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Die Erfindung betrifft eine Adaptereinrichtung für eine Verbindung zwischen wenigstens einem Zugsicherungsgerät, insbesondere einem ETCS-Zugsicherungsgerät, und einem Schienenfahrzeug.
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Moderne Schienenfahrzeuge umfassen heutzutage fahrzeugseitig ein Zugsicherungsgerät, mittels dem sie in einem Zugsicherungssystem, wie beispielsweise ETCS - European Train Control System, betrieben werden können. Hierbei ist es erforderlich, dass zahlreiche Signale, die auch Statusinformationen und Kommandos umfassen können, zwischen dem Schienenfahrzeug, insbesondere dessen Fahrzeugsteuerung, und dem Zugsicherungsgerät ausgetauscht werden müssen. Da es eine Vielzahl von unterschiedlichen Fahrzeugarchitekturen gibt, beispielsweise bedingt durch unterschiedliche Fahrzeughersteller und Baureihen, ist meist eine Anpassung einer fahrzeugseitigen Schnittstelle nötig, damit die benötigten Signale beim Zugsicherungsgerät ankommen. Dabei kann eine aufwendige Anpassung der Fahrzeugleittechnik oder auch der Fahrzeugsoftware nötig sein. Durch Spezifikationen wie beispielsweise TSI ZZS - Technische Spezifikation Interoperabilität, sind die Struktur und Anforderungen an Signale und Schnittstellen genau definiert. Für das Nachrüsten von Zugsicherungsgeräten in alte Schienenfahrzeuge ist teilweise eine weitreichende Anpassung der Fahrzeugleittechnik bzw. Fahrzeugsoftware inklusive dem Fahrzeugbussystem notwendig. Diese Anpassungen können mit hohem Aufwand verbunden sein und eine erneute sicherheitstechnische Zulassung des Schienenfahrzeugs erforderlich machen. Dies führt insgesamt zu einem hohen Kosten- und Zeitaufwand bei der Integration der Zugsicherungsgeräte in den Schienenfahrzeugen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Adaptereinrichtung eingangs genannter Art bereitzustellen, die eine Integration von dem Zugsicherungsgerät im Schienenfahrzeug vereinfacht.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Adaptereinrichtung für eine Verbindung zwischen wenigstens einem Zugsicherungsgerät, insbesondere einem ETCS-Zugsicherungsgerät, und einem Schienenfahrzeug. Die Adaptereinrichtung umfasst wenigstens eine Fahrzeugschnittstelle, mittels der die Adaptereinrichtung mit dem Schienenfahrzeug zum Übermitteln von Signalen verbindbar ausgestaltet ist, wenigstens eine Zugsicherungsschnittstelle, mittels der die Adaptereinrichtung mit dem Zugsicherungsgerät zum Übermitteln von Signalen verbindbar ausgestaltet ist, und wenigstens eine Signalverarbeitungseinrichtung, die sowohl mit der Fahrzeugschnittstelle als auch mit der Zugsicherungsschnittstelle verbunden ist und die zum Verarbeiten von empfangenen Signalen von der Fahrzeugschnittstelle und/oder Zugsicherungsschnittstelle und zum Bereitstellen von Signalen an der Zugsicherungsschnittstelle und/oder der Fahrzeugschnittstelle ausgebildet ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass sie auf einfache Weise in dem Schienenfahrzeug zwischen einer vorhandenen Kommunikationsschnittstelle des Schienenfahrzeugs und dem anzuschließenden Zugsicherungsgerät angeschlossen werden kann. Mit Hilfe der Signalverarbeitungseinrichtung kann die Adaptereinrichtung so eingerichtet werden, dass die nötigen Signale für das Zugsicherungsgerät bereitgestellt werden, wenn entsprechende Signale an der Fahrzeugschnittstelle anliegen. Die Fahrzeugschnittstelle der Adaptereinrichtung ist so ausgebildet, dass eine Vielzahl von unterschiedlichen Fahrzeugtypen mit ihrer Kommunikationsschnittstelle hiermit verbunden werden können. Zur Verbindung können beispielsweise verschiedene Arten von Fahrzeugbussen oder auch direkte Hardwareverdrahtung genutzt werden.
Die Zugsicherungsschnittstelle der Adaptereinrichtung ist wiederum für das anzuschließende Zugsicherungsgerät ausgebildet, um so nötige Signale zu übermitteln. Wenn das Zugsicherungsgerät beispielsweise ein ETCS Zugsicherungsgerät ist, ist sowohl die Art der Schnittstelle als auch das Protokoll und die Signale genau definiert.
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Durch die Signalverarbeitungseinrichtung werden die empfangenen Signale innerhalb der Adaptereinrichtung aufbereitet und anschließend ggf. gebündelt, bevor sie als Ausgangssignal ausgegeben werden. Hier können bestimmte Eingangssignale in bestimmte Ausgangssignal direkt umgesetzt werden. Es kann aber auch sein, dass ein Ausgangssignal z.B. zum Zugsicherungsgerät nur gesetzt wird, wenn mehrere vorbestimmte Eingangssignale von der Fahrzeugschnittstelle der Adaptereinrichtung empfangen worden sind. Dies kann für verschiedene Fahrzeugtypen unterschiedlich sein. Die Signalverarbeitungseinrichtung kann hierbei für verschiedenen Fahrzeugtypen ausgebildet sein und bei Inbetriebnahme kann der nötige Datensatz für den genutzten Fahrzeugtyp ausgewählt werden. Dies kann auf einfache Weise über eine Projektierungsoberfläche eines Softwaretools geschehen. Die Signalverarbeitungseinrichtung ist zum Verarbeiten der empfangenen Signale ausgebildet, was z.B. ein Verarbeiten und auch Umsetzen der Signale umfasst.
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Die erfindungsgemäße Adaptereinrichtung kann sowohl für die Nachrüstung von Altfahrzeugen als auch bei Neufahrzeugen genutzt werden.
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Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Ausgestaltung weiterentwickelt werden, wie sie im Folgenden beschrieben sind.
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So kann die Adaptereinrichtung wenigstens eine zwischen der Fahrzeugschnittstelle und der Signalverarbeitungseinrichtung angeordnete Abhöreinrichtung aufweisen, mittels der zumindest ein Teil der vom Schienenfahrzeug empfangenen Signale rückwirkungsfrei abhörbar sind. Dies hat den Vorteil, dass sichergestellt ist, dass die vom Fahrzeug empfangenen Signale durch die Abhöreinrichtung nicht verändert werden können. Dies vereinfacht eine sicherheitstechnische Zulassung des Schienenfahrzeugs, das mit der Adaptereinrichtung ausgerüstet wird, oder macht eine Neu-Zulassung gegebenenfalls sogar überflüssig. Hierfür kann die Abhöreinrichtung ferner zum rückwirkungsfreien Abhören von Signalen vom Fahrzeugbus des Schienenfahrzeugs ausgebildet sein. Als Abhöreinrichtung kann beispielsweise eine sogenannte Datendiode, auch Data Tap genannt, eingesetzt werden, die einen Datenverkehr lediglich mithören kann, aber diesen nicht verändert. Das rückwirkungsfreie Abhören eignet sich insbesondere bei der Nachrüstung von Altfahrzeugen, weil so eine Neuzulassung des gesamten Fahrzeugs nicht nötig oder zumindest einfacher ist.
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In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung kann die Signalverarbeitungseinrichtung nur dann wenigstens ein vorbestimmtes Signal an der Zugsicherungsschnittstelle bereitstellen, wenn zuvor ein oder mehrere vorbestimmte Signale von der Fahrzeugschnittstelle übermittelt worden sind. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise nötige Signale für das Zugsicherungsgerät, die aber von der Fahrzeugschnittstelle nicht eins zu eins verfügbar sind, durch vorbestimmte Regeln ermittelt und dann ausgegeben werden können. Dafür kann vorteilhafterweise das wenigstens eine vorbestimmte Signal an der Zugsicherungsschnittstelle entsprechend den ETCS-Spezifikationen ausgebildet sein.
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Ferner kann die Zugsicherungsschnittstelle zum Verbinden mit einem ETCS-Fahrzeugrechner ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Adaptereinrichtung ohne weitere Anpassung für den ETCS Standard eingerichtet ist und sehr schnell in Betrieb genommen werden kann. Der ETCS-Standard ist in ganz Europa verbreitet und dadurch können eine Vielzahl von Fahrzeugen sehr schnell nachgerüstet werden.
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Weiterhin kann die Adaptereinrichtung wenigstens eine Anzeigeschnittstelle aufweisen, mittels der die Adaptereinrichtung mit einer zusätzlichen Anzeigeeinrichtung zum Übermitteln von Anzeigesignalen verbindbar ausgestaltet ist. Dies hat den Vorteil, dass auch eine weitere Anzeigeeinrichtung wie beispielsweise ein ETCS-Display auf einfache Weise angeschlossen werden kann.
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Um weitere Geräte an die erfindungsgemäße Adaptereinrichtung anschließen zu können, kann diese wenigstens eine weitere Schnittstelle aufweisen, mittels der die Adaptereinrichtung zum Übermitteln von Signalen zur automatischen Zugsteuerung, zur Zugvollständigkeit, zum ETCS Level 3, zum Streckenzustand und/oder zur Diagnose ausgestaltet ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin einen Nachrüstsatz für ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einem Zugsicherungsgerät, insbesondere ein ETCS-Zugsicherungsgerät, und einer Adaptereinrichtung für eine Verbindung zwischen dem Zugsicherungsgerät und dem Schienenfahrzeug. Erfindungsgemäß ist die Adaptereinrichtung nach einer der zuvor genannten Ausführungsformen ausgebildet.
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Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einer Kommunikationsschnittstelle, mit wenigstens einem Zugsicherungsgerät, insbesondere einem ETCS-Zugsicherungsgerät, und mit einer Adaptereinrichtung für eine Verbindung zwischen dem Zugsicherungsgerät und der Kommunikationsschnittstelle, wobei die Adaptereinrichtung nach einer der zuvor genannten Ausführungsformen ausgebildet ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
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Die einzige Figur zeigt ein Schienenfahrzeug 1, wie beispielsweise eine Lokomotive, einen Fern- oder Regionalzug, eine Straßenbahn, S-Bahn oder eine U-Bahn, das auf einer Fahrstrecke 2 fährt. Das lediglich schematisch dargestellte Schienenfahrzeug 1 umfasst eine erfindungsgemäße Adaptereinrichtung 3, ein Zugsicherungsgerät 4 und eine Kommunikationsschnittstelle 5.
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Die Adaptereinrichtung 3 weist wiederum eine Fahrzeugschnittstelle 6, eine Zugsicherungsschnittstelle 7 und eine Signalverarbeitungseinrichtung 8 auf.
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Das Schienenfahrzeug 1 ist über seine Kommunikationsschnittstelle 5 mit der Fahrzeugschnittstelle 6 der Adaptereinrichtung 3 verbunden. Diese Verbindung unterteilt sich bei der dargestellten beispielhaften Ausführungsform in eine oder mehrere bidirektionale Kabelverbindungen 9 und wenigstens eine serielle unidirektionale Verbindung 10. Diese serielle Verbindung 10 kann beispielsweise als CAN-BUS, MVB-BUS oder als eine andere serielle Verbindung ausgebildet sein. Die serielle Verbindung 10 ist insofern unidirektional, dass lediglich Daten in Richtung der Adaptereinrichtung 3 fließen. Im Gegensatz dazu können über die Kabelverbindung 9 die Daten oder Signale in beide Richtungen ausgetauscht werden.
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Die hier als Kommunikationsschnittstelle 5 bezeichnete Schnittstelle kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Sie ist üblicherweise bei bekannten Schienenfahrzeugen 1 vorhanden und dient der Datenkommunikation mit einer Fahrzeugsteuerung (nicht dargestellt) des Schienenfahrzeugs 1. Über die serielle Verbindung 10 können eine Vielzahl von Signalen ausgetauscht werden. Im Gegensatz dazu werden über die Kabelverbindungen 9 immer ein bestimmtes Signal übermittelt. Üblicherweise werden besonders wichtige Signale, wie z.B. eine Fahrtrichtungsaktivierung, über eine Kabelverbindung 9 übermittelt, weil durch die Exklusivität eine hohe Sicherheit gewährleistet ist. Da das Zugsicherungsgerät 4 im Betrieb des Schienenfahrzeugs 1 mit dessen Fahrzeugsteuerung kommunizieren muss, ist eine Anbindung der Adaptereinrichtung 3 an diese zwingend erforderlich. Hierfür dient in diesem Fall die Kommunikationsschnittstelle 5. Die vorhandene Kommunikationsschnittstelle 5 des Schienenfahrzeugs 1 muss für die Verwendung der erfindungsgemäßen Adaptereinrichtung 3 im Wesentlichen nicht verändert werden. Dies ist ein bedeutender Vorteil der erfindungsgemäßen Adaptereinrichtung 3, weil hierdurch lediglich die Adaptereinrichtung 3 bei einer Inbetriebnahme angepasst werden muss, aber nicht die Kommunikationsschnittstelle 5.
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Bei der Ausführungsform in der Figur ist die Kommunikationsschnittstelle 5 für eine kabelgebundene Kommunikation ausgebildet. Diese ist aus Sicherheitsgründen auch von Vorteil. Theoretisch wäre aber auch eine drahtlose Kommunikation von der Adaptereinrichtung 3 mit der Kommunikationsschnittstelle 5 und damit mit der Fahrzeugsteuerung des Schienenfahrzeugs 1 denkbar, wenn diese beispielsweise in Zukunft bei Schienenfahrzeugen verwendet werden würde.
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Die erfindungsgemäße Adaptereinrichtung 3 ist weiterhin mit dem Zugsicherungsgerät 4 verbunden, und zwar über eine weitere serielle Verbindung 11 zwischen dem Zugsicherungsgerät 4 und der Zugsicherungsschnittstelle 7 an der Adaptereinrichtung 3. Das Zugsicherungsgerät 4 ist in der beispielhaften Ausführungsform der Figur als ein ETCS-Zugsicherungsgerät ausgebildet, und zwar als EVC - European Vital Computer. Der European Vital Computer ist im europäischen Zugbeeinflussungssystem ETCS ein sogenannter sicherer Fahrzeugrechner. Dem EVC obliegt während der Fahrt des Schienenfahrzeugs 1 die Durchführung einer Vielzahl wichtiger Aktionen, beispielsweise die Einhaltung von Bremskurven. Zu den weiteren sicheren Aufgaben zählen z.B. die Weg- und Geschwindigkeitsüberwachung und die Verarbeitung von ETCS-Fahrerlaubnissen (Movement Authority) .
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Die serielle Verbindung 11 ist in der beispielhaften Ausführungsform der Figur auf Basis von existierenden normativen Schnittstellenanforderungen entsprechend dem ETCS-Standard ausgebildet, wie beispielsweise gemäß UNISIG Subset 119 und Subset 139 vorgegeben ist. Die UNISIG - Union Industry of Signalling ist ein assoziiertes Mitglied des Eisenbahnindustrie-Verbands UNIFE und erstellt Spezifikationen für ETCS.
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Weiterhin ist das Zugsicherungsgerät 4 in der beispielhaften Ausführungsform der Figur zusätzlich auch direkt mit der Kommunikationsschnittstelle 5 des Fahrzeugs 1 über Kabel 12 verbunden, die hier z.B. für ein Isolationssignal und ein Notbremssignal vorgesehen sind. Diese Kabelverbindungen 12 sind bei der beispielhaften Ausführungsform in der Figur unidirektional in Richtung der Kommunikationsschnittstelle 5 ausgebildet, so dass nur in Richtung des Fahrzeugs Signale bzw. Daten übermittelt werden.
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Die Unidirektionalität oder Bidirektionalität der verschiedenen Verbindungen innerhalb der beispielhaften Ausführungsform in der Figur sind zeichnerisch durch einfache Pfeile bzw. Doppelpfeile zum Ausdruck gebracht. Weiterhin stellen gestrichelt dargestellte Verbindungen optionale Verbindungen und mit durchgezogenen Linien dargestellte Verbindungen zwingend vorhandene Verbindungen dar.
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Die Adaptereinrichtung 3 umfasst weiterhin eine Abhöreinrichtung 13, mittels der die über die serielle Verbindung 10 übermittelten Daten rückwirkungsfrei abgehört werden können. Solch eine Abhöreinrichtung 13 kann auch als Data Tap oder Datendiode bezeichnet werden.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Adaptereinrichtung 3 werden Signale und Daten aufbereitet und weitergegeben. Hierfür sammelt die Signalverarbeitungseinrichtung 8 die vorhandenen Daten und Signale insbesondere von der Kommunikationsschnittstelle 5, wertet diese aus und generiert Ausgangssignale, entweder in Richtung der Kommunikationsschnittstelle 5 oder dem Zugsicherungsgerät 4. In Richtung des Zugsicherungsgeräts 4 werden Signale über die serielle Verbindung 11 in Form des standardisierten Protokolls gemäß der ETCS Vorgaben zur Verfügung gestellt.
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Die Signalverarbeitungseinrichtung 8 umfasst eine nicht dargestellte softwarebasierte Projektierungsoberfläche, mit der die Adaptereinrichtung 3 angepasst werden kann. Hierbei können vorgefertigte Einstellungen mit vorgefertigten Datensätzen für unterschiedliche Fahrzeugtypen vorhanden sein, aus denen lediglich ausgewählt werden muss. Die Datensätze können unterschiedliche Anweisungen oder Regeln umfassen, nach denen die Eingangssignal zu Ausgangssignalen verarbeitet werden. So kann eine Adaptierung an unterschiedliche Fahrzeugtypen beschleunigt und erleichtert werden. Alternativ könnte die Signalverarbeitungseinrichtung 8 selbstverständlich auch über Hardwareschalter einstellbar sein. Dies ist heute aber eher unüblich.
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Eine Auswertung der Eingangssignale kann auch in solcher Weise erfolgen, dass auch wenn bestimmte Eingangssignale nicht vorhanden sind, trotzdem entsprechende Ausgangssignale gesetzt werden können. So können beispielsweise mehrere vorbestimmte Signale an der Kommunikationsschnittstelle 5 dazu führen, dass die Signalverarbeitungseinrichtung 8 ein bestimmtes Signal über die seriellen Verbindung 11 an das Zugsicherungsgerät 4 meldet, obwohl dies nicht direkt aus den eingegangenen Signalen hervorgeht. Da die Signalverarbeitungseinrichtung 8 programmiert werden kann, kann sie auch intelligente Auswertungen vornehmen. So könnte das Zugsicherungsgerät 4 z.B. ein Signal erwarten, dass das Schienenfahrzeug 1 in Bewegung ist. Ein solcher Bewegungsstatus wird aber z.B. bei dem vorhandenen Typ Schienenfahrzeug 1 nicht an der Kommunikationsschnittstelle 8 angezeigt. Es wird aber z.B. eine aktuelle Geschwindigkeit angezeigt. Dann könnte die Signalverarbeitungseinrichtung 8 so ausgestaltet sein, dass dem Zugsicherungsgerät 4 das Bewegungssignal gemeldet wird, wenn die Geschwindigkeit ungleich null ist.
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Die erfindungsgemäße Adaptereinrichtung 3 bei der beispielhaften Ausführungsform in der Figur umfasst weiterhin eine Anzeigeschnittstelle 14 und eine weitere Schnittstelle 15, mit der die Adaptereinrichtung 3 mit einer Anzeigeeinrichtung 16 bzw. mit einer automatischen Zugsteuerung 17 verbunden werden können. Alternativ oder zusätzlich sind auch weitere Schnittstellen möglich, mit der die Adaptereinrichtung mit weiteren Einrichtungen verbunden werden kann, die beispielsweise zur Zugvollständigkeitskontrolle, zum Streckenzustand, zur Diagnose oder für ETCS-Level 3 ausgebildet sind. Durch die Anzeigeschnittstelle 14 und die weitere Schnittstelle 15 ist es möglich, weitere Vorrichtungen auf einfache Weise in dem Schienenfahrzeug 1 zu integrieren. Hierdurch stellt die Adaptereinrichtung 3 neue Schnittstellen zur Verfügung, die beispielsweise bei einer Umrüstung für ein neu zu integrierendes ETCS-Display oder zum Signalaustausch mit einer automatischen Zugsteuerung 17 nötig sind. Die automatischen Zugsteuerung 17 ist mit der Adaptereinrichtung 3 durch eine weitere serielle Verbindung 18 und die Anzeigeeinrichtung 16 durch eine Anzeigeverbindung 19.
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Die erfindungsgemäße Adaptereinrichtung 3 hat den Vorteil, dass sie unabhängig vom Typ des Schienenfahrzeugs 1 die erforderlichen Signale für das Zugsicherungsgerät 4 zur Verfügung stellt. Dies kann insbesondere beim Nachrüsten des Zugsicherungsgeräts 4 auf älteren Schienenfahrzeugen 1 von Vorteil sein, weil die an der bereits vorhandenen Kommunikationsschnittstelle 5 des Schienenfahrzeugs 1 vorhandenen Signale ohne Änderungen an der Fahrzeugsteuerung verwendet werden können. Die Signalverarbeitungseinrichtung 8 der Adaptereinrichtung 3 kann dabei für eine Vielzahl unterschiedlicher Fahrzeugtypen vorbereitet sein, so dass bei der Montage und Inbetriebnahme lediglich der entsprechende Datensatz an der Signalverarbeitungseinrichtung 8 ausgewählt werden muss.
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Alternativ kann die erfindungsgemäße Adaptereinrichtung 3 selbstverständlich auch für Neufahrzeuge eingesetzt werden. Hierfür kann dann in einer alternativen Ausführungsform beispielsweise auch ein Zugriff auf den Fahrzeug-BUS über eine unidirektionale serielle Schnittstelle (nicht dargestellt) möglich sein.
