspekt aufweist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten schematischen Figuren erläutert.

1 zeigt eine schematisch stark vereinfachte Darstellung eines Schienenfahrzeugs mit einem System gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt einen Zug, der aus zu 1 analogen Schienenfahrzeugen zusammengesetzt ist.
3 zeigt einen Zug gemäß einer alternativen Ausführungsform.

Anhand der 1 und 2 werden zunächst Varianten mit einem Überwachungsstromkreis samt speisenden und rückführenden Hauptleitern in jedem Wagen eines Zuges erläutert. Anhand von 3 wird eine alternative Variante mit einer einsträngigen Leitungsanordnung in jedem Wagen eines Zuges und ohne Rückführung zum Ausbilden eines Überwachungsstromkreises erläutert.
1 zeigt eine schematische Darstellung von Teilen eines Schienenfahrzeugs in Form eines Wagens 81. Dieser ist Bestandteil eines nachstehend anhand von 2 erläuterten Zuges 1. Insbesondere ist eine elektrische Anordnung 2 gezeigt, mit der eine Zugintegrität überwachbar ist.
Der Wagen 81, der in einer Art schematisch freigeschnittenen Draufsicht abgebildet ist, weist eine automatische Kupplung 12 herkömmlicher Bauart auf. Diese umfasst zwei Kupplungselemente 13, die mit korrespondierend ausgebildeten Kupplungselementen 13 eines anderen Schienenfahrzeugs automatisch mechanisch und elektrisch verbindbar bzw. kuppelbar sind. Dies erfolgt unter Herstellung sämtlicher gewünschten Leitungsverbindungen zu dem anderen Schienenfahrzeug, insbesondere unter Herstellung pneumatischer Verbindungen, datenübertragender Verbindungen und elektrischer Verbindungen.
An einem gegenüberliegenden Ende weist der Wagen 81 eine herkömmliche Wagenkupplung 10 zu einem benachbarten Wagen 82 auf (siehe nachstehende 2). Im Unterschied zur automatischen Kupplung 12 handelt es sich hierbei um eine im Normalbetrieb dauerhaft aufrechterhaltene und bevorzugt nicht automatisch betätigbare Kupplung. Mittels der Wagenkupplung 10 kann eine Art integrierter oder, mit anderen Worten, zusammenhängender Zugteil 8 aus den Wagen 81, 82 gebildet werden. Dieser Zugteil 8 ist mit einer beliebigen Anzahl weiterer Zugteile kuppelbar, um einen Zug mit einer gewünschten Länge auszubilden.
Gezeigt ist auch eine Spannungsversorgung 24. Hierbei kann es sich zum Beispiel um eine herkömmliche Spannungsquelle und insbesondere um eine Wagenbatterie handeln. Ein Pol der Spannungsversorgung 24 ist beispielhaft mit der Fahrzeugmasse 25 verbunden (sh. DC 0V). Von einem anderen Pol der Spannungsversorgung 24 (sh. DC 110V) erstreckt sich ein erster spannungsführender Leiterabschnitt 27. Darauf hinzuweisen ist, dass die Höhe der Spannung auch anders gewählt sein kann. Sie ist derart gewählt, dass die Schaltelemente zuverlässig gesteuert werden können, sie über alle Kupplungen und Verbindungen sicher geführt und trotz Leitungswiderständen sicher über die gesamte Schleife detektiert werden kann.
Der Leiterabschnitt 27 ist an einem Einspeisepunkt 28 mit einem ersten Hauptleiter 20 verbunden (speisender Hauptleiter). Der Leiterabschnitt 27 weist eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten elektrischen Schaltelementen 101-103 auf.
Das Schaltelement 101 wird geöffnet (d.h. nicht leitend), wenn der Überwachungsstromkreis 4 getestet werden soll, entweder über einen mechanischem Schalter 152 oder über Ansteuerung durch ein TCMS mittels Anschlüssen 207, 208 , d.h. wenn ein Test-aktiv Relay 150 aktiviert wurde. Dies wird nachstehend noch erläutert.
Ebenso wird das Schaltelement 102 geöffnet, wenn über ein Schaltelement 110 ein gekuppelter Zustand als gespeichert vermerkt ist, d.h. ein nachfolgend erläutertes Kupplungsspeicherrelais 110 aktiv ist, siehe unten.
Weiter öffnet das Schaltelement 103 wenn das eigene Führerpult des Wagens 81 als inaktiv gespeichert ist. Da drei Schaltelemente 101-103 in Reihe geschaltet sind, wird wenn kein Test durchgeführt wird, und da die Kuppelstelle 12 des Wagens 81 nicht als gekuppelt gespeichert und das eigene Führerpult aktiv ist (oder das letzte aktive Führerpult war) der zuführende Hauptleiter 20 über den Leiterabschnitt 27 mit Spannung versorgt. Da sich dieser Zustand bevorzugt nur an einer nicht gekuppelten Zugfront mit aktivem oder zuletzt aktivem Führerpult herstellen lässt, ist sichergestellt, dass der Überwachungsstromkreis 4 vorteilhafterweise nur an einem Punkt gespeist wird.
Ein weiterer rückführender Hauptleiter 22 ist mit einem Rückführverbindungspunkt 30 verbunden. Auch besteht eine elektrische Verbindung zu einem Zugintegritätsrelais 100, das ferner mit der Masseleitung 25 verbunden ist. Statt eines Relais 100 wäre auch ein andersartig ausgebildetes Schaltelement verwendbar. Führt dieser Hauptleiter 22 eine Spannung (insbesondere oberhalb eines definierten Mindestwertes) schaltet das Zugintegritätsrelais 100 in einen ersten (bevorzugt aktiven) Zustand. Führt der Hauptleiter 22 keine Spannung, schaltet das Zugintegritätsrelais 100 hingegen in einen zweiten (bevorzugt inaktiven) Zustand.
Die Hauptleiter 20, 22 erstrecken sich jeweils in die Kupplungsteile 13 der automatischen Kupplung 12 hinein. Bei dem Ankoppeln eines weiteren Wagens mit analog ausgebildeten Kupplungsteilen 13 und Hauptleitern 20, 22 werden die Hauptleiter 20, 22 der gekoppelten Wagen elektrisch leitend miteinander verbunden (siehe auch nachstehende 2). Gleiches gilt für miteinander gekuppelte Wagenkupplungen 10, in die sich die Hauptleiter 20, 22 auch jeweils hinein erstrecken.
Die Hauptleiter 20, 22 und im gezeigten Beispiel deren Verbindungspunkte 28, 30 sind über einen zweiten Leiterabschnitt 32 miteinander verbunden. Auch dieser umfasst eine Mehrzahl von nachstehend erläuterten Schaltelementen 104-107.
Der Leiterabschnitt 27 und die Masseverbindung 25 sind über parallel geschaltete Schalteranordnungen 40, 42 verbunden. In Reihe mit diesen Schalteranordnungen 40, 42 ist ein Kupplungsspeicherrelais 110 geschaltet. Letzteres kann einen gemerkten oder gespeicherten Zustand der automatischen Kupplung 12 anzeigen und insbesondere, ob diese aktuell mit einer Kupplung eines weiteren Wagens gekuppelt ist (oder zuletzt war) oder nicht.
Die erste Schalteranordnung 40 befindet sich allgemein dann in einem spannungsführenden bzw. stromleitenden Zustand, wenn eine elektrische oder mechanische Kupplung zu einem anderen Schienenfahrzeug vorhanden ist und ein beliebiges Führerpult des Zuges, in den der Wagen 81 eingebunden ist, aktiv ist. Hierfür weist die Schalteranordnung 40 ein Schaltelement 112 auf, das in Abhängigkeit davon schaltet und insbesondere schließt, ob ein beliebiges Führerpult des Zuges aktiv ist oder nicht. In Reihe hierzu sind zwei parallele weitere Schaltelemente 113, 115 geschaltet, wobei das Schaltelement 113 in Abhängigkeit davon schaltet, ob eine elektrische Kupplung bzw. eine elektrische Verbindung über die automatische Kupplung 12 des Wagens 81 zu einem benachbarten Wagen festgestellt wird oder nicht. Das Schaltelement 115 schaltet hingegen in Abhängigkeit davon, ob eine mechanische Kupplung über diese automatische Kupplung 13 festgestellt wird oder nicht. In dem gezeigten Beispiel sind alle Schaltelemente 112-115 der ersten Schaltanordnung 40 Schließer bzw. normal geöffnete Schaltelemente (NO).
Mittels der ersten Schalteranordnung 40 können erfolgte Ankupplungen registriert werden und kann daraufhin das Kupplungsspeicherrelais 110 in einen Zustand versetzt werden, der das Vorliegen eines Ankuppelns repräsentiert.
Die zweite Schalteranordnung 42 umfasst Schaltelemente 116-119. Sie befindet sich allgemein dann in einem spannungsführenden bzw. stromleitenden Zustand, wenn das eigene Führerpult (dieses Wagens 81 und/oder an der Schienenfahrzeugseite mit der betrachteten automatischen Kupplung 12) inaktiv ist (Schaltelement 116); und kein Entkuppelvorgang registriert wird oder angefordert ist (z.B. durch Generieren entsprechender Steuersignalen für Kuppelventile der automatischen Kupplung 12, sh. Schaltelement 117) oder kein Stillstand registriert wird (Schaltelement 118); und wenn aktuell ein gekuppelter Zustand (Schaltelement 119) gespeichert ist. Folglich sind die Schaltelemente 118, 117 parallel zueinander geschalt und in Reihe mit den Schaltelementen 116, 119. Hierdurch können insbesondere Fehldetektionen einer vermeintlich fehlenden Zugintegrität vermieden werden, wenn der Wagen 81 bewusst von einem anderen entkuppelt werden soll. Eine gültige Ansteuerung zur Öffnung der automatischen Kupplung 12 darf vorliegend vorteilhafterweise nur im Fahrzeugstillstand erfolgen.
Zurückkommend auf den zweiten Leiterabschnitt 32 weist dieser beispielhaft als Öffner ausgebildete und in Reihe geschaltete Schaltelemente 104-107 auf (normal geschlossen, NC). Diese sind ebenfalls betriebszustandsabhängig schaltbar. Insbesondere kann hierüber eine Verbindung der Hauptleiter 20, 22 geschlossen werden, wenn sich der Wagen 81 an einem Zugende befindet (und somit das aktive Führerpult an der gegenüberliegenden Zugseite bzw. der Zugspritze). Wie anhand von 2 erläutert, kann hierdurch ein Überwachungsstromkreis geschlossen werden.
Die Schaltelemente 104-107 schalten in einen nicht-leitenden Zustand, wenn das eigene Führerpult des Wagens 81 als aktiv gespeichert ist (Schaltelement 104), wenn ein elektrisch gekuppelter Zustand (Schaltelement 105) und auch wenn ein mechanisch gekuppelter Zustand (Schaltelement 106) der automatischen Kupplung 12 vorliegt sowie wenn das Kupplungsspeicherrelais 110 einen gekuppelten Zustand (Schaltelement 107) registriert hat.
Das vorliegende Beispiel sieht dabei vorzugweise vor, dass der Zustand „lokales bzw. eigenes Führerpult aktiv“ als eine Weiterführung des letzten aktiven Zustandes gespeichert wird. D.h. selbst wenn dieses Führerpult wieder de-aktiviert und kein neues/anderes Führerpult eines Zuges aktiviert wurde, wird der Ort oder Wagen des letzten aktiven Führerpults gespeichert. Die Verbindung der Hauptleiter 20 und 22 über den Leiterabschnitt 32 an einem Zugende bleibt also über die Zeitdauer der (eigenen) Führerpultaktivierung aktiv, ebenso die Einspeisung über das Schaltelement 103 des Leiterabschnitts 27 an der Zugspitze, siehe oben.
An einem Zugende ist das Führerpult eines dortigen Wagens inaktiv und es liegt keine elektrische/mechanische Kupplung vor. Auch ist kein gekuppelter Zustand einer dortigen automatischen Kupplung gespeichert (sh. 2). Folglich ist ein dortiger zweiter Leiterabschnitt 32 geschlossen und stromleitend.
An einem Zuganfang (mit anderen Worten Zugspitze) ist jedoch das Führerpult eines dortigen Wagens 81 aktiv, sodass der zweite Leiterabschnitt 32 geöffnet und nicht stromleitend ist. Dies ist gewünscht, damit die Hauptleiter 20, 22 ohne unmittelbare elektrische Verbindung miteinander durch den gesamten Zug bis zu dessen Zugende führbar sind und sämtliche Kupplungen des Zuges in den Überwachungsstromkreis einbinden.
Ein zu dem ersten und zweiten Leiterabschnitt 27, 32 paralleler dritter Leiterabschnitt 44 umfasst ein Schaltelement 130 (beispielhaft einen Öffner), mittels dem der dritte Leiterabschnitt 44 stromführend schaltbar ist, wenn die Zugintegrität ausbleibt bzw. inaktiv ist. Dieser Schaltvorgang erfolgt in Abhängigkeit des Zustands des Zugintegritätsrelais 100. Ist dieses inaktiv, da der rückführende Hauptleiter 22 einen Spannungsverlust erleidet, schließt das Schaltelement 130. Dies aktiviert eine optionale Signallampe 136 oder eine andersartige Warneinrichtung. Nicht gesondert gezeigt ist, dass dann auch z.B. über das Zugintegritätsrelais 100 oder den digitalen Anschluss bzw. Eingang 200 Signale an eine Steuereinrichtung des Wagens 81 übermittelbar sind und/oder an ein Steuersystem des Zuges.
Als ein optionales Merkmal sind mehrere digitale Anschlüsse 200-208 vorgesehen. Hierüber erhält ein Steuersystem, insbesondere in Form eines TCMS, Zugang zu Statusinformationen von Schaltelementen der elektrischen Anordnung 2 sowie einzelner Leitungsabschnitte zwecks Fehlerdiagnose und Überwachung. Die Anschlüsse 200-206 sind von dem Steuersystem lesbare digitale Eingänge (zur Diagnose) und die Anschlüsse 207, 208 sind von dem Steuersystem beschreibbare digitale Ausgänge (zur Aktivierung des Schleifentests).
Mit einem ersten digitalen Anschluss 200 ist überwachbar, ob der rückführende Hauptleiter 22 spannungsführend ist oder nicht. Den digitalen Anschlüssen 201-206 sind jeweils Schaltelemente vorgeschaltet, die in gleichen Zuständen wie bereits diskutierte Schaltelemente schalten. Für diese Schaltelemente werden daher analoge Bezugszeichen wie in den bereits diskutierten Fällen verwendet. Folglich dienen die Anschlüssen 201-202 der Überwachung, ob ein gekuppelter oder ein nicht-gekuppelter Zustand gespeichert ist, d.h. sie spiegeln den Zustand des Kupplungsspeicherrelais 110 über Kontakte bzw. Schaltelemente 107 und 119 wieder, wobei im Zustand „gekuppelt gespeichert“ das Schaltelement 107 öffnet und das Schaltelement 119 schließt.
Die Anschlüsse 203-204 dienen zur Überwachung, ob eine Zugintegrität detektiert wird oder nicht (entsprechend Zugintegritätsrelais 100), wobei das Schaltelement 132 bei detektierter bzw. aktiver Zugintegrität schließt und das Schaltelement 130 öffnet.
Mit den Anschlüssen 205-206 wird überwacht, ob ein nachstehend erläuterter Testbetrieb aktiviert ist. Das Schaltelement 101 öffnet entsprechend, wenn dies der Fall ist, wohingegen das Schaltelement 134 schließt.
Mittels der gegenläufig schaltenden Schaltelemente vor den Anschlüssen 201-206, die eine Art antivalente Ansteuerung dieser Anschlüsse 201-206 ermöglichen, kann sichergestellt werden, dass der jeweils abzubildende Zustand eindeutig erkannt wird. Ein Einfachfehler ist mit dieser Art der Schaltung von der lesenden Einheit (insbesondere dem TCMS) zuverlässig erfassbar, insbesondere da sowohl eine Fremdbestromung als auch ein Kabelbruch detektierbar sind. Die zum Schalten dieser Schaltelemente gelesenen Relais 100, 110 haben vorteilhafterweise zwangsgeführte Kontakte bzw. Schaltelemente, so dass bei deren Schaltung eines Schaltelements sichergestellt ist, dass der Kontakte bzw. das andere Schaltelement vor dem dazugehörigen Anschluss 201-206 ebenso geschaltet haben.
Gemäß einem weiteren optionalen Merkmal weist die Anordnung 2 eine Testfunktion auf. Hierdurch kann der speisende Hauptleiter 20 gezielt von der Spannungsversorgung 24 getrennt werden. Bei korrekter Funktion des Überwachungsstromkreises sollte daraufhin eine fehlende Zugintegrität detektiert werden. Ist dies nicht der Fall, deutet dies auf eine unerwünschte Fremdeinspeisung z.B. infolge eines Kabelbruches hin, die eine solche Detektion unmöglich macht.
Die Testfunktion wird mittels des bereits erwähnten Schalters 101 realisiert, der den ersten Leiterabschnitt 27 und insbesondere dessen Verbindung zum Einspeisepunkt 28 öffnet, wenn der Test durchgeführt werden soll. Letzteres kann mittels eines Testrelais 150 detektiert werden, dessen Zustand durch Betätigen eines manuellen Schalters 152 oder der Ansteuerung der Anschlüsse 207, 208 durch TCMS veränderbar ist. Die gezeigte optionale Mehrzahl und insbesondere Reihenschaltung der Anschlüsse 207, 208 verbessert die Zuverlässigkeit. Nur wenn beide Anschlüsse 207, 208 ansteuerbar sind, ist die Testfunktion aktivierbar. Der Ausfall von einem der Anschlüsse 207, 208 in der Art, dass dieser durchgeschaltet bleibt, obwohl nicht länger angesteuert, ermöglicht keine unbeabsichtigte Aktivierung der Testfunktion.
2 zeigt ein Schienenfahrzeugverbund in Form eines Zuges 1 mit zwei Zugteilen 8, 9. Jeder Zugteil 8, 9 weist zwei einzelne Wagen 81, 82, 91, 92 auf. Die Wagen 81, 82, 91, 92 eines Zugteils 8, 9 sind untereinander mittels einer Wagenkupplung 10 gekuppelt. Die Zugteile 8, 9 sind miteinander über die einander zugewandten automatischen Kupplungen 12 der benachbarten Wagen 82, 91 der Zugteile 8, 9 gekuppelt. Dies umfasst auch das Schließen sämtlicher zwischen den Zugteilen 8, 9 verlaufender Leitungen, insbesondere elektrischer Leitungen, Datenleitungen und pneumatischer Leitungen.
Der in 2 am weitesten links positionierte Wagen 81 entspricht demjenigen aus 1 und bildet die Zugspitze. Das Führerpult dieses Wagens 81 ist in der folgenden Diskussion als eingeschaltet betrachtet. Es gilt bevorzugt die Regel, dass nur solche Wagen 81-92 ein aktives Führerpult aufweisen können, deren automatische Kupplung 12 nicht mit einem anderen Wagen 81-92 verbunden ist. Die Führerpulte sämtlicher weiteren Wagen 82-92 sind inaktiv. Der in 2 am weitesten rechts positionierte Wagen 92 bildet in der folgenden Diskussion ein Zugende.
Die Wagen 81-92 weisen jeweils eine gleichartige elektrische Anordnung 2 auf, wie sie für den Wagen 81 anhand von 1 erläutert wurde. Die Anordnungen 2 bilden gemeinsam ein (Überwachungs-) System 3 zur Zugintegritätsüberwachung. Insbesondere bilden sie einen Überwachungsstromkreis 4 der nachstehend geschilderten Art.
Die Ausrichtungen der elektrischen Anordnung 2 in den einzelnen Wagen 81-92 richten sich jeweils nach der Position der automatischen Kupplung 12. Entsprechend weisen die Wagen 81, 91 eine Ausrichtung der elektrischen Anordnung 2 gemäß 1 auf und die Wagen 82, 92 eine hierzu gespiegelte Ausrichtung. Dies ist aber nicht zwingend. Allgemein können sich die Ausrichtungen einzelner Komponenten und Verläufe von Leitungen der Anordnungen 2 innerhalb der Wagen 81, 92 unterscheiden. Bevorzugt ermöglichen sie aber identische Funktionalitäten, wie dies vorstehend anhand von 1 erläutert wurde. Dies ermöglicht, dass prinzipiell jeder Wagen 81-92 ein Zugende mit geschlossener Verbindung 32 zwischen den dortigen Hauptleitern 20, 22, eine Zugspitze mit Verbindung der dortigen Leiter 20, 22 mit einer Spannungsversorgung 24 oder einen Wagen 82-91 zwischen der Zugspitze und dem Zugende bilden kann, den die Hauptleiter 20, 22 ohne gezielte Änderung ihres jeweiligen Spannungsniveaus und/oder Verbindung miteinander durchlaufen.
In 2 sind die elektrischen Anordnungen 2 der Wagen 81-92 jeweils schematisch vereinfacht dargestellt, sodass insbesondere nicht sämtliche Schaltelemente, Relais und optionalen digitalen Anschlüsse dort eingetragen sind. Die Schaltung in Wagen 81-82 oder 91-92 kann auch in einem Wagen (ohne Kupplung 10), z.B. einer Lokomotive mit zwei Führerständen an jedem Fahrzeugende, realisiert werden.
Zunächst ausgehend von dem Zustand einer vorliegenden Zugintegrität wird ein Überwachungsstromkreis 4 dadurch ausgebildet, dass benachbarte speisenden Hauptleiter 20 als auch rückführende Hauptleiter 22 einer jeden elektrischen Anordnung 2 der Wagen 81-92 über die Kupplungen 10, 13 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Ferner erfolgt eine nachstehend geschilderte elektrisch leitende Verbindung der Hauptleiter 20, 22 im letzten Wagen 92 über den dortigen zweiten Leiterabschnitt 32.
Im Wagen 81 (Zugspitze) wird der speisende Hauptleiter 20 mit einem hohen Spannungsniveau aufweisenden Pol der dortigen Spannungsquelle 24 und der rückführende Hauptleiter 20 mit der Masseleitung 25 (niedriges Spannungsniveau) verbunden. Der zweite Leiterabschnitt 32 ist jedoch im Wagen 81 und auch in den folgenden Wägen 82, 91 jeweils geöffnet bzw. nicht stromleitend. Im Fall von 1 ist hierfür insbesondere ursächlich, dass das eigene Führerpult aktiv ist, also das Schaltelement 104 aus 1 öffnet. Im Fall der Wagen 82 und 91 sind hingegen die Schalter 105, 106 aufgrund der hergestellten elektrischen und mechanischen Kupplung geöffnet.
Im Wagen 92 (Zugende) bleibt, analog wie beim Wagen 81, eine Kupplung über die dortige automatische Kupplung aus. Allerdings ist in diesem Fall nicht das eigene Führerpult aktiv und ist ferner keine vorliegende Kupplung gespeichert. Sämtliche Schalter 104-107 (nicht gezeigt in 2) des Leiterabschnitts 32 sind daher geschlossen. Dies ermöglicht eine stromleitende Verbindung des speisenden Hauptleiters 20 in den rückführenden Hauptleiter 22 über diesen Leiterabschnitt 32.
Da der Hauptleiter 22 von Wagen 92 mit den rückführenden Hauptleitern 22 der benachbarten Wagen 81, 91 elektrisch leitend verbunden ist, liegt auch an dem Zugintegritätsrelais 100 des ersten Wagens 81 eine Spannung an. Die Zugintegrität wird folglich festgestellt und sämtliche Schalter 130 in den jeweiligen dritten Leiterabschnitten 44 verbleiben, wie dargestellt, in geöffnetem Zustand.
Darauf hinzuweisen ist, dass in den Wagen 82-91 der dortige erste Hauptleiter 20 jeweils nicht mit der Spannungsversorgung 24 verbunden ist, da der Schalter 103 im ersten Leitabschnitt 27 aufgrund eines dort jeweils inaktiven eigenen Führerpults geöffnet ist.
Bezüglich der Schaltanordnungen 40, 42 gilt in den einzelnen Wagen 81-92 folgendes: Im Wagen 81 sind keine dieser Schalteranordnungen 40, 42 stromführend, insbesondere da das eigene Führerpult aktiv geschaltet ist (betrifft Schaltelement 116) und keine mechanische/elektrische Kupplung vorliegt (betrifft Schaltelemente 113, 115). Das Kupplungsspeicherrelais 110 ist daher unbestromt und inaktiv und es wird kein gekuppelter Zustand angezeigt bzw. gespeichert.
In den Wagen 82, 91 sind hingegen beide dieser Schalteranordnungen 40, 42 stromführend, insbesondere da das eigene Führerpult nicht aktiv geschaltet ist (betrifft Schaltelement 116), kein Entkoppeln angefordert ist (betrifft Schaltelemente 117), innerhalb des Zuges 1 ein anderes Führerpult aktiv ist (von Wagen 81, betrifft Schaltelemente 112) und eine mechanische/elektrische Kupplung vorliegt (betrifft Schaltelemente 113, 115). Folglich liegt an dem Kupplungsspeicherrelais 110 jeweils eine Spannung an und das Kuppeln wird als vorhanden gespeichert.
Im Wagen 92 gilt hingegen analoges zum Wagen 81, wobei jedoch das Schaltelement 116 geschlossen, dafür aber mangels vorhandener Kupplung das Schaltelement 119 geöffnet ist. Folglich wird hier, wie auch im Wagen 81, kein Vorhandensein eines Kuppelns durch das Kupplungsspeicherrelais 110 registriert.
Im Folgenden wird der Fall geschildert, dass die Zugintegrität aufgrund einer sich unbeabsichtigt lösenden Verbindung der automatischen Kupplungen 12 der Wagen 82, 91 verlorengeht. Hierdurch wird auch die elektrisch leitende Verbindung zwischen den speisenden Hauptleitern 20 und somit auch die Verbindung mit den rückführenden Hauptleitern 22 aufgehoben, selbst wenn der Leiterabschnitt 32 des Wagens 92 geschlossen bleibt. Im Wagen 81 erfolgt daraufhin ein Spannungsverlust an dem Zugintegritätsrelais 100. Daraufhin schließt der dortige Schalter 130 und wird über den dritten Leiterabschnitt 44 der Verbraucher (Warneinrichtung) 136 bestromt.
In 2 ist auch schematisch ein Zugsteuersystem 300 gezeigt. Dieses besteht aus einer Mehrzahl von TCMS-Steuereinrichtungen 301 bekannter Bauart in jedem der Wagen 81-92. Die TCMS-Steuereinrichtungen 301 kommunizieren untereinander über gestrichelt angedeutete Datenverbindungen, welche auch über die Kupplungen 12, 10 hergestellt werden können. Die Datenverbindungen können zum Beispiel als Ethernet- oder MVB/WTB-Verbindungen realisiert sein (MVB: Multifunction Vehicle Bus; WTB: Wire Train Bus).
Eine Zugintegritätsprüfung kann durch das Zugsteuersystem 300 in der Weise erfolgen, dass überprüft wird, ob sämtliche TCMS-Steuereinrichtungen 301 miteinander kommunizieren können. Ist dies nicht der Fall, ist die Datenverbindung unterbrochen, wofür mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Lösen von einer der Kupplungen 12, 10 ursächlich ist.
Nicht gesondert in 2 dargestellt ist, dass mittels der TCMS-Steuereinrichtungen 301 sämtliche der Anschlüsse 200-208 (siehe 1) eines jeweils zugeordneten Wagens 81-92 auslesbar bzw. beschreibbar sind.
Angedeutet ist auch ein Zugsteuerrechner 302, beispielsweise in Form eines bekannten European Vital Computers. Dieser ist beispielhaft nur für den ersten Wagen 81 eingetragen, der die Zugspitze bildet. Der Zugsteuerrechner 302 erhält sowohl von dem Zugsteuersystem 300 als auch von dem durch die elektrischen Anordnungen 2 gebildeten Überwachungsstromkreis 4 bzw. dem entsprechenden Überwachungs-System 3 die Ergebnisse der jeweiligen Integritätsüberwachung. Beispielhaft ist hierfür eine Verbindung zwischen der Warneinrichtung 136 zumindest des ersten Wagens 81 und dem Zugsteuerrechner 302 gezeigt.
Bevorzugt sobald einer von Zugsteuersystem 300 und Überwachungs-System 3 einen Zugintegritätsverlust ermittelt, kann der Zugsteuerrechner 302 eine vorbestimmte Gegenmaßnahme ergreifen. Insbesondere kann er den Zugintegritätsverlust an eine streckenseitige und/oder externe Einrichtungen kommunizieren.
Vorteilhaft ist die gezeigte Lösung insbesondere dahingehend, als dass das Zugsteuersystem 300 aufgrund der begrenzten Fähigkeiten standardgemäß verwendeter TCMS-Steuereinrichtungen 301 nur ein Sicherheits-Integritätslevel von SIL 2 erreichen kann. Auch das Überwachung-System 3 kann aber ein Sicherheits-Integritätslevel von wenigstens SIL 2 erreichen. Da beide Überwachungsergebnisse in der vorstehend geschilderten Weise berücksichtigt werden, ergibt sich für die Überwachung der Zugintegrität insgesamt ein Sicherheits-Integritätslevel von 4.
Unter Nutzung der Option einer getakteten Bestromung und Auswertung des Taktes an z. B. der Auswerteeinrichtung 100, wie nachstehend erläutert, reicht die Weiterleitung der Zustandsinformation aus dem Überwachungs-System 3, bevorzugt jeweils getrennt für jede nachstehende Zähleinrichtung, an den Zugsteuerrechner 302 um den notwendigen Sicherheits-Integritätslevel von 4 zur Auswertung zu erlangen.
Beispielsweise kann für eine solche getaktete Bestromung am Punkt Einspeisepunkt 28 aus 1 ein Taktgeber in einem festen Takt den speisende Hauptleiter 20 von 0 nach 1 und zurück oder von logisch -1 auf +1, z.B. +110V zu -110V, umschalten. Auf der Empfängerseite z.B. bei dem Relais 100 kann eine Logik mit bspw. vier Zählern vorgesehen sein, die mit einem festen eigenen Takt herunter gezählt werden, bspw. von einem Startwert bis 0 oder, im Fall eines aufwärts Zählens, von 0 bis zu einem Grenzwert zählen. Solange der Takt des Taktgebers erkannt wird, wird die Zugintegrität gemeldet. Jeweils zwei Zähler werden neu gestartet, wenn der empfangene Pegel von 0 nach 1 oder alternativ von logisch -1 auf +1 wechselt und die anderen beiden Zähler, wenn der gegenläufige Pegelwechsel stattfindet, d.h. von 1 nach 0 oder alternativ von logisch +1 nach -1. Der kürzere Zähler, der geringfügig schneller ausläuft als der Taktwechsel, unterdrückt die Erkennung des Taktwechsels solange er noch nicht abgelaufen ist. Der zweite Zähler ist länger als die Taktwechselzeit des Taktgebers und führt, wenn er ausläuft, zur Anzeige des Verlustes der Zugintegrität. Die Toleranzbereiche der Zähler können entsprechend großzügig gewählt werden, um Schwankungen des Taktgebers zu tolerieren. Sollte während der erste kürzere Zähler noch läuft ein Pegel oder Wechsel des Logik-Wertes erkennt werden, so ist zwar kein Verlust der Zugintegrität direkt zu erwarten, aber die Schaltung erscheint korrumpiert und nicht mehr zuverlässig, daher sollte auch in diesem Fall der Verlust der Zugintegrität oder ein parallel gemeldeter Fehler an die auszuwertenden Einheiten weitergegeben werden. Neben den angedachten 4 Zählern sind auch Schaltungen mit 2 Zählern denkbar, wenn für jeden Logik-Zustand (0 oder 1, -1 oder +1) immer das gleiche Zählerpaar gestartet wird. Neben dem Wechsel der Pegel können die Zähler auch abhängig vom Pegel direkt laufen, d.h. ein Zähler-Paar läuft mit Pegel 0 oder -1 und das andere Paar bei 1 oder +1. Alternativ zu Pegel können auch verschiedene Frequenzen oder Amplituden den Logikzustand anzeigen. Alternativ zu Zählern mit einem Takt können auch andere zeitabhängige Logikbausteine, z.B. Zeitrelais, Zeitabhängige Flip-Flop, Frequenzgeneratoren ähnlich dem generierenden Model, Logikschaltungen mit zeitabhängig geladenen Kapazitäten, usw. zur Messung der abgelesenen Frequenz-, Amplituden- oder Pegel -Wechsel genutzt werden. Der Takt der Zähler kann auch von dem Pegel oder Phase der gelesenen Information der Auswerteeinrichtung abgeleitet werden und mit einem Referenztakt verglichen werden, z.B. Vergleich zweier Zähler oder Zeiteinheiten aus Referenztakt und gelesenem Takt.
Es gibt noch eine Variante der Schaltung, in der der speisenden Hauptleiter (20) entfällt und das Element 103 schließt wenn das eigene Führerpult des Wagens als inaktiv gespeichert ist. Damit wird immer am Wagenende mit nicht aktivem (gespeichertem) Führerpult die verbleibende Zugsteuerleitung (rückführende Hauptleiter 22) gespeist und es kann am Wagenende mit aktivem Führerpult (am Punkt 30 bzw. Schaltelement 100) die Zugintegrität erkannt werden. Diese Schaltung erspart eine Zugsteuerleitung, limitiert die Erkennung der Vollständigkeit des Zuges auf die Elemente des Wagens mit aktivem Führerpult, da die anderen Wagen nur den Zustand von der speisenden Stelle (Zugende ohne aktivem Führerpult) bis zur eigenen Position im Wagenverband erkennen können. Weiterhin ist die Prüfung der Zugsteuerleitung auf Fremdbestromung erschwert, da die Auslösung des Tests auf der speisenden Seite erfolgen muss und die Erkennung am anderen Wagenende erfolgt. Sollte manuell durch mechanischem Schalter 152 der Test ausgelöst werden, so ist das Ergebnis, z.B. durch Anzeige der Informationen des TCMS, der testenden Person anzuzeigen. Bei Aktivierung über Schaltelement 207 und 208 auf dem Zugende ohne aktivem Führerpult kann das TCMS das Ergebnis am anderen Zugende ermitteln, da es über Kommunikation zwischen den Wagen verfügt. Alternativ ist eine Zugsteuerleitung für die Übertragung des Zustands der Zugintegrität über den gesamten Zug zurück an das andere Zugende zu führen, um den Zustand der Zugintegrität vom aktiven Führerpult im gesamten Zug zu verbreiten oder den Test an nicht gekuppelten Zugende ohne aktivem Führerpult zu starten, so dass die aktivierende Person am aktiven Führerpult das Ergebnis des Tests direkt ablesen kann.
3 zeigt eine zu 2 prinzipiell analoge Ansicht, wobei jedoch die elektrischen Anordnungen 2 der Wagen 81-92 gemäß einer anderen Ausführungsform ausgebildet sind. Mit Ausnahme nachstehend erläuterter Abweichungen sind die elektrischen Anordnungen 2 jedoch bevorzugt analog zur Varianten aus 1 aufgebaut, sodass auf die 1 im Folgenden ebenfalls Bezug genommen wird. Es kann aber auch eine vereinfachte oder allgemein abweichende Konfiguration zu 1 vorgesehen sein, die insbesondere nicht sämtliche Schaltelemente und/oder Schalteranordnungen 40, 42 aus 1 aufweist.
3 zeigt, dass der speisenden Hauptleiter 20 der vorigen Variante nicht vorhanden ist. Stattdessen ist nur der vormals die Funktion des rückführenden Hauptleiters 22 bereitstellende Hauptleiter 22 vorgesehen. Zudem ist der Schalter 103, der analog zu 1 vorgesehen aber in der vereinfachten Darstellung von 3 nicht gesondert gezeigt ist, andersartig betreibbar. So schließt dieser in jedem Wagen 81-92 dann, wenn das eigene Führerpult eines jeweiligen Wagens 81-92 inaktiv ist und insbesondere als inaktiv gespeichert ist.
Dies führt dazu, dass am Zugende (d.h. im Wagen 92) der einzig verbleibende Hauptleiter 22 der Anordnung 2 mit der Spannungsquelle 24 (und insbesondere deren hohem Spannungsniveau) verbunden ist und von dieser gespeist wird. In den beiden darauffolgenden Wage 82, 91 sind aufgrund der bestehenden Kupplung der automatischen Kupplungen 12 hingegen die Schaltelementen 105, 106 geöffnet (sh. 1), sodass eine zusätzliche Speisung des dortigen Hauptleiters 22 unterbleibt. Gleiches gilt für den Wagen 81 an der Zugspitze, bei dem das Schaltelement 103 aufgrund des dortigen aktiven Führerpults geöffnet ist.
An den jeweiligen Zugintegritätsrelais 100 der Wagen 81-92 liegt somit jeweils eine Spannung an und genauer gesagt das Spannungsniveau des dortigen und ausgehend von dem Zugende gespeisten Hauptleiters 22 gegenüber der Masseleitung 25.
Fällt die Spannung am Zugintegritätsrelais 100 insbesondere des Wagens 81 ab, deutet dies darauf hin, dass infolge eines Zugintegritätsverlustes die Verbindung zu den weiteren Hauptleitern 22 anderer Wagen 82-92 und insbesondere des speisenden Wagens 92 am Zugende unterbrochen ist. Es können daraufhin dieselben Maßnahmen ergriffen werden, wie zu 1 erläutert.
Allgemein kann erneut eine zusätzliche Überwachung der Zugintegrität mittels des Zugsteuersystems 300 erfolgen.
Bei der Variante von 3 erfolgt die Zugüberwachung vorteilhafterweise mittels des Zugintegritätsrelais 100 des Wagens 81 an der Zugspitze, um Zugintegritätsverluste über die gesamte Zuglänge detektieren zu können. Zum Erzielen besonders aussagekräftiger Testergebnisse sollte die Speisung am Wagenende (Wagen 92) unterbrochen werden (z.B. mittels einem der Elemente 207-208, 152). Am entfernten Ende (Wagen 81) sollte daraufhin der Spannungsabfall am Zugintegritätsrelais 100 registriert werden, um eine Fremdspeisung auszuschließen. Hierfür kann z.B. vorgesehen sein, das Testergebnis per TCMS oder einem anderen Kommunikationsweg (z.B. einer gesonderten Zugsteuerleitung) zwischen den Wagen 81-92 des Zuges auszutauschen. So kann einer Person, die den Schalter 152 am Zugende betätigt, das an der Zuspitze ermittelte Testergebnis übermittelt und/oder angezeigt werden. Zusätzlich oder alternativ möglich ist auch, ggf. per gesonderter Zugsteuerleitung, das Unterbrechen der Speisung am Zugende von dem aktiven Führerpult der Zugspitze aus.

Claims

Verfahren zur Überwachung einer Zugintegrität eines Zuges (1) mit mehreren aneinander gekuppelten Schienenfahrzeugen (81-92), wobei die Schienenfahrzeuge (81-92) jeweils eine elektrische Anordnung (2) mit wenigstens einem Hauptleiter (20, 22) umfassen, und die Hauptleiter (20, 22) miteinander gekuppelter Schienenfahrzeuge (81-92) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei das Verfahren umfasst: - Verbinden, in wenigstens einem ersten Schienenfahrzeug (81), eines dortigen Hauptleiters (20, 22) mit einem ersten Spannungsniveau; und - Ermitteln eines Zugintegritätszustandes des Zuges (1) in Abhängigkeit einer elektrischen Größe wenigstens eines Hauptleiters (20, 22) in einem anderen der Schienenfahrzeuge (81-92).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anordnungen (2) der Schienenfahrzeuge (81-92) jeweils einen speisenden Hauptleiter (20) und einen rückführenden Hauptleiter (22) umfassen, und die jeweiligen speisenden Hauptleiter (20) und die jeweiligen rückführenden Hauptleiter (22) miteinander gekuppelter Schienenfahrzeuge (81-92) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei das Verfahren umfasst: - Bereitstellen eines Überwachungsstromkreises durch Verbinden, in dem ersten Schienenfahrzeug (81), des dortigen rückführenden Hauptleiters (22) mit einem zweiten Spannungsniveau, und durch Verbinden, in einem zweiten Schienenfahrzeug (92), des dortigen speisenden Hauptleiters (20) mit dem dortigen rückführenden Hauptleiter (22); und - Ermitteln eines Zugintegritätszustandes des Zuges (1) in Abhängigkeit einer elektrischen Größe des Überwachungsstromkreises (4).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schienenfahrzeug (81) eine Zugspitze und das zweite Schienenfahrzeug (92) ein Zugende bildet.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrische Größe eine elektrische Größe des rückführenden Hauptleiters (22) des ersten Schienenfahrzeugs (81) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch wenigstens ein weiteres Schienenfahrzeug (82, 91), das zwischen dem ersten und dem zweiten Schienenfahrzeug (81, 92) positioniert ist, wobei in dem weiteren Schienenfahrzeug (82, 91) keine elektrische Verbindung des dortigen speisenden Hauptleiters (20) und des dortigen rückführenden Hauptleiters (22) hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch ein automatisches Herstellen der elektrischen Verbindung in dem zweiten Schienenfahrzeug (92), wenn das zweite Schienenfahrzeug (92) über eine definierte Kupplungseinrichtung (12) nicht mit einem weiteren Schienenfahrzeug (81-91) gekuppelt ist; und/oder gekennzeichnet durch automatisches Aufheben der elektrischen Verbindung in dem zweiten Schienenfahrzeug (92), wenn das zweite Schienenfahrzeug (92) über eine definierte Kupplungseinrichtung (12) mit einem weiteren Schienenfahrzeug (81-91) gekuppelt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch: Ermitteln eines gezielten Entkuppelns von wenigstens zwei Schienenfahrzeugen (81-92) und in Reaktion darauf Herstellen der elektrischen Verbindung in wenigstens einem dieser Schienenfahrzeuge (81-92) von dem dortigen speisenden Hauptleiter (20) und dem dortigen rückführenden Hauptleiter (22).
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, gekennzeichnet durch: - Unterbrechen der Spannungsversorgung und Erfassen wenigstens einer elektrischen Größe des Überwachungsstromkreises (4); - Ermitteln der Funktionsfähigkeit des Überwachungsstromkreises (4) auf Basis dieser Größe.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - Überwachen der Zugintegrität mittels wenigstens eines weiteren Systems (300) und Ermitteln der Zugintegrität auf Basis von sowohl mit dem weiteren System (300) als auch auf Basis von anhand der elektrischen Größe gewonnenen Überwachungsergebnissen.
System (3) zum Überwachen der Zugintegrität für einen Zug (1) mit mehreren aneinander gekuppelten oder aneinander kuppelbaren Schienenfahrzeugen (81-92), wobei das System (3) aufweist: - eine erste elektrische Anordnung (2), die in einem ersten Schienenfahrzeug (81) anordenbar oder angeordnet ist; - eine zweite elektrische Anordnung (2), die in einem zweiten Schienenfahrzeug (92) anordenbar oder angeordnet ist; wobei die erste und zweite elektrische Anordnung (2) jeweils wenigstens einen Hauptleiter (20, 22) umfassen; wobei zumindest die erste elektrische Anordnung (2) an eine Spannungsversorgung (24) anschließbar ist und mit einem Hauptleiter (20, 22) der zweiten Anordnung (2) verbindbar ist; wobei das System (3) eingerichtet ist, einen Zugintegritätszustand des Zuges (1) in Abhängigkeit einer elektrischen Größe wenigstens eines Hauptleiters (20, 22) zu ermitteln.
System (3) nach Anspruch 10 wobei die erste und zweite elektrische Anordnung (2) jeweils einen speisenden Hauptleiter (20) und einen rückführenden Hauptleiter (22) umfassen, und die jeweiligen speisenden Hauptleiter (20) und die jeweiligen rückführenden Hauptleiter (22) der Anordnungen (2) miteinander verbunden oder verbindbar sind; wobei ein Überwachungsstromkreis (4) herstellbar ist durch elektrisch leitendes Verbinden, innerhalb der zweiten Anordnung (2), des dortigen speisenden Hauptleiters (20) und des dortigen rückführenden Hauptleiters (22); wobei das System (3) eingerichtet ist, einen Zugintegritätszustand des Zuges (1) in Abhängigkeit einer elektrischen Größe des Überwachungsstromkreises (4) zu ermitteln.
Zug (1) mit mehreren aneinander gekuppelten Schienenfahrzeugen (81-92), wobei der Zug (1) ein System (3) nach Anspruch 10 oder 11 aufweist.