Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für die Überwachung
eines schienengebundenen Zuges bestehend aus einem Trieb
fahrzeug und mindestens einem Waggon, wobei
das Triebfahrzeug und die Waggons jeweils eine Kommu
nikationsausrüstung mit Bordcomputer, mit einer Lang
streckenkommunikationsanbindung an mindestens eine
Zentrale und mit einer eigenen, vom Zugbetrieb unab
hängigen Energieversorgung aufweisen,
die Kommunikationsausrüstungen der Waggons mindestens
einen den Fahrzeugbetrieb überwachenden Sensor auf
weisen, der über eine Sensorschnittstelle an den
Bordcomputer angeschlossen ist, und
in den Bordcomputern Fahrzeugdaten abgespeichert sind.
Langstreckenkommunikationsanbindung bezeichnet eine Ein
richtung für eine funkgestützte Verbindung zwischen den
Kommunikationsausrüstungen der autarken Fahrzeugeinheiten
und einer oder mehreren Zentralen, wobei kommerzielle,
datenfunkfähige Telekommunikationsnetze zum Einsatz kommen.
Die Erfindung schließt an den Stand der Technik aus DE-A 44 08 261
an. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen ist eine zen
trale Überwachung der Waggons unabhängig von ihrem Standort
und der Zugzusammenstellung möglich und ist jederzeit ein
Datenaustausch mit der Zentrale gewährleistet. Bei Eintritt
eines von dem Sensor erfaßten, vorgegebenen Betriebszu
standes wird die Kommunikationsausrüstung des betreffenden
Waggons aktiviert und tritt diese selbsttätig über die
Langstreckenkommunikationsanbindung mit der zentralen Leit
stelle in Kommunikation. Auch von außen ist bei entspre
chender Zugriffsberechtigung eine Abfrage der abgespeicher
ten Daten und ein etwaiger Eingriff auf Stell- und Steuer
einrichtungen, die an den Bordcomputer angeschlossen sind,
möglich. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen werden
Zustandsdaten der Waggons erfaßt und zur weiteren Auswer
tung an eine oder mehrere zentrale Leitstellen weiterge
leitet. Bei Vorhandensein einer entsprechenden Sensorik
können die Fahrtstrecke und die Zahl der Rangierstöße exakt
erfaßt werden, was z. B. eine kilometerbezogene Abrechnung
des Fahrzeugbetriebs, die Planung von Instandhaltungen u.
dgl. ermöglicht. Sicherheitsrelevante Betriebsdaten, z. B.
die Lagertemperatur eines heißlaufenden Radlagers, können
über die Langstreckenkommunikationsanbindung der Leitstelle
gemeldet und von dort an den Zugführer weitergeleitet
werden. Bei Tunneldurchfahrten und im gebirgigen Gelände
kann die Datenübertragung jedoch erheblich eingeschränkt
sein. Die Übertragung sicherheitsrelevanter Daten ist
sowohl in bezug auf die Sicherheit der Datenübertragung als
auch in bezug auf die Schnelligkeit der Datenübertragung
verbesserungsbedürftig.
Im Rahmen einer aus DE-Z: SIGNAL + DRAHT (1997), Heft 11,
Seite 22 bis 25 bekannten Überwachung ist zwischen der Lok
und dem Zugende eine unidirektionale oder bidirektionale
Funkverbindung vorgesehen. Letztere ermöglicht eine Status
abfrage eines am Zugende angebrachten Gerätes zur Über
wachung der Hauptluftleitung sowie eine Überprüfung wei
terer Parameter wie Ladezustand der Batterie, Überwachung
der Zugschlußleuchte usw..
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung
für die Überwachung eines schienengebundenen Zuges mit den
eingangs beschriebenen Merkmalen so weiter zu entwickeln,
daß sicherheitsrelevante Störungsmeldungen, die an den
Waggons oder an der Ladung erfaßt werden, ohne Verzögerung
betriebssicher an die Kommunikationsausrüstung des Trieb
fahrzeuges weitergeleitet werden, so daß manuell oder auto
matisch geeignete sicherheitstechnische Maßnahmen einge
leitet werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Kom
munikationsausrüstung des Triebfahrzeuges eine Führungs-
Sende/Empfangseinheit für ein Kurzstreckenkommunikations
medium aufweist, welches im Polling-Betrieb ständig
elektromagnetische Wellen zur Datenkommunikation mit den
Kommunikationsausrüstungen der Waggons aussendet, daß die
Kommunikationsausrüstungen der Waggons in einen Sleep-Modus
versetzbare Sende/Empfangseinheiten für die Kurzstrecken
kommunikation aufweisen, die im Polling-Betrieb Datensätze
zur Identifizierung des Waggons abgeben, wobei die
Sende/Empfangseinheiten der in die Waggons eingebauten
Kommunikationsausrüstungen von dem zugeordneten Bord
computer bei Eintritt eines von dem Sensor erfaßten Be
triebszustandes aktivierbar sind und ein Signal abgeben,
welches von der Kommunikationsausrüstung des Triebfahr
zeuges empfangen wird, und wobei die Kommunikationsaus
rüstung des Triebfahrzeuges eine oder mehrere Benutzer
dialogschnittstellen aufweist, in der die Informationen der
Waggon-Kommunikationsausrüstungen zusammenlaufen.
Zusätzlich zu der autarken Anbindung des Triebfahrzeuges
und der Waggons an eine oder mehreren Zentralen über die
Langstreckenkommunikationsanbindung ist eine Kommunikati
onsverbindung der Fahrzeuge innerhalb des Zugverbundes über
ein Kurzstreckenkommunikationsmedium hergestellt. Über das
Kurzstreckenkommunikationsmedium sind die Fahrzeuge zu
einem "virtuellen Zugbus" zusammengeführt. Das Kurz
streckenkommunikationsmedium soll eine Datenübertragung
über die Länge des Zugverbundes, bis maximal 1,5 km, erlau
ben. Geeignete Übertragungsmedien sind der Kurzstrecken
funk, z. B. im 433 MHz-Band, und die Mikrowellen- bzw.
Oberflächenwellentechnik.
Die Führungs-Sende/Empfangseinheit sendet permanent
elektromagnetische Wellen zur Datenkommunikation mit den
Kommunikationsausrüstungen der Waggons aus und stellt eine
ständige Kommunikationsverbindung mit den im Übertragungs
bereich des Kurzstreckenkommunikationsmediums liegenden
Sende/Empfangseinheiten der Waggons her. Mit dem Begriff
"Polling" ist gemeint, daß die Sende/Empfangseinheiten der
Waggon-Kommunikationsausrüstungen von der Führungs-
Sende/Empfangseinheit aus angesprochen und abgefragt werden
und auf Sendeabruf einen Datensatz zur Identifizierung des
Waggons an die Kommunikationsausrüstung des Triebfahrzeuges
abgeben. Der Datensatz zur Identifizierung der Waggons kann
logistische Informationen z. B. über die Ladung, Aufgabe-
und Zielort, u. dgl. enthalten. Mittels einer
Zugriffsberechtigungslogik unter Verwendung von Paß
wortabfragen und Zugriffscodes kann sichergestellt werden,
daß nur die zu einem Zugverbund zusammengeschlossenen Fahr
zeuge miteinander in Kommunikationsverbindung stehen und
keine Störung durch Fahrzeuge auf Parallelgleisen ausgehen
kann.
Die in den Sleep-Modus bzw. Standby-Betrieb versetzten
Sende/Empfangseinheiten der Waggon-Kommunikationsausrüstun
gen haben nur einen geringen Energiebedarf, solange sie
nicht von dem Bordcomputer aktiviert werden. Die Akti
vierung durch den Bordcomputer geschieht nur bei Erfassung
bzw. Detektion eines von einem oder mehreren Sensoren er
faßten Betriebszustandes, beispielsweise bei der Detektion
einer Entgleisung oder einer Ladetemperatur-Über/Unter
schreitung, u. dgl. Nach Aktivierung durch den Bordcomputer
sendet die Waggon-Kommunikationsausrüstung so lange ein
Datenpaket an die Führungs-Sende/Empfangseinheit des Trieb
fahrzeuges ab, bis diese den Empfang quittiert.
Die Daten, die nach Aktivierung durch den Bordcomputer von
den Sende/Empfangseinheiten der Waggonausrüstungen an die
Kommunikationsausrüstung des Triebfahrzeuges übertragen
werden, enthalten zeit- oder sicherheitskritische Informa
tionen für den Lokführer. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform der Erfindung ist an die Sensorschnittstelle der
Waggon-Kommunikationsausrüstungen zumindest ein Ent
gleisungsdetektor angeschlossen. Die an die Kommunikations
ausrüstung des Triebfahrzeuges übermittelten Daten werden
in einer an die Benutzerdialogschnittstellen angeschlosse
nen Anzeigeeinheit visualisiert. Bei Anschluß von Steuer
einrichtungen an die Benutzerdialogschnittstellen ist auch
ein direkter Eingriff in die Zugsteuerung, z. B. durch Aus
lösung einer Zugbremsung, möglich.
In weiterer Ausgestaltung gehört zu der erfindungsgemäßen
Einrichtung zumindest ein zusätzliches mobiles Datener
fassungsgerät mit einer Sende/Empfangseinheit für ein Kurz
streckenkommunikationsmedium, welches im Polling-Betrieb
elektromagnetische Wellen zur Datenkommunikation mit den
Kommunikationsausrüstungen der Waggons aussendet, wobei die
in den Bordcomputer gespeicherten Fahrzeugdaten über das
Kurzstreckenkommunikationsmedium in das mobile Datener
fassungsgerät übertragbar sind. Das mobile Datener
fassungsgerät kann für Zugzusammenstellungen, die soge
nannte Zugtaufe, vorteilhaft eingesetzt werden. Alle oder
Teile der Fahrzeugdaten mit Logistikinformationen, die in
den Bordcomputern der Waggon-Kommunikationsausrüstungen
elektronisch abgespeichert sind, können über das Kurz
streckenkommunikationsmedium in das mobile Datenerfassungs
gerät übertragen werden. Bei Verwendung des mobilen Daten
erfassungsgerätes durch das Bahnbetriebspersonal, bei
spielsweise Wagenmeister, Rangiermeister u. dgl., entfällt
die nach dem Stand der Technik notwendige visuelle
Erfassung der Fahrzeugdaten und ihre manuelle Übertragung
in Bücher oder ihre manuelle Eingabe über eine Tastatur in
mobile Datenerfassungsgeräte. Bei einem Unfall, an dem
Waggons mit einer gefährlichen Ladung beteiligt sind,
können Rettungsdienste unter Verwendung des mobilen
Datenerfassungsgerätes Informationen über die Ladung über
eine sichere Distanz von einigen hundert Metern abrufen.
Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Zug
taufe durch die Langstreckenkommunikationsanbindung der
Kommunikationseinrichtungen des Triebfahrzeuges und der
Waggons an die Zentrale automatisierbar. Dabei können alle
in einem zentralen Planungs- und Dispositionssystem vorlie
genden Informationen mit den Ist-Daten eines Zugverbundes
abgeglichen werden. Nach einer Ausführungsform der Erfin
dung kann dies dadurch erfolgen, daß die zentral vorlie
genden Planungsdaten durch die Langstreckenkommunikations
anbindung an die Kommunikationseinrichtung im Triebfahrzeug
weitergegeben werden und diese Kommunikationseinrichtung im
Triebfahrzeug gibt über die Führungs-Sende/Empfangseinheit
und das Kurzstreckenkommunikationsmedium Überprüfungsfragen
an die tatsächlich im Zugverbund vorhandenen Waggons
weiter. Nach einer anderen Ausführungsform kann das zen
trale Planungs- und Dispositionssystem die Planungsdaten
auch direkt über das Langstreckenkommunikationsmedium an
die - gemäß Plan - zu einem Zugverbund zusammenzuschließen
den Waggons weitergeben, so daß diese nach Erhalt der Daten
über das Kurzstreckenkommunikationsmedium die Kommunikati
onseinrichtung des Triebfahrzeuges informieren. Dadurch
kann letztendlich ein automatisierter Abgleich des Pla
nungszustandes und des Ist-Zustandes erfolgen. Im Ergebnis
kann mit den vorstehend dargelegten erfindungsgemäßen Maß
nahmen und durch die beschriebenen funktionalen Verknüp
fungen in vorteilhafter Weise eine automatisierte Dispo
sitions- und Zugplanungskontrolle erreicht werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Die
einzige Figur zeigt die schematische Anordnung einer erfin
dungsgemäßen Einrichtung für die Überwachung eines schie
nengebundenen Zuges, der aus einem Triebfahrzeug 1 und
mehreren Waggons 2 besteht.
Das Triebfahrzeug 1 und die Waggons 2 weisen jeweils eine
eigene Kommunikationsausrüstung 3a, 3b mit Bordcomputer,
einer Langstreckenkommunikationsanbindung 4 an mindestens
eine Zentrale 5 und einer eigenen, vom Zugbetrieb unabhän
gige Energieversorgung auf. Zu den Kommunikationsaus
rüstungen 3b der Waggons 2 gehören außerdem mindestens ein
den Fahrzeugbetrieb überwachender Sensor, der über eine
Sensorschnittstelle an den Bordcomputer angeschlossen ist.
In dem Bordcomputer sind Fahrzeugdaten abgespeichert.
Die Kommunikationsausrüstung 3a des Triebfahrzeuges 1 ist
mit einer Führungs-Sende/Empfangseinheit für ein Kurz
streckenkommunikationsmedium 6 ausgestattet, welches im
Polling-Betrieb ständig elektromagnetische Wellen zur
Datenkommunikation mit den Kommunikationsausrüstungen 3b
der Waggons 2 aussendet. Diese weisen in einen Sleep-Modus
versetzbare Sende/Empfangseinheiten für die Kurz
streckenkommunikation auf, die im Polling-Betrieb
Datensätze zur Identifizierung des betreffenden Waggons ab
geben. Als Kurzstreckenkommunikationsmedium 6 ist der Kurz
streckenfunk, z. B. im 433 MHz-Band, einsetzbar. Geeignet
ist auch eine Datenübertragung durch Mikrowellen- bzw.
Oberflächenwellentechnik. Die Reichweite des Kurzstrecken
kommunikationsmediums 6 ist etwas größer als die übliche
Zuglänge und beträgt maximal 1,5 km. Mit dem Kurz
streckenkommunikationsmedium 6 ist eine Kombinations
verbindung zwischen dem Triebfahrzeug 1 und den Waggons 2
innerhalb des Zugverbundes hergestellt. Außerdem sind alle
Fahrzeuge 1, 2 über die Langstreckenkommunikationsanbindung
4 an eine oder mehrere Zentralen 5, z. B. Betriebsleitzen
tralen, Leitzentralen von Bahnbetrieben, Wagenbetreibern,
Transporteuren u. dgl. angeschlossen. Bei der Langstrecken
kommunikationsanbindung 4 kann auf kommerzielle, datenfunk
fähige Telekommunikationsnetze (z. B. GSM, Modacom,
Inmarsat, Eutelsat, Orbcomm, Iridium, Globalstar) zurück
gegriffen werden. Über die Langstreckenkommunikationsan
bindung ist eine Kommunikation zwischen jedem Fahrzeug 1, 2
und der Zentrale 5 unabhängig von der Zugeinbindung
gewährleistet.
Werden das Triebfahrzeug und Waggons zu einem Zugverbund
zusammengestellt, erfolgt dies in der Praxis nach Maßgabe
eines Dispositionssystems. Aus dem Dispositionssystem wird
die Zugzusammenstellung an den Rangierbetrieb weiterge
leitet, der die Waggons und das Triebfahrzeug nach Maßgabe
des Rangierauftrages zusammenstellt. Dieser Vorgang wird
auch als Zugtaufe bezeichnet. Gleichzeitig erfolgt aus dem
Dispositionssystem heraus via Langstreckenkommunikationsan
bindung 4 eine Information an die Kommunikationsausrüstung
3a des Triebfahrzeuges 1, die ihrerseits über das Kurz
streckenkommunikationsmedium 6 Informationen über die Zug
zusammenstellung aussendet. Die Kommunikationsausrüstungen
3b der in dem Zugverbund eingebundenen Waggons 2 geben
Rückmeldungen. Nach vollständiger Rückmeldung aller im Zug
verbund zusammengeschlossener Waggon-Kommunikationsaus
rüstungen 3b erfolgt eine "ok-Rückmeldung" von der Kommuni
kationsausrüstung 3a des Triebfahrzeuges 1 via Fernkommuni
kationsmedium an die Zentrale 5. Fehlen ein oder mehrere
Waggons, wird eine Unvollständigkeitsmeldung an die Zen
trale 5 abgegeben, so daß Maßnahmen zum Abgleich der Plan-
und Istdaten eingeleitet werden können. Ist eine ordnungs
gemäße Konstellation des Zugverbundes aus systemtechnischer
Sicht gegeben, werden die Sende/Empfangseinheiten der
Waggon-Kommunikationsausrüstungen 3b in einen Sleep-Modus
bzw. einen Standby-Betrieb versetzt. Im Sleep-Modus bzw. im
Standby-Betrieb ist der Energiebedarf der Kommunikations
ausrüstungen 3b gering.
Unabhängig von dem Betriebsmodus der Waggon-Kommunikations
ausrüstungen 3b sendet die für die Kurzstreckenkommuni
kation vorgesehene Führungs-Sende/Empfangseinheit der
Kommunikationsausrüstung 3a des Triebfahrzeuges 1 im
Polling-Betrieb elektromagnetische Wellen zur Daten
kommunikation aus. Dadurch ist eine permanente Abfrage der
Waggon-Kommunikationsausrüstungen 3b im Zugverbund sicher
gestellt. Eine Zugriffsberechtigungslogik mit Codierungen,
Paßwortabfragen u. dgl. verhindert Störungen der Kommuni
kation, wenn der Zugverbund in Bahnhöfen oder auf freien
Strecken anderen Zügen mit entsprechender Ausrüstung begeg
net.
Die Kommunikationsausrüstungen 3b der Waggons weisen einen
oder mehrere, den Fahrzeugbetrieb überwachende Sensoren
auf. Bei einem von den Sensoren erfaßten Betriebszustand
werden die Sende/Empfangseinheiten der in die Waggons ein
gebauten Kommunikationsausrüstungen 3b von dem zugeordneten
Bordcomputer aktiviert und geben ein Signal ab, welches von
der Kommunikationsausrüstung 3a des Triebfahrzeuges 1
empfangen wird. Diese ist mit einer oder mehreren Benutzer
dialogschnittstellen 7 ausgestattet, in der die Informatio
nen der Waggon-Kommunikationsausrüstungen 3b zusammen
laufen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist an die Sensorschnittstelle der Waggon-
Kommunikationsausrüstungen 3b zumindest ein Entgleisungs
detektor, also ein elektronisches System zur Erkennung von
Entgleisungen, angeschlossen. Wird nun im Zugverbund eine
Entgleisung detektiert, so wird umgehend das Kurzstrecken
medium der Waggon-Kommunikationsausrüstung geschaltet und
die detektierte Entgleisung praktisch verzögerungs
frei an die Kommunikationsausrüstung 3a des Triebfahrzeuges
1 gemeldet. Über die Benutzerdialogschnittstelle 7 erhält
der Fahrzeugführer ein Signal und kann sicherheitstech
nische Maßnahmen einleiten. Darüber hinaus kann, vorzugs
weise mit einer geringen Zeitverzögerung, eine automatische
Bremsung oder eine andere Reaktion über die Lokausrüstung
eingeleitet werden. Zusätzlich wird die detektierte Meldung
durch die Langstreckenkommunikationsanbindung 4 an die
Zentrale 5 weitergegeben. Es versteht sich, daß entsprech
ende Szenarien für andere detektierte Zustandsänderungen
gelten.
Zu der erfindungsgemäßen Einrichtung gehört ferner ein
mobiles Datenerfassungsgerät 8 mit einer Sende/Empfangsein
heit für ein Kurzstreckenkommunikationsmedium 6, welches im
Polling-Betrieb elektromagnetische Wellen zur Datenkommuni
kation mit den Kommunikationsausrüstungen 3b der Waggons 2
aussendet. Die in den Bordcomputern der Waggon-Kommunikati
onsausrüstungen gespeicherten Fahrzeugdaten, einschließlich
etwaiger Logistikinformationen, sind über das Kurzstrecken
kommunikationsmedium 6 in das mobile Datenerfassungsgerät 8
übertragbar. Bei der Zugtaufe entfällt dadurch das nach dem
Stand der Technik notwendige visuelle manuelle Erfassen der
Fahrzeugdaten. Auch besteht die Möglichkeit, das mobile
Datenerfassungsgerät vorteilhaft bei Rettungsdiensten ein
zusetzen, um Informationen über die Waggons oder deren
Ladung abzurufen.