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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Zugverband mit Lokomotive und insbesondere ein Bordkommunikationssystem für einen Zugverband mit Lokomotive.
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Hintergrund
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Da Sicherheitsfragen im Zusammenhang mit Schienensystemen immer mehr auf öffentliches Interesse stoßen, ist ein Bedarf nach der Implementierung eines automatisierten Steuersystems entstanden, wie etwa der ”positiven Zugsteuerung” (positive train control, PTC), die automatisierte Systeme und Prozesse zur Steuerung eines Zuges integriert. Die Systeme umfassen Bordausrüstung, die zur Datenkommunikation mit nicht an Bord befindlicher Ausrüstung in der Lage ist. Die Bordausrüstung umfasst im Allgemeinen einen Zugverwaltungscomputer (TMC), der dazu ausgebildet ist, die Steuerung über den Zug auszuüben und mit der nicht an Bord befindlichen Ausrüstung über ein Funkgerät zu kommunizieren. Das Funkgerät empfängt und überträgt Nachrichten von nicht an Bord befindlicher Ausrüstung an den TMC. Das Funkgerät empfängt und überträgt Nachrichten von dem TMC an nicht an Bord befindliche Ausrüstung. Auf diese Weise kann eine automatisierte Fernverwaltung eines Schienensystems möglich sein.
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Während verschiedene drahtlose Kommunikationstechnologien die Kommunikation zwischen nicht an Bord befindlicher Ausrüstung und dem Bordfunkgerät erleichtern können, kann die mobile und ständig wechselnde Umgebung des Zuges die Verwendung drahtloser Kommunikationen unzuverlässig machen. Ist die drahtlose Kommunikation nicht zuverlässig genug, kann das automatisierte Steuersystem nicht effizient implementiert werden. Des Weiteren ist man auch wesentlich davon abhängig, dass jedes Funkgerät richtig funktioniert. Fällt ein Funkgerät aus, kann das automatisierte Steuersystem auf Grund des Risikos, dass Nachrichten nicht zugestellt werden, nicht betrieben werden. Außerdem können mögliche Lösungen, die Modifikationen an bestehenden Zugkomponenten (z. B. TMC und/oder Funkgeräte) erfordern, kostspielig und/oder schwierig zu implementieren sein.
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Ein System, das eine PTC implementiert, ist in der veröffentlichten US-Patentanmeldung 2012/0123617 an Noffsinger et al. (”die '617-er Veröffentlichung”) beschrieben. Das PTC-System der '617-er Veröffentlichung umfasst Computersysteme auf mehreren Schienenfahrzeugen, die miteinander über mehr als einen Pfad kommunizieren können. Die Kommunikation kann über ein drahtloses Netzwerk erfolgen, das durch eine Streckeneinrichtung bereitgestellt wird. Insbesondere dann, wenn keine direkte Funkverbindung zwischen ersten und zweiten Schienenfahrzeugen verfügbar ist, kann eine Datenkommunikation zwischen den ersten und zweiten Schienenfahrzeugen über das durch die Streckeneinrichtung bereitgestellte drahtlose Netzwerk gesendet werden.
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Während das in der '617-er Veröffentlichung beschriebene Kommunikationssystem neue Kommunikationspfade schaffen kann, kann es denselben Nachteilen unterliegen, die mit drahtloser Kommunikation verbunden sind, was Unzuverlässigkeit oder erhöhte Bandbreitennutzung umfasst. Das in der '617-er Veröffentlichung beschriebene System kann die Abhängigkeit von der Funkkommunikation erhöhen, was problematisch bleibt, wenn das Funkgerät ausfällt. Des Weiteren kann die Implementierung des beschriebenen Systems Modifikationen an bestehenden Computersystemen sowie die Installation neuer Streckeneinrichtungen erfordern, um die Kommunikation über den drahtlosen Streckenpfad zu ermöglichen, was die Kosten und die Komplexität erhöht.
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Einige nicht an Bord befindliche Kommunikationssysteme können die Zuverlässigkeit behandeln, indem sie die Datenweiterleitung zwischen verschiedenen Streckenausrüstungsmodulen einsetzen. Zum Beispiel können einige nicht an Bord befindliche Ausrüstungsmodule dazu ausgebildet sein, eingehende und ausgehende Kommunikationen miteinander zu teilen. Während diese Streckensysteme einige Probleme nicht an Bord befindlicher Ausrüstung behandeln können, verbessern sie nicht die Zuverlässigkeit von Bordkommunikationssystemen.
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Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme und/oder andere Probleme im Stand der Technik zu überwinden.
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Zusammenfassung
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In einem Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Bordkommunikationssystem für einen Zugverband mit Lokomotive. Das Kommunikationssystem kann ein erstes Lokomotiv-Kommunikations-Teilsystem umfassen, das in einer ersten Lokomotive angeordnet ist und ein erstes Funkgerät und eine erste Nachrichteneinheit in Kommunikationsverbindung mit dem ersten Funkgerät umfassen kann. Das Kommunikationssystem kann auch ein zweites Lokomotiv-Kommunikations-Teilsystem umfassen, das ein zweites Funkgerät und eine zweite Nachrichteneinheit in Kommunikationsverbindung mit dem zweiten Funkgerät und der ersten Nachrichteneinheit umfassen kann. Die zweite Nachrichteneinheit kann dazu ausgebildet sein, eine Datenkommunikation von dem zweiten Funkgerät zu empfangen und die Datenkommunikation an die erste Nachrichteneinheit zu senden. Die erste Nachrichteneinheit kann dazu ausgebildet sein, die Datenkommunikation von der zweiten Nachrichteneinheit zu empfangen und eine Kopie der Datenkommunikation von dem ersten Funkgerät zu empfangen. Die erste Nachrichteneinheit kann des Weiteren dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, dass die Datenkommunikation und die Kopie der Datenkommunikation Duplikate voneinander sind, und auf der Grundlage der Bestimmung entweder die Datenkommunikation oder die Kopie der Datenkommunikation an ein Lokomotiv-Bordsteuersystem senden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Verwaltung der Datenkommunikation in einem Zugverband mit Lokomotive. Das Verfahren kann das Empfangen einer Datenkommunikation an einem ersten Funkgerät in einer ersten Lokomotive, und das Senden der Datenkommunikation durch das erste Funkgerät an eine erste Nachrichteneinheit in der ersten Lokomotive umfassen. Das Verfahren kann auch das Empfangen einer Kopie der Datenkommunikation an einem zweiten Funkgerät in einer zweiten Lokomotive sowie das Senden der Kopie der Datenkommunikation durch das zweite Funkgerät an eine zweite Nachrichteneinheit in der zweiten Lokomotive umfassen. Das Verfahren kann zusätzlich das Senden der Kopie der Datenkommunikation von der zweiten Nachrichteneinheit in der zweiten Lokomotive an die erste Nachrichteneinheit in der ersten Lokomotive umfassen.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein weiteres Verfahren zur Verwaltung der Datenkommunikation in einem Zugverband mit Lokomotive. Das Verfahren kann das Empfangen einer Datenkommunikation an einer ersten Nachrichteneinheit in einer ersten Lokomotive umfassen. Das Verfahren kann auch umfassen: das Senden von Funktionszustandsinformationen von einem ersten Funkgerät in der ersten Lokomotive und einem zweiten Funkgerät in einer zweiten Lokomotive an die erste Nachrichteneinheit, sowie das Bestimmen aus den Funktionszustandsinformationen, welches von erstem Funkgerät und zweitem Funkgerät zur Übertragung der Datenkommunikation geeignet ist. Das Verfahren kann zusätzlich das Senden der Datenkommunikation entweder an das erste erste Funkgerät oder an das zweite Funkgerät auf der Grundlage der Bestimmung umfassen, wobei das Senden der Datenkommunikation an das zweite Funkgerät das Senden der Datenkommunikation durch eine zweite Nachrichteneinheit in der zweiten Lokomotive umfasst.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 stellt einen beispielhaften Zugverband mit Lokomotive dar, der eine beispielhafte Ausführungsform eines Kommunikationssystems umfasst;
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2 stellt ein Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens dar, das eine Empfangs-Effizienz-Anwendung implementiert; und
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3 stellt ein Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens dar, das eine Übertragungs-Effizienz-Anwendung implementiert.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht schematisch ein beispielhaftes Kommunikationssystem, das in einem Schienenfahrzeugverband 10 implementiert werden kann (z. B. in einem Zug). Der Schienenfahrzeugverband 10 kann eine Vielzahl von Lokomotiven umfassen, die miteinander gekoppelt sind, wie etwa die Lokomotiven 12, 14 und 16. Jede der Lokomotiven 12, 14, 16 kann Leistung bereitstellen, um den Schienenfahrzeugverband 10 entlang eines Gleises 18 vorzutreiben. Zum Beispiel kann jede Lokomotive 12, 14, 16 einen Dieselmotor umfassen, der Leistung an Traktionseinrichtungen bereitstellt, die auf den Schienen des Gleises 18 angeordnet sind. Der Schienenfahrzeugverband 10 kann auch einen oder mehrere Waggons, etwa Fracht- oder Passagierwaggons (nicht dargestellt) umfassen, die mit der Lokomotive 12, 14 und/oder 16 gekoppelt sind. Während drei Lokomotiven 12, 14, 16 abgebildet sind, wird in Betracht gezogen, dass der Schienenfahrzeugverband 10 eine beliebige Anzahl von Lokomotiven und eine beliebige Anzahl von Waggons, die an oder zwischen die Lokomotiven 12, 14, 16 gekoppelt sind, umfassen kann, abhängig von den besonderen Anforderungen des Schienenfahrzeugverbands 10.
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Die Lokomotive 12 kann ein oder mehrere Lokomotiv-Steuersysteme umfassen, die dazu ausgebildet sind, Komponenten der Lokomotive 12 elektronisch zu steuern. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Lokomotiv-Steuersysteme ein Zugverwaltungscomputer (TMC) 20 sein. Der TMC 20 kann dazu ausgebildet sein, einen Motor, der die Lokomotive 12 mit Leistung versorgt, über ein Steuergerät 22 elektronisch zu steuern. Zum Beispiel kann der TMC 20 eingehende Anweisungen empfangen, um den Motor mit einer bestimmten Drehzahl für eine ausgewählte Zeitperiode zu betreiben, und die Anweisungen mit dem Steuergerät 22 ausführen. Der TMC 20 kann zur Interaktion mit Bedienern des Zugfahrzeugverbands 10 auch Informationen an bzw. von einer Bedieneranzeige 24 senden bzw. empfangen (z. B. Motordaten, Betriebsanweisungen, Notfallmeldungen etc.). Darüber hinaus kann der TMC 20 ausgehende Daten (z. B. Motordrehzahl- oder andere Leistungsparameter) erzeugen, die an andere Verwaltungsausrüstung getrennt von dem TMC 20 gesendet werden soll. Der TMC 20 kann des Weiteren eine GPS-Vorrichtung (nicht dargestellt) umfassen und/oder damit kommunizieren, die Positionsinformationen über den Schienenfahrzeugverband 10 erzeugt, die nützlich für die Verwaltung des Schienensystemverkehrs sein können. Jede Lokomotive 14, 16 kann jeweils in ähnlicher Weise durch einen zugehörigen TMC 26, 28 gesteuert werden. Während hierin die TMCs 20, 26, 28 beschrieben sind, können auch andere Lokomotiv-Bordsteuersysteme (z. B. Notfallsysteme, Infotainmentsysteme, Beleuchtungssysteme, etc.) mit dem offenbarten Kommunikationssystem eingesetzt werden.
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Das Steuergerät 22 kann eine oder mehrere Berechnungseinrichtungen wie etwa einen oder mehrere Mikroprozessoren umfassen. Zum Beispiel kann das Steuergerät 22 einen Universalmikroprozessor umfassen, der in der Lage ist, zahlreiche Maschinen- oder Motorfunktionen zu steuern. Das Steuergerät 22 kann auch alle Komponenten umfassen, die erforderlich sind, um eine Anwendung auszuführen, beispielsweise etwa einen computerlesbaren Speicher, eine Sekundärspeichervorrichtung, und einen Prozessor, wie etwa eine zentrale Recheneinheit oder beliebige andere bekannte Mittel. Verschiedene andere bekannte Schaltungen können dem Steuergerät 22 zugeordnet sein, was Leistungsversorgungs- und andere geeignete Schaltungen umfasst.
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Wie des Weiteren in 1 abgebildet ist, kann der Schienenfahrzeugverband 10 Komponenten eines automatisierten Steuersystems 30 umfassen. In einem Beispiel kann das automatisierte Steuersystem 30 ein PTC-System oder ein beliebiges anderes Zugsteuersystem implementieren. Das automatisierte Steuersystem 30 kann ein Infrastruktur-Steuersystem darstellen, das dazu ausgebildet ist, eine automatisierte Steuerung von Schienenfahrzeugen und Schienenfahrzeugverbänden innerhalb seines Bereich bereitzustellen. Zum Beispiel kann das automatisierte Steuersystem 30 angeordnet sein, um den gesamten Schienenverkehr innerhalb eines angegebenen Bereichs zu überwachen und Anweisungen zur Koordination der Steuerung jedes Schienenfahrzeugverbandes innerhalb des Bereichs zu senden und empfangen, um eine sichere und effiziente Schienenfahrzeugnavigation sicherstellen zu helfen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das automatisierte Steuersystem 30 Bordausrüstung 32 und nicht an Bord befindliche Ausrüstung 34 umfassen. Die Bordausrüstung 32 kann die Komponenten jedes TMC 20, 26, 28 zusammen mit jeweils damit verbundenen Funkgeräten 36, 38, 40 für die Kommunikation der Bordausrüstung mit der nicht an Bord befindliche Ausrüstung umfassen.
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Die nicht an Bord befindliche Ausrüstung 34 kann zum Beispiel Streckenausrüstung 42 und eine Leitstelle 44 umfassen. Die Streckenausrüstung 42 kann verschiedene entlang der Gleise vorgesehene Mechanismen umfassen, die Informationen betreffend den lokalen Schienenfahrzeugbetrieb koordinieren und verwalten. Zum Beispiel kann die Streckenausrüstung 42 Weichen, Geschwindigkeitsbeschränkungssignale, Haltesignale und andere Verkehrssteuerungseinrichtungen umfassen. Die Leitstelle 44 kann ein oder mehrere entfernte Systeme umfassen, die dazu ausgebildet sind, Daten in Bezug auf den Betrieb des automatisierten Steuersystems 30 zu empfangen und bereitzustellen.
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Die nicht an Bord befindliche Ausrüstung 34 des automatisierten Steuersystems 30 kann mit dem TMC 20 über ein elektronisch verbundendes Funkgerät 36 kommunizieren. Das Funkgerät 36 kann eine Empfangsvorrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, Datenkommunikationen von der Streckenausrüstung 42 und/oder der Leitstelle 44 zu empfangen und die Nachrichten an den TMC 20 weiterzuleiten. Das Funkgerät 36 kann auch eine Übertragungseinrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, Datenkommunikationen von dem TMC 20 an die Streckenausrüstung 42 und/oder die Leitstelle 44 weiterzuleiten. Der Empfang und die Übertragung von Daten kann durch dieselbe Vorrichtung wie etwa ein Antenne erfolgen. In der beispielhaften offenbarten Ausführungsform kann die Datenkommunikation innerhalb und zwischen der Bordausrüstung 32 und nicht an Bord befindlicher Ausrüstung Nachrichten umfassen, die zur Implementierung des automatisierten Steuersystems 30 verwendet werden. Beispiele für Nachrichten, die durch das Funkgerät 36 weitergeleitet werden, können Fahrtfreigaben, Geschwindigkeitsbeschränkungen, Bedieneranweisungen etc. umfassen. Die Funkgeräte 38, 40 können mit einem jeweiligen TMC 26, 28 verbunden sein, um die Kommunikation der Lokomotiven 14, 16 auf ähnliche Weise zu verwalten.
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In dem beispielhaften offenbarten automatisierten Steuersystem 30 kann der TMC 20 verbunden sein, um Nachrichten mit dem Funkgerät 36 über ein lokales Netzwerk 46 zu kommunizieren. Das lokale Netzwerk 46 kann dabei ”lokal” nur für die Lokomotive 12 sein (d. h., nur Bordausrüstung der Lokomotive 12 kann sich mit dem lokalen Netzwerk 46 verbinden). Das lokale Netzwerk 46 kann ein oder mehrere drahtgebundene und/oder drahtlose Netzwerke umfassen, die verwendet werden, um die Kommunikation zwischen einer Ein-/Ausgabevorrichtung 48 des TMC 20 und einer Ein-/Ausgabevorrichtung 50 des Funkgeräts 36 zu erleichtern. Auf diese Weise können zwischen dem TMC 20 und dem Funkgerät 36 gesendete Daten durch das lokale Netzwerk 46 übermittelt werden. Zum Beispiel können der TMC 20 und das Funkgerät 36 die Nachrichtenübermittlung nach den ITC-Standards EMP Class C und Class D einsetzen. Jede Lokomotive 14, 16 kann ein lokales Netzwerk 52, 54 umfassen, mit dem jeder TMC 26, 28 und jedes Funkgerät 38, 40 jeweils verbunden sind. Es sollte klar sein, dass die lokalen Netzwerke 52, 54 in ähnlicher Weise wie das lokale Netzwerk 46 angeordnet sein können.
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Die Lokomotive 12 kann auch eine Nachrichteneinheit 56 in Kommunikation mit dem TMC 20 und dem Funkgerät 36 umfassen. Die Nachrichteneinheit 56 kann als Teil der Bordausrüstung 32 verbunden sein, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass Nachrichten (z. B. an den oder von dem TMC 20 gesendete Nachrichten) an den vorgesehenen Empfänger übermittelt werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Nachrichteneinheit 56 eine oder mehrere elektronische Einrichtungen umfassen, die über das lokale Netzwerk 46 in Kommunikationsverbindung mit dem TMC 20 und dem Funkgerät 36 stehen. Die Nachrichteneinheit 56 kann einen oder mehrere Komponenten umfassen, die zur Ausführung einer Anwendung erforderlich sind, beispielsweise etwa einen computerlesbaren Speicher, eine sekundäre Speichereinrichtung und einen Computerprozessor, wie etwa eine zentrale Recheneinheit oder ein beliebiges anderes bekanntes Mittel, das der Nachrichteneinheit 56 ermöglichen kann, Betriebsvorgänge auszuführen, die mit den hierin erörterten Ausführungsformen in Übereinstimmung sind. In anderen Ausführungsformen kann die Nachrichteneinheit 56 ein Programm oder eine Anwendung sein, die auf Komponenten entweder des TMC 20 oder des Funkgeräts 36 installiert und dazu ausgebildet ist, von diesen ausgeführt zu werden, um Betriebsvorgänge auszuführen, die mit den hierin erörterten Ausführungsformen in Übereinstimmung sind. Die Nachrichteneinheiten 58, 60 können in ähnlicher Weise in Bezug auf jeden TMC 26, 28 und jedes Funkgerät 38, 40 ausgebildet und angeordnet sein.
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Wie in 1 abgebildet können die Nachrichteneinheiten 56, 58, 60 elektronisch über ein zugverbandinternes Netzwerk 62 miteinander verbunden sein. Das zugverbandinterne Netzwerk 62 kann eine drahtgebundene (z. B. Ethernet) Verbindung zwischen Ein-/Ausgabevorrichtungen sein, die jeder Nachrichteneinheit 56, 58, 60 zugeordnet sind. In anderen Ausführungsformen kann das zugverbandinterne Netzwerk 62 ein drahtloses Netzwerk sein, mit dem sich jede Nachrichteneinheit 56, 58, 60 verbinden kann. Die Nachrichteneinheiten 56, 58, 60 können miteinander durch das zugverbandinterne Netzwerk 62 kommunizieren, um zum Beispiel Daten zwischen den Lokomotiven 12, 14, 16 zu teilen. Auf diese Weise kann jeder TMC 20, 26, 28 und jedes Funkgerät 36, 38, 40 mit den jeweils anderen über einen Pfad in Kommunikationsverbindung stehen, der durch eine oder mehrere der Nachrichteneinheiten 56, 58, 60 und das zugverbandinterne Netzwerk 62 geschaffen wird.
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In der beispielhaften offenbarten Ausführungsform können die Nachrichteneinheit 56, der TMC 20 und das Funkgerät 36 so ausgebildet sein, dass die Nachrichteneinheit 56 Daten empfängt und/oder interpretiert, die von dem TMC 20 und dem Funkgerät 36 gesendet wurden. Die Art, wie die Nachrichteneinheit 56 Daten erfasst, kann von der bestimmten Verbindung und der Netzwerkanordnung der Lokomotive 12 abhängen. In der beispielhaften offenbarten Anordnung, die in 1 abgebildet ist, können der TMC 20 und das Funkgerät 36 Daten an das lokale Netzwerk 46 senden, mit dem die Nachrichteneinheit 56 verbunden sein kann. In einer Ausführungsform kann die Nachrichteneinheit 56 dazu ausgebildet sein, Daten zu empfangen, die für sie bestimmt sind. Zum Beispiel kann der TMC 20 und/oder das Funkgerät 36 Daten über das Netzwerk 46 direkt an die Ein-/Ausgabevorrichtung senden, die der Nachrichteneinheit 56 zugeordnet ist. In einer weiteren Ausführungsform können TMC 20, Funkgerät 36 und Nachrichteneinheit 56 so ausgebildet sein, dass die Nachrichteneinheit 56 Daten, die über das Netzwerk 46 entweder von dem TMC 20 oder dem Funkgerät 36 gesendet werden und für den oder das jeweils andere von TMC 20 und Funkgerät 36 bestimmt sind, abfängt. Zum Beispiel kann die Nachrichteneinheit 56 dazu ausgebildet sein, dem TMC 20 gegenüber als Funkgerät 36 zu erscheinen. In ähnlicher Weise kann die Nachrichteneinheit 56 dazu ausgebildet sein, dem Funkgerät 36 gegenüber als TMC 20 zu erscheinen. Dies kann zum Beispiel erreicht werden, indem die IP-Adresseinstellungn des TMC 20 und des Funkgeräts 36 geändert werden, oder durch Verwendung elektronischer Schalter. Auf diese Weise kann die Nachrichteneinheit 56 ohne wesentliche Modifikationen des TMC 20 und des Funkgeräts 36 als Gateway zwischen TMC 20 und Funkgerät 36 dienen. Die Nachrichteneinheiten 58, 60 können in ähnlicher Weise in Bezug auf die TMCs 26, 28 und die Funkgeräte 38, 40 angeordnet sein.
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Der Inhalt der von den Nachrichteneinheiten 56, 58, 60 empfangenen Daten kann in Abhängigkeit von der gewünschten Funktion der Nachrichteneinheiten 56, 58, 60 variieren. In einem Beispiel können die von der Nachrichteneinheit 56, 58, 60 empfangenen Daten Informationen umfassen, die den Funktionszustand eines bestimmten Teils der Bordausrüstung 32 betreffen. Zum Beispiel kann die Nachrichteneinheit 56 dazu ausgebildet sein, den Zustand des Funkgeräts 36 zu überwachen, um zu bestimmen, ob das Funkgerät 36 korrekt arbeitet, mit der Möglichkeit, mit anderer Ausrüstung je nach Bedarf zu kommunizieren. Die Informationen können Funktionszustandsberichte umfassen, die von dem Funkgerät 36 erzeugt und übermittelt werden, und/oder Betriebsstatistiken, die durch die Nachrichteneinheit 56 geführt und ausgewertet werden. In einem weiteren Beispiel können die Daten Nachrichten einschließen, wie etwa jene, die von dem TMC 20 gesendet und zur Übermittlung an nicht an Bord befindliche Ausrüstung 34 über das Funkgerät 36 bestimmt sind, und jene, die an den TMC 20 weitergeleitet werden sollen, nachdem sie durch das Funkgerät 36 von nicht an Bord befindlicher Ausrüstung 34 empfangen wurden. Die Nachrichten können von der Nachrichteneinheit 56 abgefangen und ausgewertet werden, bevor sie weiter an den TMC 20 oder das Funkgerät 36 gesendet werden.
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Die beispielhafte offenbarte Anordnung der Bordausrüstung 32 kann Diversität und Effizienz von Datenfunktionen innerhalb des Schienenfahrzeugverbands 10 ermöglichen. Auf diese Weise kann das automatisierte Steuersystem 30 mehrere Verfahren umfassen, die als Effizienzprotokoll dienen können, das die Wahrscheinlichkeit dafür erhöht, dass das automatisierte Steuersystem 30 richtig funktioniert; dafür werden im Folgenden mehrere beispielhafte Verfahren beschrieben.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die beispielhaften offenbarten Systeme und Verfahren können für eine erhöhte Zuverlässigkeit von automatisierten Kommunikationssystemen, wie etwa des automatisierten Steuersystems 30, sorgen. Die Einbeziehung der Nachrichteneinheiten 56, 58, 60 kann Reservepfade zur Erhöhung der Wahrscheinlichkeit bereitstellen, dass Nachrichten korrekt zugestellt werden. Die 2 und 3 bilden verschiedene Verfahren ab, die von den Nachrichteneinheiten 56, 58, 60 auf diese Weise verwendet werden können.
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2 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 200, durch welches die Nachrichteneinheiten 56, 58, 60 in einer Empfangs-Effizienz-Anwendung verwendet werden können. In einem Beispiel kann die Empfangs-Effizienz-Anwendung die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass eine Datenkommunikation, wie etwa eine eingehende Nachricht, die von einer Komponente der nicht an Bord befindlichen Ausrüstung 34 (z. B. der Leitstelle 44) gesendet wurde, und die von einer Komponente der Bordausrüstung 32 (z. B. dem TMC 20) empfangen werden soll, erfolgreich übermittelt wird. Das Verfahren 200 kann den Schritt 201 umfassen, in dem eine eingehende, für den TMC 20 bestimmte (z. B. an ihn adressierte) Nachricht von jedem Funkgerät 36, 38, 40 empfangen wird. Zum Beispiel können mehrere Kopien einer eingehenden Nachricht, die ihren Ursprung an der Leitstelle 44 hat, auf drahtlosem Wege an den Schienenfahrzeugverband 10 gesendet und von jedem Funkgerät 36, 38, 40 empfangen werden. Die eingehende Nachricht kann an jedes Funkgerät 36, 38, 40 gesendet werden, auch dann, wenn sie Steueranweisungen enthält, die nur für den TMC 20 der Lokomotive 12 bestimmt sind.
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War der Empfang erfolgreich, kann in Schritt 202 das Funkgerät 36 seine Kopie der eingehenden Nachricht an die Nachrichteneinheit 56 weiterleiten. In ähnlicher Weise kann jedes Funkgerät 38, 40 der Lokomotiven 14, 16, wenn der Empfang erfolgreich war, in Schritt 203 jeweils seine Kopie der eingehenden Nachricht an die Nachrichteneinheiten 58, 60 weiterleiten. Zum Beispiel kann das Funkgerät 38 seine Kopie der eingehenden Nachricht an das lokale Netzwerk 52 senden, wo es durch die Nachrichteneinheit 58 abgefangen wird. In Schritt 204 können die Nachrichteneinheiten 58, 60 ihre Kopien der eingehenden Nachricht über das zugverbandinterne Netzwerk 62 an die Nachrichteneinheit 56 weiterleiten. Sind mehrere Kommunikationen erfolgreich, kann die Nachrichteneinheit 56 Duplikate derselben eingehenden Nachricht empfangen. In Schritt 205 kann die Nachrichteneinheit 56 die Duplikate der eingehenden Nachricht verwerfen und nur eine einzelne Kopie der eingehenden Nachricht behalten. In Schritt 206 kann die Nachrichteneinheit 56 die verbleibende Kopie der eingehenden Nachricht an den TMC 20 zur Verarbeitung weiterleiten.
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Die in Verfahren 200 beschriebene Empfangs-Effizienz-Anwendung kann einen Satz von diversen Empfängern schaffen, durch die der TMC 20 (oder ein anderer vorgesehener Empfänger) schließlich eine Datenkommunikation erhalten kann. Zum Beispiel kann die Verwendung des Verfahrens 200 die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass der TMC 20 eine Nachricht empfangen wird, verglichen mit einem System, in dem das Funkgerät 36 der einzige Empfänger ist, an den die Nachricht gesendet wird. Fällt das Funkgerät 36 aus, kann es nicht in der Lage sein, Nachrichten zu empfangen oder an den TMC 20 weiterzuleiten. Der TMC 20 kann jedoch trotzdem die Nachricht empfangen, wenn eines der anderen Funkgeräte 38, 40 die Nachricht erfolgreich empfängt, da die Nachricht durch eine Kombination aus den Nachrichteneinheiten 56, 58 und/oder 60 und dem zugverbandinternen Netzwerk 62 an den TMC 20 weitergeleitet werden kann.
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3 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 300, durch welches die Nachrichteneinheiten 56, 58, 60 in einer Übertragungs-Effizienz-Anwendung verwendet werden können. In einem Beispiel kann die Übertragungs-Effizienz-Anwendung die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass eine Datenkommunikation, wie etwa eine ausgehende Nachricht, die von einer Komponente der Bordausrüstung 32 (z. B. dem TMC 20) gesendet wurde, und die von einer Komponente der nicht an Bord befindlichen Ausrüstung 34 (z. B. der Leitstelle 44) empfangen werden soll, erfolgreich übermittelt wird. Das Verfahren 300 kann den Schritt 301 umfassen, in dem der TMC 20 eine Datenkommunikation an die Nachrichteneinheit 56 für die letztendliche Übermittlung durch eines der Funkgeräte 36, 38, 40 sendet. Zum Beispiel kann der TMC 20 eine ausgehende Nachricht über das Netzwerk 46 übermitteln, die von der Nachrichteneinheit 56 abgefangen wird.
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Das Verfahren 300 kann des Weiteren den Schritt 302 umfassen, in dem die Nachrichteneinheiten 56, 58, 60 den Zustand der Funkgeräte 36, 38, 40 bestimmen. So wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff Funktionszustand auf die Fähigkeit einer Komponente, bestimmungsgemäß zu funktionieren. In einem Beispiel kann der Funktionszustand durch die Nachrichteneinheit 56 bestimmt werden, indem sie Funktionszustandsberichte von dem Funkgerät 36 empfängt. Die Funktionszustandsberichte können die Nachrichteneinheit 56 mit Informationen versorgen, die relevant für den Status des Funkgeräts 36 sind, wie etwa Daten, die darstellen, ob das Funkgerät 36 richtig funktioniert. Die Funktionszustandsberichte können zusätzlich oder alternativ statistische Daten (z. B. Empfangsstatistiken, Übertragungsstatistiken, RSSI-Daten etc.) von dem Funkgerät 36 umfassen, die durch die Nachrichteneinheit 56 gespeichert werden können. In diesem Beispiel können die Nachrichteneinheiten 58, 60 in ähnlicher Weise den Funktionszustand eines jeweils zugehörigen Funkgeräts 38, 40 bestimmen. Funktionszustandsinformationen können an einer Stelle konsolidiert werden, wie etwa durch die Nachrichteneinheiten 58, 60, die Informationen über die Funkgeräte 38, 40 an die Nachrichteneinheit 56 über das zugverbandinterne Netzwerk 62 weiterleiten.
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In einem weiteren Beispiel können die Funktionszustandsinformationen für jedes Funkgerät 36, 38, 40 einen Funktionszustandswert umfassen. Der Funktionszustandswert kann zum Beispiel einer Menge von Datenkommunikationen entsprechen, die von jedem der Funkgeräte 36, 38, 40 über eine vorbestimmte Zeitperiode empfangen und/oder übertragen werden. Zum Beispiel kann die Nachrichteneinheit 56 die Ergebnisse einer Empfangs-Effizienz-Anwendung (wie etwa Verfahren 200) überwachen, um jedem Funkgerät 36, 38, 40 Funktionszustandswerte zuzuweisen. Die Nachrichteneinheit 56 kann zur Zuweisung von Funktionszustandswerten eine Gesamtmenge von erfolgreich empfangenen Nachrichten für jedes der Funkgeräte 36, 38, 40 führen.
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In noch einem weiteren Beispiel können die Funkgeräte 36, 38, 40, die nicht zur Übertragung ausgewählt sind, mit einem Flag versehen werden, und eine Liste von mit Flags versehenen Funkgeräten 36, 38, 40 kann von der Nachrichteneinheit 56 geführt werden. Ein Funkgerät 36, 38, 40 kann zum Beispiel durch eine Bedienereingabe (z. B. wenn ein Bediener weiß, dass ein Funkgerät beschädigt ist) oder durch einen Funktionszustandsbericht von einem Funkgerät 36, 38, 40 mit einem Flag versehen werden. In diesem Beispiel kann der Funktionszustandswert für jedes Funkgerät 36, 38, 40 entweder ”funktionstüchtig” oder ”nicht funktionstüchtig” sein.
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In Schritt 303 kann die Nachrichteneinheit 56 (oder eine andere Nachrichteneinheit 58, 60, die Funktionszustandsinformationen für mehrere Funkgeräte 36, 38, 40 besitzt) bestimmen, welches der Funkgeräte 36, 38, 40 zur Übertragung der Nachricht (z. B. der Nachricht von dem TMC 20) eingesetzt werden sollte. Die Nachrichteneinheit 56 kann die Funktionszustandswerte verwenden, um den relativen Funktionszustand für jedes Funkgerät 36, 38, 40 zu reihen und zu bestimmen, dass das Funkgerät 36, 38, 40 mit der höchsten Funktionstüchtigkeit (d. h. das höchstgereihte) eingesetzt werden sollte (d. h., das Funkgerät, das nach der Bestimmung die höchste Wahrscheinlichkeit zeigt, die Nachricht erfolgreich zu übertragen). In einem weiteren Beispiel kann die Nachrichteneinheit 56 die Funktionszustandswerte für jedes Funkgerät 36, 38, 40 bestimmen und mit einem Schwellen-Funktionszustandswert vergleichen. Überschreitet der Funktionszustandswert eines Funkgeräts 36, 38 oder 40 den Schwellen-Funktionszustandswert, kann die Nachrichteneinheit 56 dieses Funkgerät zur Übertragung auswählen. Wird bestimmt, dass mehrere Funkgeräte 36, 38, 40 den Schwellen-Funktionszustandswert überschreiten, kann die Nachrichteneinheit 56 einen Auswahlalgorithmus einsetzen, etwa eine Zufallswahl, eine Ringauswahl, eine Positionswahl (z. B. wähle stets das erste oder letzte Funkgerät) etc., um zu bestimmen, welches der die Schwelle überschreitenden Funkgeräte 36, 38, 40 eingesetzt werden soll. In dem Beispiel, in dem nicht funktionstüchtige Funkgeräte 36, 38 oder 40 für die Nichtverwendung mit einem Flag versehen werden, kann die Nachrichteneinheit 56 einen dieser Auswahlalgorithmen einsetzen, um ein funktionstüchtiges Funkgerät 36, 38 oder 40 aus einer Liste von nicht mit Flags versehenen Funkgeräten auszuwählen.
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In Schritt 304 kann die Nachrichteneinheit 56 die ausgehende Nachricht an das ausgewählte Funkgerät 36, 38 oder 40 weiterleiten. Wird zum Beispiel das Funkgerät 36 für die Übertragung ausgewählt, kann die Nachrichteneinheit 56 die ausgehende Nachricht direkt über das lokale Netzwerk 46 an das Funkgerät 36 senden. Wird eines der Funkgeräte 38, 40 ausgewählt, kann die Nachrichteneinheit 56 die ausgehende Nachricht durch eine der Nachrichteneinheiten 58, 60 über das zugverbandinterne Netzwerk 62 weiterleiten. In Schritt 305 kann das ausgewählte Funkgerät 36, 38 oder 40 die ausgehende Nachricht übertragen.
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Eine alternative beispielhafte Übertragungs-Effizienz-Anwendung kann die in Verfahren 200 beschriebene Empfangs-Effizienz-Anwendung imitieren. Zum Beispiel kann eine Kopie einer ausgehenden Nachricht, die von dem TMC 20 stammt, an jede der Nachrichteneinheiten 56, 58, 60 über das zugverbandinterne Netzwerk 62 gesendet und in der Folge an jedes Funkgerät 36, 38, 40 weitergeleitet werden. Jedes Funkgerät 36, 38, 40 kann danach versuchen, die ausgehende Nachricht an den vorgesehenen Empfänger zu übertragen. Daher kann die Wahrscheinlichkeit, dass die ausgehende Nachricht erfolgreich übertragen wird, zunehmen, da mehrere Funkgeräte 36, 38, 40 zur Übertragung eingesetzt werden können. Diese alternative Ausführungsform kann eine kombinierte Empfangs-Effizienz- und Übertragungs-Effizienz-Funktion erreichen. Mit anderen Worten können die Nachrichteneinheiten 56, 58, 60 auf gleichberechtigter Grundlage ausgebildet sein, so dass jede Nachrichteneinheit 56, 58, 60 alle empfangenen eingehenden Nachrichten an alle anderen Nachrichteneinheiten 56, 58, 60 sendet.
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Die Fähigkeit der Nachrichteneinheiten 56, 58, 60 zur Nachrichtenverwaltung kann eine zuverlässigere Implementierung des automatisierten Steuersystems 30 erlauben, da die beispielhaften Empfangs-Effizienz- und Übertragungs-Effizienz-Anwendungen die Wahrscheinlichkeit erhöhen können, dass Nachrichten übertragen und empfangen werden können. Diese Steigerung der Zuverlässigkeit kann sich in eine Zunahme der Effizienz und Sicherheit übersetzen. Darüber hinaus kann die Implementierung kostengünstig sein, da Modifikationen an bereits bestehenden Komponenten und die Installation neuer Ausrüstung vernachlässigbar sein kann.
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Dem Fachmann ist bekannt, dass verschiedene Modifikationen und Abwandlungen an dem Kommunikationssystem der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsformen werden für den Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und einer praktischen Ausführung der darin offenbarten Ausführungsformen klar sein. Es ist angedacht, dass die Beschreibung und die Beispiele als rein beispielhaft betrachtet werden, wobei der wahre Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung durch die folgenden Ansprüche angegeben wird.
