DE10336022A1

DE10336022A1 - Verfahren zur flexiblen Zuweisung von Verantwortlichkeiten von Streckenzentralen

Info

Publication number: DE10336022A1
Application number: DE10336022A
Authority: DE
Inventors: Gerald Lukas
Original assignee: Deutsche Bahn AG
Current assignee: DB Netz AG
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2023-08-02
Also published as: EP1510430B1; ATE318745T1; EP1510430A1; DE10336022B4; DE502004000317D1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur flexiblen Zuweisung von Verantwortlichkeiten von Streckenzentralen. Dieses Verfahren wird insbesondere bei Schienenbahnen angewendet, bei denen Fahrzeuge verkehren, die über Funk Informationen und/oder Datenpakete zur Durchführung und Sicherung der Fahrt erhalten und senden. DOLLAR A Die Erfindung stellt ein Verfahren bereit, mit dem bei einem Ausfall, Störung, Wartung und/oder Inbetriebsetzung einer Streckenzentrale eine störungsfreie Durchführung eines Fahrbetriebs von Schienenfahrzeugen gewährleistet wird. Fällt hierbei eine Streckenzentrale teilweise oder vollständig aus, übernimmt sofort mindestens eine andere Streckenzentrale mindestens einen Teil der ausgefallenen Streckenzentrale.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur flexiblen Zuweisung von Verantwortlichkeiten von Streckenzentralen. Dieses Verfahren wird insbesondere bei Schienenbahnen angewendet, bei denen Fahrzeuge verkehren, die über Funk Informationen und/oder Datenpakete zur Durchführung und Sicherung der Fahrt erhalten und senden.
Es ist bekannt, dass im Rahmen der Installation von modernen hochleistungsfähigen Zugsicherungssystemen, insbesondere der Linienzugbeeinflussung (LZB) oder des European Train Control System (ETCS), eine sogenannte Streckenzentrale benötigt wird, die den Fahrbetrieb auf der Strecke regelt und Informationen zur Führung von Zügen und zur Überwachung der Zugfahrten per Funk an die Züge übermittelt.
Ein System, mit dem mit Hilfe einer computergestützten Anlage zukünftig national und vor allem international operierender Schienenverkehr funkgeführt werden soll, ist ETCS. Hierbei bestimmt ein auf einer Strecke verkehrendes Fahrzeug eigenständig seine Position über in der Strecke verlegte Ortungsgeräte, sog. Balisen. Das Fahrzeug übermittelt diese Position sowie weitere Fahrzeugdaten, insbesondere seine Zugnummer, Geschwindigkeit, Zugdaten und Zuglänge, per Funk an eine Streckenzentrale, die den Fahrbetrieb auf der Strecke regelt. Die Streckenzentrale überwacht die Fahrten der durch ETCS geführten Fahrzeuge und ermittelt dazu unter anderem die nächsten Positionen, an denen das Fahrzeug seine Geschwindigkeit ändern muss und teilt diese dem Fahrzeug per Funk mit.
Weiterhin ist als Stand der Technik bekannt, dass Stellwerke, die den Fahrweg von Zügen – insbesondere Weichen und Signale – sichern, aus sogenannten Betriebszentralen zentral gesteuert werden können. Die hierzu erforderlichen Informationen werden dabei zur Betriebszentrale übertragen.
Ebenfalls ist als Stand der Technik bekannt, dass in der Betriebszentrale die Anbindung eines Bedienplatzes an ein Stellwerk in einem gewissen Rahmen, dem sog. Stellbezirk, flexibel umkonfiguriert werden kann. Bei Ausfall, Störung, Wartung und/oder Inbetriebsetzung eines Bedienplatzes kann die Funktionalität vollständig von einem anderen Bedienplatz übernommen werden.
Die Streckenzentrale benötigt Informationen über die von den Zügen zu befahrenden Fahrwegelemente. Gemäß Stand der Technik tauscht dazu die Streckenzentrale Informationen über Fahrwegelemente in dem der Streckenzentrale zugeordneten Bereich mit einem Stellwerk aus. Daher beträgt der einer Streckenzentrale zugeordnete Bereich typischerweise durchschnittlich ca. 40 km Streckenlänge. Dieser Bereich ist dabei bereits bei der Projektierung statisch festgelegt und im Betrieb nicht mehr änderbar. Weiterhin besitzt die Streckenzentrale für diesen Bereich einen Streckenatlas, in dem erforderliche statische Informationen zu möglichen Fahrwegen im zugeordneten Bereich der Streckenzentrale abgelegt sind.
Zusätzlich tauscht eine Streckenzentrale mit denen an den zugeordneten Bereich der Streckenzentralen angrenzenden Streckenzentralen Informationen aus, um eine Zugfahrt unter Führung über die Grenzen zwischen den den Streckenzentralen zugeordneten Bereichen zu ermöglichen. Diese Informationen beinhalten insbesondere Informationen zum für einen Zug bereits eingestellten Fahrweg im Bereich einer oder mehrerer benachbarter Zentralen zu der Zentrale, in der sich der Zug befindet.
Nachteil dieser Lösung ist insbesondere, dass bei Ausfall, Störung, Wartung und/oder Inbetriebsetzung der Streckenzentrale Zugfahrten nur noch mit starken betrieblichen Einschränkungen möglich sind. Unter Führung des jeweiligen Zugsicherungssystems der Streckenzentrale sind Zugfahrten im dieser Streckenzentrale zugeordneten Bereich gar nicht mehr, und unter Führung anderer Zugsicherungssysteme nur noch mit starken betrieblichen Einschränkungen möglich. So muss insbesondere bei Ausfall einer ETCS-Streckenzentrale die Geschwindigkeit der ETCS-geführten Züge auf maximal 40 km/h reduziert werden. Bei LZB-geführten Zügen muss bei Ausfall einer Streckenzentrale auf eine redundant vorhandene punktuelle Zugbeeinflussung (PZB) umgeschaltet werden. Hierbei ist die Geschwindigkeit des Zuges auf maximal 160 km/h begrenzt und aufgrund eines großen Abstandes zwischen den Zugbeeinflussungsanlagen, insbesondere den Lichtsignalen, die Anzahl der Züge auf einer Strecke deutlich reduziert werden, so dass weniger Züge auf der Strecke verkehren können.
Weiterer Nachteil ist, dass Änderungen der Software oder der Projektierung der Streckenzentrale oder andere Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten, die eine zeitweise Außerbetriebnahme der Streckenzentrale bedingen, nur in Sperrpausen und mit ggf. entsprechenden betrieblichen Einschränkungen realisierbar sind.
Eine Anpassung der verfügbaren Leistung der insgesamt zur Verfügung stehenden Streckenzentralen gemäß der momentan erforderten Kapazität ist nicht möglich; sämtliche vorhandenen Kapazitäten müssen jederzeit vollständig betrieben werden, wenn betriebliche Einschränkungen vermieden werden sollen.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem bei einem Ausfall, Störung, Wartung und/oder Inbetriebsetzung einer Streckenzantrale eine störungsfreie Durchführung eines Fahrbetriebs von Schienenfahrzeugen gewährleistet wird.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Hauptanspruches erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Hierbei besitzt eine Streckenzentrale statische Informationen über mögliche Fahrwege nicht nur für den ihr zugeordneten Bereich, sondern zusätzlich für jeweils mindestens einen Teil mindestens einer anderen Streckenzentrale. Ststische Informationen betreffen hierbei insbesondere allgemeine Informationen des Streckenplans, wie Lage und Richtung von Gleisen, Verknüpfungen von Gleisen durch Weichen, Lage von Signalen oder Rückmeldeeinrichtungen. Diese Informationen können permanent vorliegen oder bei Bedarf gesamthaft oder in Teilinformationsblöcken abgerufen bzw. zur Verfügung gestellt werden. Dies ist dabei derartig realisiert, dass bei der Streckenzentrale die benötigten Informationen für den zugeordnete Bereich der mindestens einen anderen Streckenzentrale vollständig ein zweites Mal vorliegen. Da die für einen geographischen Bereich hinterlegten Informationen in jeder Streckenzentrale, in der sie hinterlegt sind, identisch sein müssen, können einmal projektierte Daten für das Hinterlegen in anderen Streckenzentralen weiterverwendet werden.
Fällt somit eine Streckenzentrale teilweise oder vollständig aus, kann sofort mindestens eine andere Streckenzentrale mindestens einen Teil der ausgefallenen Streckenzentrale übernehmen.
Das selbe Verfahren wird auch bereitgestellt, um eine dynamische Anpassung der vorgehaltenen Leistung der ingesamt zur Verfügung stehenden Streckenzentralen an die jeweils erforderliche Kapazität zu ermöglichen.
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass sowohl für Störungsfall oder bei Ausfall einer Streckenzentrale wie auch für Wartungs- und Instandhaltungszwecke betriebliche Einschränkungen vermieden werden und eine Führung und Überwachung von Zügen mit dem Zugsicherungsystem der Streckenzentrale möglich bleibt.
Ein weiterer Vorteil ist, dass aufgrund der vorhandenen Redundanz für die Aufgaben der Streckenzentrale auch bei einer Störung der Verbindung zur Informationsübertragung zwischen der Streckenzentrale und externen Einheiten, z.B. Betriebszentrale oder Stellwerk, der Betrieb auf dem Streckenabschnitt, für den die betroffene Streckenzentrale gewöhnlich zuständig ist, regulär weitergeführt werden kann.
Ein Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens ist auch, dass Einsparungseffekte durch die gezielte Abschaltung von Überkapazitäten mit positiver Auswirkung auf Nutzungsdauer wie auch auf Energieverbrauch und Wartungsaufwand an Streckenzentralen nutzbar gemacht werden.
Ansprüche 2 bis 10 beinhalten vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung aus Anspruch 1.
Nach Anspruch 6 ist der an den dieser Streckenzentrale zugeordneten angrenzenden Bereich benachbarter Streckenzentralen derjenige, für den jeweils zur Hälfte in den benachbarten Streckenzentralen die Informationen ein zweites Mal vorgehalten werden.
Nach Anspruch 10 können Streckenzentralen, in denen die statischen Informationen für mindestens einen Teil des zugeordneten Bereichs einer anderen Streckenzentrale vorliegen, für mindestens genau diesen Teil des zugeordneten Bereiches der anderen Streckenzentrale permanent mit dem entsprechenden Stellwerk die Informationen über Fahrwegelemente tauschen.
Falls nach Anspruch 9 auch die Aufgaben eines Stellwerks von der anderen Streckenzentrale wahrgenommen werden, so kann besagte andere Streckenzentrale für mindestens genau den Teil, für den die statischen Informationen einer anderen Streckenzentrale vorliegen oder abgerufen werden, analog der Schnittstelle der anderen Streckenzentrale Informationen mit den streckenseitigen Einrichtungen austauschen. Dies geschieht vorzugsweise über bereits bestehende Verbindungen zwischen den Streckenzentralen oder der Streckenzentralen zur Betriebszentrale. Alternativ ist eine Verwendung von gesonderten Funk-, Kabel- oder Lichtwellenleitern möglich.
Nach Anspruch 9 übernimmt eine Streckenzentrale Aufgaben von Stellwerken. Dies bedeutet insbesondere, dass keine Stellwerke mehr erforderlich sind, sondern Fahrwegelemente direkte an die Streckenzentrale angekoppelt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen und einer Zeichnung mit einer Figur näher erläutert. Die Figur zeigt in
1 schematisch eine Bahnstrecke mit drei Streckenzentralen.
Ein erstes besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel betrifft die Umschaltung der Aufgaben einer gestörten ETCS Streckenzentrale auf zwei jeweils geografisch benachbarte Streckenzentralen.
1 zeigt schematisch eine Bahnstrecke 4 mit drei Streckenzentralen 1, 2 und 3, deren regulär zugeordneten Streckenbereiche 5, 6 und 7 wie folgt aneinander anschließen: der Bereich 6 von Streckenzentrale 2 schließt direkt an den Bereich 5 von Streckenzentrale 1 an, der Bereich 7 von Streckenzentrale 3 schließt direkt an den Bereich 6 von Streckenzentrale 2 an. 1 zeigt ferner, dass jede Streckenzentrale für jeweils den halben zugeordeten Abschnitt der Nachbarzentralen statische Informationen besitzt und auf die dynamischen Informationen für diesen Bereich zumindest zeitweise Zugriff hat. Dynamische Informationen betreffen hierbei insbesondere Aufenthaltsort und Geschwindigkeit von Zügen sowie Stellung von Weichen und Signalen.
Bei Ausfall oder Störung der Streckenzentrale 2 wird über einen Bediener die Streckenzentrale 2 vom Zugriff auf die dynamischen Informationen für den der Streckenzentrale 2 regulär zugeordneten Bereich ausgeschlossen; dafür wird dieser Zugriff den Streckenzentralen 1 und 3 ermöglicht. Über ein entsprechendes Kommando wird weiterhin den Streckenzentralen 1 und 3 die Zuständigkeit für jeweils denjenigen Abschnitt des regulär der Streckenzentrale 2 zugeordneten Bereiches gegeben, für die sie jetzt über statische und dynamische Informationen verfügen.
Durch den Ausfall der Streckenzentrale 2 werden die Datenfunkverbindungen mit allen Zügen, die zum Zeitpunkt des Ausfalls von Streckenzentrale 2 geführt werden, zwangsläufig abbrechen. Über eine Anrufweiterleitung des Anschlusses der Streckenzentrale 2 werden die Anrufe der Züge zur Streckenzentrale 2, die mit der Intention des Aufbaus einer neuen Datenkommunikationsverbindung erfolgen, auf Streckenzentrale 1 umgeleitet. Abhängig von der Positionsmeldung der Züge weist Streckenzentrale 1 die Züge dann an, Streckenzentrale 3 zu kontaktieren, falls sich die Züge nicht in dem regulär Streckenzentrale 2 zugeordneten Bereich befinden, für den jetzt Streckenzentrale 1 zuständig ist.
Für alle folgenden Züge, die gemäß 1 aus Richtung des Bereichs der Streckenzentrale 1 in Richtung des Bereichs der Streckenzentrale 3 verkehren, wird anstatt des üblichen Überganges zwischen Streckenzentralen von Streckenzentrale 1 nach Streckenzentrale 2 jetzt ein Übergang an einem anderen, durch die neuen Zuständigkeiten definierten Ort, direkt zur Streckenzentrale 3 kom mandiert. Analog verfährt Streckenzentrale 3 für Züge, die in der entgegengesetzten Richtung verkehren.
Somit ist sichergestellt, dass für den gewöhnlich Streckenzentrale 2 zugeordneten Bereich durchgängig eine Führung unter ETCS ermöglicht wird. Abgesehen vom Abbruch der Datenfunkverbindung bei Ausfall der Streckenzentrale 2 ergeben sich demzufolge keine betrieblichen Einschränkungen.
Im zweiten Ausführungsbeispiel wird eine vorzugsweise Lösung zur Umschaltung der Verantwortung von einer Streckenzentrale auf eine andere angegeben, die ebenfalls auf die statischen und dynamischen Informationen des regulären Verantwortungsbereiches der zuerst genannten Streckenzentrale zugreifen kann.
Falls eine ETCS Streckenzentrale gestört ist oder oder beispielsweise aufgrund von Wartungsarbeiten zeitweise ihre Aufgaben nicht wahrnehmen kann oder soll, wird in diesem Fall definiert die Verantwortung für die Führung der Züge und für die Sicherung der Zugfahrten an diejenigen Streckenzentralen übertragen, die jeweils zusätzlich zur regulär zugeordneten Streckenzentrale über die statischen Informationen, und mit der Umschaltung auch über den Zugriff auf die dynamischen Informationen des Stellwerks bzw. den Fahrweg verfügen. Dabei wird gegebenenfalls der Bereich, der regulär nur einer einzigen Streckenzentrale zugeordnet ist, mehreren anderen Streckenzentralen zugeordnet.
Die Übergabe der Verantwortung zwischen den Streckenzentralen erfolgt vorzugsweise nach einem Verfahren, bei dem zunächst die dynamischen Informationen, die von der Streckenzentrale verwaltet werden (z.B. Informationen zu Zügen im Bereich der Streckenzentrale) an die neu zuständige Streckenzentrale übergeben werden. Nach dem Übermitteln aller erforderlichen Informationen an die neu zuständige Streckenzentrale werden weiterhin die externen Kommunikationspartner der Streckenzentrale, soweit erforderlich, über den anstehenden Wechsel informiert. Dies erfolgt vorzugsweise über den Aufbau einer neuen Kommunikaionsverbindung zu den externen Partnern. Zum Abschluß der Vorbereitung der Umschaltung werden alle anstehenden Prozesse, die eine Interaktion mit externen Einheiten durchführen, in einen definierten Zustand gebracht. Nach der Umschaltung der Verantwortung auf die neu zuständige Streckenzentrale übernimmt diese die von der bisher zuständigen Streckenzentrale ausgeführten Aufgaben.
Ein alternativ durchführbares Verfahren stellt sicher, dass die Aufgaben auch dann von der neu zuständigen Streckenzentrale übernommen werden können, wenn die bisher zuständige Streckenzentrale eine geordnete Übergabe nicht mehr automatisiert durchführen kann (z.B. bei Störung der Informationsverbindung, Störung der Streckenzentrale, etc).
Sobald die Störung oder der Ausfall oder die Abschaltung der Streckenzentrale behoben oder die Wartungsarbeiten beendet sind, wird die Verantwortung für die Führung der Züge und die Sicherung der Zugfahrten definiert wieder derjenigen Streckenzentrale übertragen, die regulär dem entsprechenden Bereich zugeordnet ist. Das Verfahren hierzu entspricht vorzugsweise ebenfalls dem zuvor beschriebenen.

1: Streckenzentrale 1
2: Streckenzentrale 2
3: Streckenzentrale 3
4: Bahnstrecke
5: Streckenabschnitt regulär Streckenzentrale 1 zugeordnet
6: Streckenabschnitt regulär Streckenzentrale 2 zugeordnet
7: Streckenabschnitt regulär Streckenzentrale 3 zugeordnet
8: statische Informationen vorhanden und Abgriff dynamischer Informationen
: möglich für Streckenzentrale 2
9: statische Informationen vorhanden und Abgriff dynamischer Informationen
: möglich für Streckenzentrale 1
10: statische Informationen vorhanden und Abgriff dynamischer Informationen
: möglich für Streckenzentrale 3

Claims

Verfahren zum störungsfreien Durchführen eines Fahrbetriebs von Schienenfahrzeugen, der durch mehrere Streckenzentralen geregelt wird, bei teilweisen oder vollständigen Verlust der Funktionsfähigkeit einer Streckenzentrale dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine andere Streckenzentrale mindestens einen Teil der Funktion der teilweisen bzw. nicht funktionsfähigen Streckenzentrale übernimmt, wobei – benötigte statische Informationen für den zugeordneten Bereich der teilweise bzw. nicht funktionsfähigen Streckenzentrale vollständig ein zweites Mal in der mindestens einen anderen Streckenzentralen vorliegen, – die teilweise bzw. nicht funktionsfähige Streckenzentrale vom Zugriff auf die dynamischen Informationen für ihren regulär zugeordneten und teilweise bzw. nicht funktionsfähigen Bereich ausgeschlossen wird, – der mindestens einen anderen Streckenzentrale die Zuständigkeit für jeweils denjenigen Abschnitt des Bereiches gegeben wird, der regulär der teilweise bzw. nicht funktionsfähigen Streckenzentrale zugeordnet ist und zu dem die mindestens eine andere Streckenzentrale jetzt über statische und dynamische Informationen verfügt, – eine Kommunikation mit den in dem zugeordneten Bereich verkehrenden Zügen nur noch von der mindestens einen anderen Streckenzentrale durchgeführt wird.
Verfahren zum störungsfreien Durchführen eines Fahrbetriebs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung auf mindestens eine andere Streckenzentrale definiert durch einen Bediener vorgenommen wird.
Verfahren zum störungsfreien Durchführen eines Fahrbetriebs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung auf mindestens eine andere Streckenzentrale automatisch von einem Diagnosesystem, das die Funktion jeder einzelnen Streckenzentrale überwacht, vorgenommen wird.
Verfahren zum störungsfreien Durchführen eines Fahrbetriebs nach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beteiligten Streckenzentralen gegenseitig überwachen und eine Umschaltung auf mindestens eine andere Streckenzentrale vorgenommen wird sobald der teilweise oder vollständige Verlust der Funktionsfähigkeit einer Streckenzentrale durch eine andere Streckenzentrale festgestellt wird.
Verfahren zum störungsfreien Durchführen eines Fahrbetriebs nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung auf mindestens eine andere Streckenzentrale manuell vorgenommen wird und zwar ohne direkten Informationsaustausch zwischen bisher zuständiger und neu zuständiger Streckenzentrale.
Verfahren zum störungsfreien Durchführen eines Fahrbetriebs nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Funktion der teilweise bzw. nicht funktionsfähigen Streckenzentrale von mindestens einer benachbarten Streckenzentrale übernommen wird.
Verfahren zum störungsfreien Durchführen eines Fahrbetriebs nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine existierende Kopplung zwischen Streckenzentralen zur Übertragung der Informationen des zugeordneten Bereiches der teilweise bzw. nicht funktionsfähigen Streckenzentrale genutzt wird.
Verfahren zum störungsfreien Durchführen eines Fahrbetriebs nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass existierende Kopplungen zwischen Stellwerken und einer Betriebszentrale zur Übertragung der Informationen des zugeordneten Bereiches der teilweise bzw. nicht funktionsfähigen Streckenzentrale genutzt wird.
Verfahren zum störungsfreien Durchführen eines Fahrbetriebs nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Streckenzentrale Aufgaben von Stellwerken übernimmt.
Verfahren zum störungsfreien Durchführen eines Fahrbetriebs nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Streckenzentralen permanent und / oder parallel Zugriff auf die dynamischen Informationen für den Bereich haben, für den die Streckenzentralen auch statische Informationen besitzen.
Verfahren zum störungsfreien Durchführen eines Fahrbetriebs nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Streckenzentrale, die zumindest einen Teil der Funktion der teilweise bzw. nicht funktionsfähigen Streckenzentrale übernimmt, auch die für diesen Bereich benötigten statischen Informationen mit Übernahme der Verantwortung oder jeweils bei Erfordernis für die Ausführung einer Funktion von einer Datenquelle abruft.
Verfahren zum störungsfreien Durchführen eines Fahrbetriebs nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Streckenzentrale zentral vorgehalten wird, die nur als Rückfallebene zur Verfügung steht und auf die ggf. auch kurzfristig die benötigten statischen Informationen einer anderen Streckenzentrale aufgespielt werden.