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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung einer Zugkonfiguration, wobei die Zugkonfiguration eine antreibende Lokomotive sowie einen Wagen mit Bedienkopf als Steuerwagen umfasst.
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In 3 ist eine in der Bahntechnik verwendete, bekannte Zugkonfigurationen dargestellt. Diese umfasst eine Lokomotive LOK, mehreren Wägen WA und einen Steuerwagen SW, der einen Führerstand für die Steuerung der Zugkonfiguration aufweist.
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Der Steuerwagen SW ist an einem ersten Ende der Zugkonfiguration angeordnet, während an einem dazu gegenüberliegenden zweiten Ende der Zugkonfiguration die Lokomotive LOK angeordnet ist.
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Der Antrieb des Zugkonfiguration erfolgt über die Lokomotive LOK, die zwei Führerstände FS1, FS2 aufweist.
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Die Kontrolle bzw. Steuerung der Fahrt der Zugkonfiguration erfolgt im Rahmen des klassisches „Push-Pull-Konzepts“ entweder über den Führerstand FS1 der Lokomotive oder über einen Führerstand FS3 des Steuerwagens SW.
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Wird die Fahrt der Zugkonfiguration über den Führerstand FS1 der Lokomotive LOK kontrolliert bzw. gesteuert, dann wird zu diesem Zweck ein Zugsicherungssystem ZUSI-LOK verwendet, das seitens der Lokomotive LOK vorgesehen bzw. angeordnet ist.
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Das Zugsicherungssystem ZUSI-LOK ist mit Komponenten einer zugeordneten Aktorik AKT-LOK und mit Komponenten einer Sensorik SENS-LOK gekoppelt, die an der Lokomotive LOK und in der Nähe der von der Lokomotive LOK befahrenen Schiene angeordnet sind.
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Wird die Fahrt der Zugkonfiguration über den Führerstand FS3 des Steuerwagens SW kontrolliert bzw. gesteuert, dann wird zu diesem Zweck ein Zugsicherungssystem ZUSI-SW verwendet, das seitens des Steuerwagens SW vorgesehen bzw. angeordnet ist.
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Das Zugsicherungssystem ZUSI-SW ist mit Komponenten einer zugeordneten Aktorik AKT-SW und mit Komponenten einer Sensorik SENS-SW gekoppelt, die am Steuerwagen SW und in der Nähe der befahrenen Schiene angeordnet sind.
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Die vergleichbaren Zugsicherungssysteme ZUSI-SW und ZUSI-LOK mit den zugehörigen und vergleichbaren Komponenten AKT-SW und AKT-LOK, SENS-SW und SENS-LOK, LEITKOMP-SW und LEITKOMP-LOK sind gleich oder ähnlich mit gleicher Funktion aufgebaut und daher doppelt vorhanden, sie werden voneinander unabhängig betrieben.
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Steuerwagen SW und Lokomotive LOK sind über zwei Bus-basierte Verbindungen miteinander verbunden. Hier dargestellt ist ein Ethernet-Bus ETH einer Datenverbindung DV und ein als „Wire-Train-Bus, WTB“ bezeichneter Feldbus BUS, wie er beispielsweise in der DIN EN 61375 spezifiziert ist.
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Über den Ethernet-Bus ETH der Datenverbindung DV werden zwischen folgende Steuersignale ausgetauscht:
- - Anweisungen bezüglich Heizung der Wägen WA bzw. der Zugkonfiguration,
- - Anweisungen zur Klimatisierung der Wägen WA bzw. der Zugkonfiguration,
- - Anweisungen zum Sperren und Freigeben von Türen,
- - Diagnoseinformationen,
- - etc.
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Über den Wire-Train-Bus WTB werden folgende Kommunikationssignale ausgetauscht:
- - Steuersignale bezüglich des Antriebs, der durch die Lokomotive LOK erfolgt und durch diese allein sichergestellt wird,
- - Steuersignale bezüglich des Anhebens bzw. Absenkens des Pantografen der Lokomotive LOK,
- - Steuersignale bezüglich des Bremsens, das durch die gesamte Zugkonfiguration erfolgt,
- - Steuersignale bezüglich Alarmmeldungen (z.B. Brandalarm),
- - Steuersignale bezüglich des Schließens und Öffnens von Türen,
- - etc.
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4 zeigt mit Bezug auf 3 eine Prinzipdarstellung einer bekannten Leittechnik-Architektur im Steuerwagen SW.
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Der Steuerwagen SW weist eine Führerstands-Ausrüstung FSA-SW auf, die beispielsweise folgende Komponenten umfasst: Bedienhebel, Fahr-Brems-Hebel, Führerstands-Displays, autarke Steuereinheiten, etc.
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Der Steuerwagen SW weist eine Steuerung STGSUB-SW für Subsysteme in den Wagen WA auf, beispielsweise eine jeweilige Steuerung für Bremsen, Energieversorgung, etc.
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Die Führerstands-Ausrüstung FSA-SW und die Steuerung STGSUB-SW sind mit einer Fahrzeugleittechnik FZLT-SW gekoppelt, zu der beispielsweise folgende Komponenten gehören:
- - ein zentrales Steuergerät,
- - ein Main-Controller,
- - eine Funkübertragungseinheit,
- - Fahrzeug-lokale Bussysteme,
- - ein oder mehrere Bremssteuergeräte,
- - zugehörige dezentrale I/O-Komponenten,
- - etc.
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Die Fahrzeugleittechnik FZLT-SW ist mit einer Zugsicherungs-Hardware ZUSIHW-SW gekoppelt, zu der beispielsweise gehören:
- - Komponenten des europäischen Zugbeeinflussungssystem ETCS, oder
- - Komponenten anderer nationaler Zugbeeinflussungssysteme, wie LZB, PZB, STM-DK, SCMT, SHP,
- - zugehörige dezentrale I/O-Komponenten,
- - etc.
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Die Zugsicherungs-Hardware ZUSIHW-SW ist wiederum mit den Komponenten der zugeordneten Aktorik AKT-SW und mit den Komponenten der Sensorik SENS-SW gekoppelt, die am Steuerwagen SW und in der Nähe der befahrenen Schiene angeordnet sind.
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Die Steuerwagen-seitigen Komponenten der Aktorik AKT-SW und die Komponenten der Sensorik SENS-SW sind wiederum mit Komponenten einer Sensorik SENS-SCH und mit Komponenten einer Aktorik AKT-SCH gekoppelt, die Bestandteile einer Schienen-seitigen Zugsicherung ZUSI-SCH sind.
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Die Fahrzeugleittechnik FZLT-SW ist mit den oben genannten Bus-Systemen WTB, ETH zur Signalübertragung gekoppelt.
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Zusammengefasst sind seitens des Steuerwagens SW und der Lokomotive LOK die oben genannten Einheiten bzw. Komponenten ZUSI-SW/LOK, LEITKOMP-SW/LOK, AKT-SW/LOK, SENS-SW/LOK doppelt verbaut, um die Steuerung der Zugkonfiguration über einen der beiden Führerstände FS1, FS3 zu ermöglichen.
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Mit Blick auf die Zugkonfiguration müssen diese gesondert in die verschiedenen Fahrzeugtypen integriert, doppelt verbaut und zugelassen werden, was Änderungen, Erweiterungen, etc. deutlich erschwert.
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Jede der genannten Einheiten bzw. Komponenten benötigt wiederum eine individuelle Software, die ebenfalls gesondert entwickelt, geprüft, nach Versionen unterteilt und zugelassen werden muss.
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Dies verursacht hohe Stückkosten, einen sehr hohen Entwicklungs- und Zulassungsaufwand und wirkt sich zeitlich nachteilig auf eine geplante Markteinführung („Time-to-Market“) einer entsprechenden Zugkonfiguration aus.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Anordnung zur Steuerung einer Zugkonfiguration anzugeben, mit dem die oben genannten Nachteile minimiert bzw. gänzlich vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zur Steuerung einer Zugkonfiguration weist eine Lokomotive auf, die als Teil der Zugkonfiguration an einem ersten Ende der Zugkonfiguration angeordnet ist, um diese anzutreiben. Sie weist außerdem einen Steuerwagen auf, der als Teil der Zugkonfiguration an einem dem ersten Ende der Zugkonfiguration gegenüberliegenden zweiten Ende der Zugkonfiguration angeordnet ist. Die Lokomotive weist mit Blick auf die Zugkonfiguration einen als ersten Führerstand bezeichneten Führerstand auf, während der Steuerwagen mit Blick auf die Zugkonfiguration einen als zweiten Führerstand bezeichneten Führerstand aufweist. Eine Steuerung der Fahrt der Zugkonfiguration erfolgt entweder über den ersten Führerstand oder über den zweiten Führerstand. Die Lokomotive weist ein Zugsicherungssystem auf, das sowohl für eine Fahrtsteuerung über den ersten Führerstand als auch für eine Fahrtsteuerung über den zweiten Führerstand ausgebildet ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Zugsicherungssystem mit Komponenten einer Aktorik und mit Komponenten einer Sensorik gekoppelt, die an der Lokomotive (LOK) schienennah angeordnet sind. Zugleich ist das Zugsicherungssystem mit Komponenten einer Aktorik und mit Komponenten einer Sensorik gekoppelt, die am Steuerwagen schienennah angeordnet sind.
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In einer bevorzugten Weiterbildung sind die Lokomotiven-seitigen Komponenten der Aktorik baugleich zu den Steuerwagen-seitigen Komponenten der Aktorik.
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In einer bevorzugten Weiterbildung sind entsprechend die Lokomotiven-seitigen Komponenten der Sensorik baugleich zu den Steuerwagen-seitigen Komponenten der Sensorik.
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In einer bevorzugten Weiterbildung sind der Steuerwagen und die Lokomotive zur Kommunikation von Signalen über eine Bus-basierte Datenverbindung, die bevorzugt Ethernet-Bus ausgebildet ist, miteinander verbunden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung sind die Steuerwagen-seitigen Komponenten der Aktorik und die Steuerwagen-seitigen Komponenten der Sensorik über die Bus-basierte Datenverbindung mit der Lokomotive, insbesondere mit dem dortigen Zugsicherungssystem, verbunden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung weist der Steuerwagen eine Führerstands-Ausrüstung auf, die über die Bus-basierte Datenverbindung mit der Lokomotive verbunden ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung weist der Steuerwagen eine Steuerung für Subsysteme in Wagen der Zugkonfiguration auf, wobei diese Steuerung über die Bus-basierte Datenverbindung mit der Lokomotive verbunden ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung sind die Steuerwagen-seitigen oder die Lokomotiven-seitigen Komponenten der Aktorik und der Sensorik mit zugeordneten Komponenten einer Aktorik und einer Sensorik gekoppelt, die Bestandteil einer Schienen-seitigen Zugsicherung sind.
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In einer bevorzugten Weiterbildung sind die Steuerwagen-seitigen Komponenten der Aktorik und der Sensorik über ein Steuerwagen-seitiges Gateway und über die Datenverbindung mit der Lokomotive, insbesondere mit dem dortigen Zugsicherungssystem, verbunden.
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Der Antrieb des Zugkonfiguration erfolgt allein über die Lokomotive.
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Durch die vorliegende Erfindung wird in der betrachteten Zugkonfiguration benötigte Leittechnik und Hardware reduziert.
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Durch die vorliegende Erfindung wird Entwicklungsaufwand und Aufwand an Zulassungen für Hardware und Software eingespart.
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Durch die vorliegende Erfindung werden Entwicklungskosten eingespart.
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Durch die vorliegende Erfindung wird eine einfache Architektur auf Geräte- und Softwareebene erreicht, die entsprechend leicht veränderbar bzw. anpassbar ist.
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Durch die vorliegende Erfindung wird ein einfaches Software-Releasemanagement erreicht. Durch den Wegfall von parallel zu aktualisierenden Software-Komponenten entsteht ein deutlich geringerer Pflegeaufwand und geringere Kosten innerhalb einer Produkt-Plattform.
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Durch die vorliegende Erfindung wird eine Vereinheitlichung der Zugkonfiguration erreicht.
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Durch die vorliegende Erfindung ist ein einheitliches, günstiges Zulassungsverfahren mit einem technisch einfachen Safety-Konzept möglich.
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Durch die vorliegende Erfindung wird eine Platzeinsparung erzielt: durch den Wegfall von bislang benötigten Schaltschränken kann in der Zugkonfiguration eine höhere Sitzplatzanzahl im Steuerwagen und damit eine höhere Fahrgeldeinnahme für den Betreiber erreicht werden.
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Durch die vorliegende Erfindung wird die „Time-To-Market“ Zeit reduziert, eine bessere Kompatibilität von Produkten und ein hoher Kundennutzen erreicht.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Steuerung einer Zugkonfiguration,
- 2 mit Bezug auf 1 eine Prinzipdarstellung einer zugehörigen Leittechnik-Architektur des Steuerwagens,
- 3 die eingangs beschriebene Zugkonfiguration gemäß dem Stand der Technik und
- 4 mit Bezug auf 3 die eingangs beschriebene Prinzipdarstellung der Leittechnik-Architektur des Steuerwagens gemäß dem Stand der Technik.
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1 zeigt eine Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Steuerung einer Zugkonfiguration.
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Die Zugkonfiguration umfasst eine Lokomotive LOK, mehrere Wägen WA und einen Steuerwagen SW, der einen sogenannten Bedienkopf mit einem Führerstand FS3 aufweist.
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Der Steuerwagen SW ist an einem ersten Ende der Zugkonfiguration angeordnet, während an einem dazu gegenüberliegenden zweiten Ende der Zugkonfiguration die Lokomotive LOK angeordnet ist.
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Der Antrieb des Zugkonfiguration erfolgt über die Lokomotive LOK, die zwei Führerstände FS1, FS2 aufweist.
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Die Kontrolle bzw. Steuerung der Fahrt der Zugkonfiguration erfolgt im Rahmen des klassisches „Push-Pull-Konzepts“ entweder über den Führerstand FS1 der Lokomotive oder über den Führerstand FS3 des Steuerwagens SW.
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Wird die Fahrt der Zugkonfiguration über den als ersten Führerstand bezeichneten Führerstand FS1 der Lokomotive LOK kontrolliert bzw. gesteuert, dann wird zu diesem Zweck ein Zugsicherungssystem ZUSI-LOK verwendet, das seitens der Lokomotive LOK vorgesehen bzw. angeordnet ist.
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Das Zugsicherungssystem ZUSI-LOK ist mit Komponenten einer zugeordneten Aktorik AKT-LOK und mit Komponenten einer Sensorik SENS-LOK gekoppelt, die an der Lokomotive LOK schienennah angeordnet sind.
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Wird die Fahrt der Zugkonfiguration über den als zweiten Führerstand bezeichneten Führerstand FS3 des Steuerwagens SW kontrolliert bzw. gesteuert, dann wird zu diesem Zweck auch das Zugsicherungssystem ZUSI-LOK der Lokomotive LOK verwendet.
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Das Zugsicherungssystem ZUSI-LOK ist zu diesem Zweck mit Komponenten einer zugeordneten Aktorik AKT-SW und mit Komponenten einer Sensorik SENS-SW gekoppelt, die am Steuerwagen SW und in der Nähe der befahrenen Schiene angeordnet sind.
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Die vergleichbaren Komponenten AKT-SW und SENS-SW bzw. AKT-LOK und SENS-LOK sind gleich oder ähnlich aufgebaut, zeigen jedoch die gleiche Funktionalität und sind daher doppelt vorhanden. Sie werden jedoch über das nur noch einmal vorhandene Zugsicherungssystem ZUSI-LOK betrieben.
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Der Steuerwagen SW und die Lokomotive LOK kommunizieren zu diesem Zweck über eine Bus-basierte Verbindung miteinander, die beispielhaft als Ethernet-Bus ETH einer Datenverbindung DV dargestellt ist.
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Über den Ethernet-Bus ETH der Datenverbindung DV werden beispielhaft folgende Steuersignale ausgetauscht:
- - Steuersignale vom Führerstand FSA-SW des Steuerwagens SW
- - Steuersignale von und zu den Subsystemen STGSUB-SW des Steuerwagens SW
- - Signale von und zu den Aktoren AKT-SW und Sensoren SENS-SW der Zugsicherungssysteme
- - etc.
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2 zeigt mit Bezug auf 1 eine Prinzipdarstellung einer zugehörigen Leittechnik-Architektur des Steuerwagens SW, die im Aufwand und mit Blick auf 4 deutlich reduziert ist.
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Der Steuerwagen SW weist eine Führerstands-Ausrüstung FSA-SW auf, die beispielsweise folgende Komponenten umfasst: Bedienhebel, Fahr-Brems-Hebel, Führerstands-Displays, autarke Steuereinheiten, etc.
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Der Steuerwagen SW weist eine Steuerung STGSUB-SW für Subsysteme in den Wagen WA auf, beispielsweise eine jeweilige Steuerung für Bremsen, Energieversorgung, etc.
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Die Führerstands-Ausrüstung FSA-SW und die Steuerung STGSUB-SW des Steuerwagens SW sind über die Ethernet-basierte Datenverbindung DV, ETH mit der Lokomotive LOK zum Austausch von Signalen verbunden.
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Steuerwagen-seitig sind die Komponenten der Aktorik AKT-SW und die Komponenten der Sensorik SENS-SW mit zugeordneten Komponenten einer Aktorik AKT-SCH bzw. Komponenten einer Sensorik SENS-SCH gekoppelt, die Bestandteile einer Schienen-seitigen Zugsicherung ZUSI-SCH sind.
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Die Steuerwagen-seitigen Komponenten der Aktorik AKT-SW und der Sensorik SENS-SW sind über ein Steuerwagen-seitiges Gateway GW-SW über die Ethernet-basierte Datenverbindung DV, ETH mit der Lokomotive LOK zum Austausch von Signalen verbunden.
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Zusammenfassend zeigt sich im Vergleich der Figur 3 mit 1 bzw. der Figur 4 mit der 2, dass bei der vorliegenden Erfindung wesentliche Komponenten der Leittechnik und der Zugsicherungsausrüstung im Steuerwagen entfallen.
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Deren Funktion wird von Lokseitig vorhandener Hardware und Software mit übernommen.
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Von der Lokomotive her betrachtet wird der beschriebene zweite Führerstand (also FS3) seitens der Lokomotive als dritter Führerstand technisch angebunden, dessen ursprüngliche Funktionen in der Lokomotive zumindest teilweise integriert sind.
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Im Steuerwagen entfällt die Fahrzeugleittechnik FZLT-SW sowie deren Komponenten:
- - zentrales Steuergerät,
- - Main-Controller,
- - Funkübertragungseinheit,
- - Fahrzeug-lokale Bussysteme,
- - ein oder mehrere Bremssteuergeräte,
- - etc.
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Im Steuerwagen entfällt die dortige Fahrzeugleittechnik FZLT-SW, deren Funktionalität ebenfalls seitens der Lokomotive übernommen wird.
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Der Wire-Train-Bus WTB bzw. andere, genormte Zugbussysteme werden ebenfalls nicht mehr benötigt, weil keine Steuerbefehle mehr zwischen Lokomotive und Steuerwagen ausgetauscht werden.
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Über den Ethernet-basierten Bus ETH der Datenverbindung DV werden Steuersysteme von Subsystemen des Steuerwagens (z.B. des Führerstands, der Energieversorgung, der Bremse) von der Lokomotive aus direkt angesprochen bzw. deren Signale verarbeitet.
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Die Signalübertragung der Aktorik und der Sensorik erfolgt mittels des zentralen Gateways GW-SW, das die entsprechenden Signale über die drahtgebundene Datenverbindung DV mit zugehöriger Hardware der Lokomotive austauscht.
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Die Lokomotive verarbeitet sämtliche Signale aus dem Steuerwagen eigenständig, der aus Sicht der Lokomotiven-Software wie ein dritter Führerstand der Lokomotive behandelt wird.
