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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Energieversorgung eines Geräts eines Schienenfahrzeugs.
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Geräte eines Schienenfahrzeugs sind während des Betriebs des Schienenfahrzeugs über die Leittechnik des Schienenfahrzeugs dauerhaft eingeschaltet.
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Wird das Schienenfahrzeug durch ein Ausschalten der Leittechnik außer Betrieb genommen bzw. deaktiviert, besteht für ausgewählte Geräte die Anforderung, sich zeitlich wiederkehrend in vorgegebenen Zeitabständen in Betrieb zu setzen, bzw. sich zu aktivieren, um zugewiesene Aufgaben durchzuführen und um sich nach erfolgter Erledigung der Aufgaben wieder zu deaktivieren.
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Beispielsweise aktivieren sich Geräte des Schienenfahrzeugs zyklisch, um eine Position des Schienenfahrzeugs festzustellen und diese zu einer ortsfesten Kontrollstelle, die als Landseite bezeichnet wird, zu übertragen. Nach erfolgter Übertragung stellen die beteiligten Geräte den Betrieb wieder ein, sie bleiben deaktiviert, bis sie sich im Rahmen eines Zyklus bzw. nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit zur Durchführung der Aufgabe erneut aktivieren.
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Ein derartiges zyklisches Einschalten samt Betrieb der Geräte soll für möglichst lange Zeiträume gewährleistet sein. Dies ist abhängig von der Energieversorgung der jeweils beteiligten Geräte.
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Es ist bekannt, zur Energieversorgung eines derartigen Geräts eine Bordbatterie des Schienenfahrzeugs zu verwenden. Die Bordbatterie wird bei der Aktivierung des Schienenfahrzeugs zum operativen Betreib dazu verwendet, einen Stromabnehmer des Schienenfahrzeugs in Kontakt mit einer Oberleitung zu bringen oder wird bei einem Dieselmotor-betriebenen Schienenfahrzeug dazu verwendet, den Dieselmotor zu starten, etc.
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Beim deaktivierten Schienenfahrzeug ist der Stromabnehmer abgesenkt und damit kontaktfrei zur Oberleitung, ein Aufladen der Bordbatterie durch die Oberleitung ist damit unterbunden.
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Auch beim deaktivierten Dieselmotor-betriebenen Schienenfahrzeug ist das Aufladen der Bordbatterie nicht mehr gegeben.
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Die Bordbatterie weist damit nur eine vorbestimmte bzw. begrenzte Kapazität auf, die abhängig ist vom Ladezustand der Batterie in Abhängigkeit der Zeit, vom Alter der Batterie, von den Umgebungsbedingungen (z.B. Temperatur) der Batterie, etc.
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Damit ist der oben geschilderte zyklische Geräte-Betrieb beim deaktivierten Schienenfahrzeug nur für eine gewisse Zeit sichergestellt.
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Es ist bekannt, zur Energieversorgung eines zyklisch aktivierten Geräts einen Energiespeicher zu verwenden, der integrierter Bestandteil des Geräts ist. Auch dieser interne Energiespeicher weist beim deaktivierten Schienenfahrzeug nur eine vorbestimmte Kapazität auf, die ebenfalls von den oben genannten Bedingungen abhängig ist.
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Damit ist auch hier der oben geschilderte zyklische Geräte-Betrieb beim deaktivierten Schienenfahrzeug nur für eine gewisse Zeit sichergestellt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Steuerung einer Energieversorgung eines Geräts eines Schienenfahrzeugs anzugeben, mit dem eine verlängerte Zeit für einen zyklischen Betrieb des Geräts gewährleistet wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung einer Energieversorgung eines Geräts eines Schienenfahrzeugs wird das Gerät bei deaktiviertem Schienenfahrzeug zeitlich wiederkehrend für eine vorgegebenen Zeitdauer in Betrieb gesetzt, um eine zugewiesene Aufgabe durchzuführen.
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Das Gerät wird zur Durchführung der Aufgabe über eine Bordbatterie des Schienenfahrzeugs mit Energie versorgt, solange ein Ladezustand der Bordbatterie eine vorgegebene untere Kapazitätsgrenze der Bordbatterie, die eine vorgegebene minimale Kapazität der Bordbatterie beschreibt, überschreitet.
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Das Gerät wird zur Durchführung der Aufgabe über einen Energiespeicher des Geräts mit Energie versorgt, sobald der Ladezustand der Bordbatterie des Schienenfahrzeugs die vorgegebene untere Kapazitätsgrenze erreicht oder unterschreitet.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Schienenfahrzeug durch ein Ausschalten der Leittechnik des Schienenfahrzeugs deaktiviert. Entsprechend wird das Schienenfahrzeug durch ein Einschalten der Leittechnik des Schienenfahrzeugs aktiviert. Damit beschreibt ein erster Betriebszustand das aktivierte Schienenfahrzeug, während ein zweiter Betriebszustand das deaktivierte Schienenfahrzeug beschreibt.
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Im aktivierten bzw. ersten Betriebszustand des Schienenfahrzeugs wird die Bordbatterie bzw. der Energiespeicher des Geräts mit Energie aufgeladen, bis vorgegebene jeweilige obere bzw. maximale Kapazitätsgrenzen erreicht sind.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Betriebszustand des Schienenfahrzeugs mit Hilfe eines Sensors, beispielswiese mit Hilfe eines Bewegungssensors, detektiert.
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Bei einer Bewegung des Schienenfahrzeugs, die in einem vorbestimmten Ausmaß erfolgt, wird auf den ersten Betriebszustand geschlossen. Bei einem Stillstand des Schienenfahrzeugs, der in einem vorbestimmten Ausmaß detektiert wird, wird auf den zweiten Betriebszustand geschlossen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Energiespeicher des Gerätes über Komponenten des Schienenfahrzeugs aufgeladen bzw. gepuffert, wenn das Schienenfahrzeug aktiviert ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Energiespeicher des Gerätes über die Bordbatterie des Schienenfahrzeugs aufgeladen bzw. gepuffert, wenn das Schienenfahrzeug aktiviert ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es die zugewiesene Aufgabe eines ersten Geräts, eine Position des Schienenfahrzeugs festzustellen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es die zugewiesene Aufgabe eines zweiten Geräts, einen Ladezustand der Bordbatterie des Schienenfahrzeugs oder einen Ladezustand des Energiespeichers des Geräts festzustellen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es die zugewiesene Aufgabe eines dritten Geräts, die Position und/oder den Ladezustand an eine ortsfeste Kontrollstelle zu übertragen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung wird zur Übertragung der Position und/oder des Ladezustand an die ortsfeste Kontrollstelle ein so genanntes „Mobile Communication Gateway, MCG“ des Schienenfahrzeugs verwendet, das damit eine Daten-Fernübertragungseinrichtung darstellt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung wird beim Deaktivieren des Schienenfahrzeugs eine Schienenfahrzeug-interne Zeitschaltuhr aktiviert, die das Gerät zeitlich wiederkehrend in Betrieb setzt oder die das Gerät zeitlich wiederkehrend für eine vorgegebenen Zeitdauer in Betrieb setzt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung wird als Energiespeicher des Geräts ein Energiespeicher verwendet, der interner und integrierter Bestandteil des Geräts ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Gerät nach erfolgter Durchführung der zugewiesenen Aufgabe außer Betrieb gesetzt, bis es nach Ablauf einer Wartezeit erneut aktiviert wird, um die zugewiesene Aufgabe erneut durchzuführen.
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Durch die vorliegende Erfindung wird ein längerer Einsatz von Geräten bei ausgeschaltetem Schienenfahrzeug ermöglicht, die zur zyklischen Erfüllung von Aufgaben vorgesehen sind.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht es einem Schienenfahrzeug-Betreiber, relevante Fahrzeugdaten über einen längeren Zeitraum über die Datenfernübertragung zur Landseite zu erhalten.
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Durch die vorliegende Erfindung wird ermöglicht, benötigte Energiespeicher seitens der Geräte in ihrer Kapazität und ihrer Größe optimiert anzupassen.
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Durch die primäre Verwendung der Bordbatterie des Schienenfahrzeugs zur Energieversorgung der Geräte wird ermöglicht, deren interne Energiespeicher in Kapazität bzw. Größe sogar zu minimieren.
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Durch die vorliegende Erfindung wird eine schnelle Datenfernübertragung von relevante Fahrzeugdaten ermöglicht, indem die Geräte bevorzugt in einem Stromsparmodus betrieben werden.
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Damit wird eine schnelle Aktivierung bzw. ein schnelles Hochfahren der Geräte erreicht.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt 1 das erfindungsgemäße Verfahren in einem prinzipiellen Blockschaltbild.
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Bei einem Außer-Betrieb-gesetzten bzw. deaktivierten Schienenfahrzeug sollen beispielhaft folgende Geräte zur Durchführung einer Aufgabe bzw. Sonderaufgabe zyklisch aktiviert werden:
- - ein Gerät POS zur Positionsbestimmung des Schienenfahrzeugs,
- - ein Gerät LZ-BAT zur Bestimmung des Ladezustands der Bordbatterie BAT des Schienenfahrzeugs, sowie
- - ein Mobile-Communication Gateway MCG des Schienenfahrzeugs, mit dem eine Fernübertagung der ermittelten Position bzw. des ermittelten Ladezustands der Bordbatterie BAT zu einer ortsfesten Kontrollstelle LS, der Landseite, durchgeführt wird.
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Das Mobile Communication Gateway MCG ist fester Bestandteil des Schienenfahrzeugs und dient zur Kommunikation mit der Landseite, sowohl im operativen Normalbetrieb des Schienenfahrzeugs als auch im Rahmen der Erfindung.
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Das Mobile-Communication Gateway MCG beinhaltet zu diesem Zweck eine Fernübertragungs-Funktionalität MC, die als Mobile-Communication-Functionality bezeichnet wird, sowie eine Zustandsüberwachungsfunktionalität STAT-MCG.
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Mit Hilfe der Zustandsüberwachungsfunktionalität STAT-MCG wird beim ersten Betriebszustand, d.h. beim aktivierten Schienenfahrzeug, die Positionsmeldung und/oder die Ladezustandsmeldung der Geräte POS und LZ-BAT regelmäßig über die Fernübertragungs-Funktionalität MC an die Landseite LS übertragen. Diese Funktionalität ist in der Figur mit dem Bezugszeichen OPT1 dargestellt.
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Beim zweiten Betriebszustand, d.h. beim deaktivierten Schienenfahrzeug, erfolgt die zyklische Aktivierung der Geräte POS, LZ-BAT und MCG mit Hilfe einer Schienenfahrzeug-internen Zeitschaltuhr ZSU.
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Zu diesem Zweck erhält die Zeitschaltuhr ZSU eine Meldung des Betriebszustands, hier dargestellt durch das Bezugszeichen OPT2. Bei einer Deaktivierung des Schienenfahrzeugs wird die Zeitschaltuhr ZSU in Betrieb gesetzt bzw. aktiviert.
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Alternativ oder zusätzlich dazu erfolgt über einen digitalen Eingang D-IN eine Aktivierung dieser Geräte, so dass auch eine Anforderungs-basierte Aktivierung der Geräte POS, LZ-BAT und MCG zur Übertragung der Position bzw. des Ladezustands sichergestellt ist.
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Alternativ oder zusätzlich dazu erfolgt eine Aktivierung der Geräte über einen Bewegungssensor SEN. Damit wird eine Aktivierung der Geräte in beiden Betriebszuständen sichergestellt, wenn die Zeitschaltuhr ZSU abgelaufen sein sollte oder wenn die Zeitschaltuhr ZSU nicht aktiv sein sollte. Diese Funktionalität ist in der Figur mit dem Bezugszeichen OPT3 dargestellt.
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Über einen digitalen Ausgang D-OUT ist eine Aktivierung von weiteren Geräten realisierbar. Ein Signal für diesen Ausgang wird bevorzugt gebildet, wenn eine zyklische Datenübertragung durch die Geräte durchgeführt wird bzw. wenn über den Beschleunigungssensor durch eine Bewegung des Schienenfahrzeugs auf den ersten Betriebszustand geschlossen wird. Diese Funktionalität ist in der Figur mit dem Bezugszeichen OPT4 dargestellt.
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Über die Zeitschaltuhr ZSU, über den digitalen Eingang D-IN, über den digitalen Ausgang D-OUT bzw. über den Bewegungssensor SEN wird auch die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens initiiert.
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Die Art der Energieversorgung der genannten Geräte wird über ein Energiemanagement EMGMT des Schienenfahrzeugs realisiert.
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Zu diesem Zweck wird dem Energiemanagement EMGMT durch eine Kapazitätsüberwachung, die hier beispielhaft als Spannungsüberwachung USUEB realisiert ist, ein Ladezustand der Bordbatterie BAT des Schienenfahrzeugs gemeldet.
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Außerdem wird dem Energiemanagement EMGMT der Betriebszustand BET-SFZ des Schienenfahrzeugs („Schienenfahrzeug im Betrieb“ / „Schienenfahrzeug außer Betrieb“) gemeldet.
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Beispielsweise bestimmt das Energiemanagement EMGMT den Betriebszustand BET-SFZ des Schienenfahrzeugs über den Beschleunigungssensor SEN.
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Bei einem detektierten Stillstand bzw. Deaktivierung des Schienenfahrzeugs werden die genannten Geräte, die Zeitschaltuhr ZSU sowie das Energiemanagement EMGMT zur Durchführung der Erfindung aktiviert.
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Das Energiemanagement EMGMT bestimmt dann die Art der Energieversorgung ENVER der genannten Geräte, die entweder über die Bordbatterie BAT des Schienenfahrzeugs oder über einen internen Energiespeicher AKKU der einzelnen Geräte erfolgt.
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Die Bestimmung der Art der Energieversorgung erfolgt in Abhängigkeit vom gemeldeten Ladezustand der Bordbatterie BAT des Schienenfahrzeugs.
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Können die beteiligten Geräte nicht mehr durch die Bordbatterie BAT des Schienenfahrzeugs mit Energie versorgt werden, dann schalten die Geräte bevorzugt automatisch auf eine interne Energieversorgung um, die durch jeweilige interne Energiespeicher AKKU der Geräte sichergestellt wird.
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Nach Erledigung der Sonderaufgaben werden die beteiligten Geräte deaktiviert bzw. bis zum Beginn des nächsten Zyklus ausgeschaltet.
