DE19927023A1 - Verfahren zum Vorgeben von Anrufzeitpunkten im Funk-Fahr-Betrieb - Google Patents

Abstract

Bei räumlich eng benachbarten Fahrwegelementen, insbesondere solchen mit unterschiedlichen Reaktionszeiten für die Ausführung von Stellbefehlen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die entsprechenden Einschalt- und Umschaltbefehle in der Reihenfolge auszugeben, in der die Fahrwegelemente an der Strecke angeordnet sind. Damit wird erreicht, daß, falls ein Element nicht erreicht werden kann, die nachfolgenden Elemente keine Einschaltaufträge erhalten; so sollen Betriebsstörungen aufgrund von Kommunikationsausfällen zuverlässig vermieden werden. Für den Aufruf der einzelnen Fahrwegelemente entsprechend ihrer Anordnung am Gleis können die minimalen Anschaltzeitpunkte durch sogenannte Reihenfolge-Offsets zeitlich vorverlegt werden. Wegen der unterschiedlichen Reaktionszeiten der Fahrwegelemente kommt es dabei zu Kommunikationslastspitzen. Diese werden abgebaut durch zeitliches Entflechten der Anrufaufträge. Diese Entflechtung erfolgt händisch in gegebenenfalls mehreren Schritten, in denen die festgelegten Reihenfolge-Offsets auf eine simulierte Bahnfahrt übertragen werden. Zusätzlich ist es möglich, die minimalen Anschaltzeitpunkte über einen großzügig bemessenen Entzerrungs-Offset noch weiter vorzuverlegen. Die Fahrzeuge erhalten dabei Kenntnis über die herzustellenden Kommunikationsverbindungen und aus dem Streckenatlas Informationen über die Anordnung der Fahrwegelemente im Gleis. Die Fahrzeuge können so gezielt nach Maßgabe der verfügbaren Kommunikationseinrichtungen mit den ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1. Ein derartiges Verfahren ist aus Signal + Draht (91)4/99, Seiten 18 bis 22 bekannt. Dort wird über den Funk-Fahr-Betrieb für die Deutsche Bahn berich­ tet.

Im Funk-Fahr-Betrieb (FFB) sind die herkömmlich einem Stell­ werk zugeordneten Funktionen des Stellens von Fahrwegelemen­ ten und von deren Sicherung im Regelbetrieb ausschließlich auf lokale Fahrwegelementrechner und Fahrzeugrechner ver­ teilt.

In einer Zentrale erfolgt die Visualisierung der Betriebszu­ stände und die Fahrwegzuweisung an die die Strecke befahren­ den Züge. Für eine Zugfahrt gibt der Fahrdienstleiter dem Zug auf Anforderung eine Fahrwegzuweisung. Sie besteht aus einer Liste von Fahrwegabschnitten, die den FFB-Zug dazu berech­ tigt, diese Fahrwegabschnitte zu befahren.

Das System bietet Schutz vor Folgefahrten, Gegenfahrten und Flankenfahrten von Zügen mit FFB-Ausrüstung. Solche Fahrten werden durch Bremskurven auf die Grenzen von Fahrwegabschnit­ ten und auf Gefahrenpunkte von Fahrwegelementen verhindert.

Die Fahrwegelemente werden im Regelbetrieb durch die FFB-Züge automatisch und zeitoptimiert per Funk ohne Zutun der Trieb­ fahrzeugführer eingeschaltet. Unter "einschalten" wird hier z. B. das Einschalten von technisch gesicherten Bahnübergängen verstanden, aber auch das Umstellen von Wei­ chen und das Sichern der Weichen in einer durch einen Stell­ auftrag vorgegebenen Lage. Hierzu melden die Fahrwegelemente ihren jeweiligen Status per Funk an die Fahrzeuggeräte, die damit Bescheid wissen, ob die in Fahrrichtung vorausliegenden Fahrwegelemente die Sicherung des Zuges auf der Strecke über­ nehmen können. Bei ausbleibender oder negativer Statusmeldung (das betreffende Fahrwegelement kann die geforderte Sicher­ heit nicht gewährleisten) werden die Züge automatisch vor dem Gefahrenpunkt eines nicht verfügbaren Fahrwegelementes auf Halt gebremst. Liegt dem FFB-Zug eine positive Statusmeldung von einem Fahrwegelement vor, so wird der zugehörige Gefah­ renpunkt aufgehoben und es erfolgt eine Fahrwegfreigabe durch das FFB-Fahrzeuggerät bis zum nächsten Gefahrenpunkt.

Um Fahrwegelemente jeweils rechtzeitig einschalten zu können und um rechtzeitig mit dem Abbremsen vor Gefahrenpunkten be­ ginnen zu können, müssen sich die FFB-Züge innerhalb des FFB- Bereiches selbst orten, z. B. durch GPS oder Eurobalisen, de­ ren Positionsangaben durch Wegimpulsgeber und/oder Radar fortgeschrieben werden.

Für die notwendige sichere Kommunikation mit den Fahrwegele­ menten stehen auf den Zügen z. B. jeweils zwei unabhängige und gleichzeitig nutzbare GSM-R-Mobilfunkendgeräte zur Verfü­ gung. Kommunikationsverbindungen werden nur bei Bedarf für die Dauer der jeweiligen Kommunikation aufgebaut; eine perma­ nente Verbindung zur FFB-Zentrale ist nicht erforderlich. Der Triebfahrzeugführer erhält die für die Fahrt notwendigen In­ formationen über eine umfassende Führerstandssignalisierung auf einem Display angezeigt.

Systemgesteuerte und systemüberwachte Fahrwegelemente wie Bahnübergänge und Weichen werden von zugehörigen Fahrwegele­ mentrechnern verwaltet. Diese stellen und sichern die Elemen­ te und melden deren Status auf Anforderung eines sich nähern­ den Zuge an dessen Fahrzeugrechner. Zu jedem zustandsvaria­ blen Fahrwegelement gehört eine logische Verarbeitung und bei entsprechendem Bedarf auch ein Stellteil. Die Verwaltung räumlich eng benachbarter Elemente kann in einem gemeinsamen Fahrwegelementrechner zusammengefaßt werden. Etwaige Ein­ schaltaufträge werden rechtzeitig vor Erreichen des betref­ fenden Fahrwegelementes selbsttätig durch das Fahrzeuggerät eines sich nähernden Zuges an den Fahrwegelementrechner des betreffenden Fahrwegelementes übermittelt. Hierzu wird der Fahrwegelementrechner durch einen Streckenatlas veranlaßt, durch den er erkennt, wo er sich innerhalb der Bahnanlage be­ findet. Die Einschaltung der Fahrwegelemente erfolgt übli­ cherweise aber nicht ortsselektiv sondern zeitselektiv in Ab­ hängigkeit von der jeweiligen Vorrückgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Bei Annäherung eines Fahrzeugs an einen Bahnüber­ gang oder eine Weiche berechnet der Fahrzeugrechner aus der aktuellen Fahrzeugposition und der Soll-Geschwindigkeit sei­ nen zeitlichen Abstand zum Bahnübergang oder zur Weiche. Im Streckenatlas ist hinterlegt, in welchem zeitlichen Abstand die Funkverbindung zum Bahnübergang aufgebaut werden soll.

Für den Aufbau einer kryptologisch gesicherten Verbindung zwischen zwei FFB-Anwendungen werden insgesamt etwa 20 s be­ nötigt. Bei einer Zugfahrt über eine dichte Folge von Fahr­ wegelementen sind in schneller Folge Verbindungen zu diesen mehreren Fahrwegelementen auf- und wieder abzubauen. Um diese Anforderung zu erfüllen, ist vorgesehen, die Kommunikations­ last in gewissen Grenzen zu senken und zu glätten. Dies ge­ schieht durch das Zurverfügungstellen von z. B. zwei Mobilfunkendgeräten und durch eine projektierbare Verschie­ bung der Kommunikationszeitpunkte. Diese Verschiebung wird händisch offline durchgeführt dergestalt, daß die Anrufzeit­ punkte mindestens einiger Fahrwegelemente zeitlich vorverlegt werden, wobei in einem Simulationsvorgang geprüft wird, ob die jeweils vorgenommene zeitliche Entflechtung tatsächlich ausreicht, um rechtzeitig mit allen aufeinanderfolgenden Fahrwegelementen unter Berücksichtigung von deren unter­ schiedlich langen Reaktionszeiten die zur Steuerung des Bahn­ betriebes erforderlichen Daten auszutauschen. Ist das nicht der Fall, müssen die Anrufzeitpunkte oder zumindest einige Anrufzeitpunkte weiter vorverlegt werden und es wird dann über die Simulation geprüft, ob die jetzt festgelegten Anruf­ zeitpunkte eine zeitgerechte Steuerung des Bahnbetriebes er­ möglichen oder nicht. Diese Vorgänge wiederholen sich solan­ ge, bis alle in die Simulation einbezogenen Fahrwegelemente rechtzeitig angesprochen werden können. Der Anruf der einzel­ nen Fahrwegelemente geschieht dabei bezogen auf die betrach­ tete Gruppe von Fahrwegelementen jeweils zu einem möglichst späten Zeitpunkt.

Wie bereits dargelegt, besitzen die verschiedenen Typen von Fahrwegelementen durchaus unterschiedliche Reaktionszeiten. Während eine Weiche nach dem Empfang eines Umsteuerauftrages innerhalb von z. B. zwei oder drei Sekunden umläuft, vergeht für die Sicherung eines Bahnüberganges sehr viel mehr Zeit, nämlich z. B. 20 s und mehr je nach der technischen Ausge­ staltung des Bahnüberganges. Dort sind nicht nur Lichtsignale anzuschalten, sondern auch Schranken abzusenken und das Ab­ senken der Schranken wiederum ist abhängig davon, daß sich keine Personen oder Fahrzeuge mehr auf dem Bahnübergang be­ finden.

Durch die unterschiedlich langen Reaktionszeiten ist es erfor­ derlich, den Kontakt zu einem Bahnübergang bereits dann auf­ zunehmen, wenn der sich nähernde Zug noch eine Fahrzeit von z. B. 60 s bis zum Erreichen des Bahnüberganges benötigt. Für die Steuerung einer Weiche genügt es dagegen, mit dem Aufbau der Datenkommunikation erst z. B. 30 s vor dem Erreichen der Weiche zu beginnen, vorausgesetzt, daß der Zug bei der ange­ nommenen Fahrgeschwindigkeit noch vor der Weiche zum Halten kommen kann, falls der Verbindungsaufbau nicht zustande kommt oder die Weiche sich nicht in die geforderte Lage umstellen läßt; in diesem Falle ersetzt der Bremseinsatzpunkt den je­ weils berücksichtigten Einschalt- bzw. Umschaltzeitpunkt.

Wenn wegen der relativ langen Reaktionszeit eines Bahnüber­ ganges auf einen Einschaltbefehl relativ frühzeitig eine Kom­ munikationsverbindung zum Bahnübergang aufgebaut werden muß, durch die sehr viel kürzere Reaktionszeit einer z. B. kurz vor dem Bahnübergang gelegenen Weiche aber erst zu einem spä­ teren Zeitpunkt mit der Weiche die Kommunikation aufgenommen werden muß, dann wird der Bahnübergang zeitlich gesehen ein­ geschaltet, bevor erkennbar ist, ob die Weiche den geforder­ ten Stellauftrag ausführen kann oder nicht. Im Falle einer Übertragungsstörung oder einer echten Weichenstörung bleibt der durch die Weiche definierte Gefahrenpunkt bestehen und der sich nähernde Zug wird rechtzeitig vor der Weiche ange­ halten. In der Zwischenzeit aber ist der Bahnübergang einge­ schaltet worden und er bleibt zunächst auch eingeschaltet, weil die normalen Ausschaltprozeduren nicht eingehalten wer­ den. Das Ausschalten des Bahnüberganges ist auf jeden Fall problematisch und die mindestens vorübergehende Einschaltung des Bahnüberganges ist wegen der dadurch bedingten Beein­ trächtigungen des Straßenverkehrs unerwünscht.

Aufgabe der Erfindung ist es, solche unerwünschten Betriebs­ störungen, die durch unterschiedliche Reaktionszeiten der verschiedenen Typen von Fahrwegelementen auftreten können, zuverlässig zu vermeiden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Pa­ tentanspruches 1 oder des Patentanspruches 5. Danach bestimmt nicht mehr die Reaktionszeit eines Fahrwegelementes den Zeit­ punkt für den Aufbau der Kommunikation mit dem Fahrwegele­ ment, sondern der Zeitpunkt für den Kommunikationsaufbau wird zeitlich so weit vorverlegt, daß mit den vorhandenen Kommuni­ kationsendgeräten ein rechtzeitiger Kommunikationsaufbau zu­ verlässig möglich ist.

Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 sollen zur zeitlichen Vorverlegung der Anrufzeitpunkte Offsets händisch offline vorgegeben werden dergestalt, daß nach ihrer Festlegung eine Bahnfahrt über die betreffende Strecke simuliert wird, bei der geprüft wird, ob mit den jeweils vorhandenen Kommunikati­ onsendgeräten ein zeitgerechtes Einschalten der einzelnen Fahrwegelemente in der vorgegebenen Reihenfolge erreichbar ist oder nicht. Gegebenenfalls müssen einzelne Offsets noch­ mals verändert werden, wobei in einem weiteren Simulationsab­ lauf geprüft wird, ob die Fahrwegelemente mit den jeweils vorhandenen Kommunikationsmitteln nun so rechtzeitig ange­ sprochen werden können, daß im Falle einer Fahrwegelementstö­ rung Einschaltaufträge an weiter entfernte Fahrwegelemente zuverlässig unterbleiben. Durch das händische Entflechten der Anrufzeitpunkte werden diese so festgelegt, daß der Aufruf der einzelnen Fahrwegelemente möglichst spät erfolgt, aber noch so rechtzeitig, daß die vorgegebene geographische Anruf­ reihenfolge mit den vorhandenen Kommunikationsmitteln sicher­ gestellt werden kann.

Nach einem zweiten Verfahren, das ebenfalls auf der zeitli­ chen Entflechtung der Verbindung zu den Fahrwegelementen auf­ baut, ist vorgesehen, auf eine solche händische Optimierung der Anrufzeitpunkte zu verzichten und statt dessen die mini­ malen Anrufzeiten mit einem ausreichend großen Entzerrungs- Offset zu versehen. Die Fahrzeuge werden bei genügend großem Offset rechtzeitig vor dem Erreichen der minimalen Anrufzeit­ punkte davon unterrichtet, daß die Verbindung zu bestimmten Fahrwegelementen aufzunehmen ist und sie können dann zur Ent­ flechtung der Anrufzeitpunkte die in kürzerer Distanz voraus­ liegenden Fahrwegelemente unter Berücksichtigung der jeweils zur Verfügung stehenden Kommunikationsmittel so rechtzeitig anrufen, daß auf der einen Seite eine möglicherweise vorgege­ bene geographische Anrufreihenfolge aufrechterhalten wird und auf der anderen Seite eine zuverlässige zeitliche Entflech­ tung der Anrufzeitpunkte stattfindet.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 die minimale Anrufzeit eines Fahrwegelementes, in

Fig. 2 die Einführung von Offsets zum Aufrufen der Fahrweg­ elemente entsprechend ihrer geographischen Anordnung und in

Fig. 3 die Einführung eines zusätzlichen Entzerrungs- Offsets für die Bestimmung der Anschaltzeitpunkte auf den sich nähernden Fahrzeugen.

Fig. 1 zeigt eine Strecke mit einem schematisch angedeuteten Bahnübergang BU und einem sich dem Bahnübergang nähernden Zug Z. Der Zug Z nimmt spätestens zu einem Zeitpunkt ta per Funk mit dem vorausliegenden Bahnübergang BU Verbindung auf, um ihn rechtzeitig vor dem Befahren einzuschalten und zu si­ chern. Die Zeitspanne, die vergeht vom Aufbau der Kommunika­ tion bis zur Sicherung des Bahnüberganges, wird durch die Kommunikationsaufbauzeit Ta, die Übertragungszeit Tu und die Reaktionszeit Tr des Bahnüberganges bestimmt. Die Kommunika­ tionsaufbauzeit und die Übertragungszeit sind unabhängig vom Typ der verschiedenen Fahrwegelemente jeweils annähernd gleich groß; sie werden bei den nachfolgenden Betrachtungen vereinfacht als gleich groß angenommen. Die Reaktionszeiten Tr der einzelnen Fahrwegelemente sind durchaus verschieden; sie sind bei Weichen relativ kurz und bei Bahnübergängen relativ lang.

Zum Zeitpunkt tu ist der Kommunikationsaufbau zum vorauslie­ genden Fahrwegelement abgeschlossen und das Fahrwegelement hat dem Zug die Herstellung der Kommunikationsverbindung be­ stätigt. In der folgenden Übertragungszeit Tu werden Komman­ dos an das Fahrwegelement und Statusmeldungen von dort an den Zug übermittelt; die Datenübermittlung ist zum Zeitpunkt tr beendet. Während der folgenden Reaktionszeit Tr setzt das Fahrwegelement die übermittelten Kommandos um. Kann ein Fahr­ wegelement die übermittelten Kommandos nicht umsetzen, z. B. infolge einer Kommunikationsstörung, oder bleiben die erwar­ teten Statusmeldungen über den Empfang des Einschaltauftrages aus, so wird der Zug Z auf den dem Fahrwegelement zugeordne­ ten Gefahrenpunkt gebremst. Das ist aber nur möglich, wenn die Zeit, die der Zug zum Zurücklegen des Bremswegabstandes benötigt, kürzer ist als die berücksichtigte Reaktionszeit des Fahrwegelementes. Anderenfalls fließt die Zeit zum Zu­ rücklegen des Bremswegsabstandes anstellt der Reaktionszeit in die Berechnung des Anschaltszeitpunktes ein, was zu einer zeitlichen Vorverlegung des Anrufzeitpunktes führt. Für die Steuerung von Bahnübergängen werden innerhalb der Übertra­ gungszeit die notwendigen Einschaltaufträge von einem sich nähernden Zug an den Bahnübergang übermittelt und der Bahn­ übergang quittiert in dieser Zeit die Übernahme des Anschalt­ auftrages. Gegebenenfalls setzt sich der Zug zu einem späte­ ren Zeitpunkt noch einmal mit dem Bahnübergang zu einer Sta­ tusabfrage in Verbindung.

Bei Weichen mit ihren gegenüber Bahnübergängen sehr viel kür­ zeren Reaktionszeiten werden etwaige Umsteueraufträge sofort ausgeführt und erst wenn die neue Weichenendlage erreicht ist, werden entsprechende Statusmeldungen an den sich nähern­ den Zug übermittelt. Wird die geforderte Endlage nicht er­ reicht, so wird der sich nähernde Zug vor dem Gefahrenpunkt der Weiche angehalten. Datenübertragungszeit und Reaktions­ zeit der Weiche bilden eine untrennbare Größe für die zu be­ rechnende minimale Anrufzeit.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Strecke mit drei Fahrwegele­ menten, nämlich zwei Bahnübergängen BU1 und BU2 und einer Weiche W. Die minimalen Anrufzeiten TBU1, TBU2 und TW dieser Fahrwegelemente sind im dargestellten Ausführungsbeispiel mit 30, 50 und 6 s angenommen. Die minimale Anrufzeit für den Bahnübergang BU2 soll annahmegemäß sehr viel länger sein als die des Bahnüberganges BU1, weil es sich bei dem Bahnübergang BU2 um einen Bahnübergang mit Signalabhängigkeit zum Straßen­ verkehr handeln soll. Die Berücksichtigung der minimalen An­ rufzeiten der betrachteten Fahrwegelemente führt zu den An­ rufzeitpunkten t3 bis t5. Würde der Kommunikationsaufbau mit diesen Fahrwegelementen jeweils zu den bezeichneten Anruf­ zeitpunkten geschehen, so würde zunächst die Verbindung zum Bahnübergang BU2 hergestellt und erst danach die Verbindung zum Bahnübergang BU1 und zur Weiche W. Bei einer Kommunikati­ onsstörung der Weiche W würden beide Bahnübergänge BU1 und BU2 möglicherweise bereits eingeschaltet sein, bevor die ein­ getretene Störung vom Fahrzeug erkannt und mit einer Halt­ bremsung auf den Gefahrenpunkt der Weiche beantwortet werden würde. Die eingeschalteten Bahnübergänge würden zu einer Be­ hinderung des Straßenverkehrs führen und müßten durch hier nicht näher zu erläuternde Maßnahmen wieder ausgeschaltet werden.

Zur Vermeidung solcher Betriebsstörungen sieht die Erfindung vor, die minimalen Anrufzeiten mindestens solcher Fahrwegele­ mente, die in relativ dichtem Abstand aufeinanderfolgen und unterschiedlich lange Reaktionszeiten aufweisen, offline mit einem sogenannten Reihenfolge-Offset TOBU1, TOW zu versehen, der zu einer Vorverlegung der Anrufzeitpunkte t4 und t5 auf die Zeitpunkte t1 und t2 führt. Durch die Berücksichtigung dieser Reihenfolge-Offsets werden die Anrufzeitpunkte für die Fahrwegelemente so umgeschichtet, daß die Fahrwegelemente nun in der Reihenfolge angerufen werden, in der sie in der be­ trachteten Strecke aufeinanderfolgen.

Sind auf den Fahrzeugen mehrere Kommunikationsendgeräte vor­ handen, so können diese zeitlich überlappend eingesetzt wer­ den, wobei für ein weiter entferntes Fahrwegelement bereits mit dem Kommunikationsaufbau begonnen werden kann, bevor die Kommunikation mit einem näher gelegenen Fahrwegelement zu­ standegekommen oder diese abgeschlossen ist. Der zur geogra­ phischen Entflechtung zweier Anrufzeitpunkte vorzugebende Reihenfolge-Offset ist keine konstante Größe sondern verän­ dert sich mit der Geschwindigkeit, die auf der Stecke gefah­ ren wird. Für sehr geringe Fahrgeschwindigkeiten ist nur ein sehr kleiner zeitlicher Offset vorzugeben oder es ist über­ haupt kein Offset erforderlich, weil die betrachteten Fahr­ wegelemente in der Reihenfolge angefunkt werden, in der sie in der Strecke aufeinanderfolgen. Ab einer bestimmten Fahrge­ schwindigkeit muß zur Beibehaltung der geographischen Anruf­ reihenfolge ein Offset berücksichtigt werden und dieser Offset steigt mit zulässiger Fahrgeschwindigkeit immer weiter an.

Im Steckenatlas werden die Reihenfolge-Offsets nach Maßgabe der auf der Strecke zulässigen Fahrgeschwindigkeiten festge­ schrieben. Das bedeutet, daß ein Zug, der sich den betrachte­ ten Fahrwegelementen mit erheblich niedriger Geschwindigkeit nähert, geringe Offsetwerte berücksichtigen kann, um die durch die Geographie der Strecke vorgegebene Anrufreihenfolge einzuhalten. Dafür können im Streckenatlas für unterschiedli­ che Zugarten unterschiedliche Offsets vorgegeben werden.

Die zeitliche und geographische Aufeinanderfolge der Anrufe sollte in einem Simulationsvorgang aufgeprüft werden. Bei diesem Simulationsvorgang wird ein virtueller Zug über die Strecke bewegt und es wird geprüft, ob bei Berücksichtigung der jeweils gewählten Reihenfolge-Offsetwerte die Kommunika­ tion z. B. mit dem Bahnübergang BU1 zustandegekommenen und der Einschaltauftrag ggf. bereits übernommen worden ist, be­ vor ein Umstellauftrag an die Weiche W ausgegeben wird. Es wird ferner geprüft, ob die Verbindung zur Weiche W herge­ stellt und der Umstellauftrag ausgeführt und quittiert wurde bzw. sich die Weiche schon in der richtigen Lage befindet, bevor der Einschaltauftrag an den Bahnübergang BU2 übermit­ telt wird. Sind diese Bedingungen noch nicht erfüllt, so muß mindestens einer der Reihenfolge-Offset verändert werden und in einem zweiten Simulationsdurchlauf ist zu prüfen, ob die unter Berücksichtigung der geänderten Offsets definierten An­ schaltzeitpunkte zu einem zeitgerechten Übermitteln von Kom­ mandos an die Fahrwegelemente führen. Sind die geforderten Bedingungen erfüllt, so werden die ermittelten Anschaltzeit­ punkte im Streckenatlas hinterlegt und können dort von einem sich den Fahrwegelementen nähernden Zug bei Annäherung an die Fahrwegelemente zum Aufbau der Kommunikation mit den Fahrwe­ gelementen abgegriffen werden. Die Bestimmung der Reihenfol­ ge-Offset geschieht händisch beginnend beim jeweils am weite­ sten entfernten Fahrwegelement in vorzugsweise mehreren Ite­ rationsschritten bei der Projektierung der zu befahrenden Bahnanlage im Streckenatlas. Die Reihenfolge-Offsets könnten aber auch ohne Verwendung einer Simulation vorausberechnet werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Vorgeben von Anrufzeitpunkten werden die durch die minimalen Anrufzeiten definierten Anrufzeitpunkte durch die Reihenfolge-Offsets in ihrer Folge verändert, wobei die Reihenfolge-Offsets so bemes­ sen werden, daß die Fahrwegelemente jeweils möglichst spät angerufen werden. Dieser Optimierungsprozeß wird durch Itera­ tionsschritte mit möglichst geringer zeitlicher Vorverlegung der Reihenfolge-Offsets erreicht.

Eine vorteilhafte Weiterbildung dieses Verfahrens sieht vor, auf diese Iterationsprozesse bei der Projektierung einer An­ lage zu verzichten und statt dessen die minimalen Anrufzeiten - ggf. unter Berücksichtigung der geographischen Anordnung der Fahrwegelemente - mit einem großzügigen Entzerrungs- Offset zu versehen. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Die mi­ nimale Anrufzeit T eines Fahrwegelementes wird außer mit ei­ nem Reihenfolge-Offset TO zum Umstellen der Reihenfolge des betreffenden Fahrwegelementes noch mit einem Entzerrungs- Offset TE versehen, der dazu führt, daß der sich dem betrach­ teten Fahrwegelement nähernde Zug schon lange vor dem spätest zulässigen Anrufzeitpunkt über die Notwendigkeit des Anrufes des Fahrwegelementes informiert wird. Der zusätzliche Entzer­ rungs-Offset kann z. B. in der Größenordnung von einer oder einigen Minuten liegen. Der Zug, der in Richtung auf die Fahrwegelemente vorrückt, die aufgrund ihrer räumlichen Dich­ te und ihrer unterschiedlichen Reaktionszeiten zu einer Kom­ munikationslastspitze führen, weiß damit schon in großer Ent­ fernung und großem zeitlichen Abstand von diesen Fahrwegele­ menten über die Notwendigkeit, die Kommunikation mit diesen Fahrwegelementen aufzunehmen, Bescheid. Unter Berücksichti­ gung der auf dem Fahrzeug verfügbaren Kommunikationsendgeräte ist der Zug in der Lage, aufeinanderfolgend in der durch die geographische Anordnung der Fahrwegelemente gegebenen Reihen­ folge nacheinander bzw. bei mehreren Kommunikationsendgeräten zeitlich überlappend nacheinander so rechtzeitig mit den ein­ zelnen Fahrwegelementen Kontakt aufzunehmen, daß die Daten an ein weiter entferntes Fahrwegelement erst abgegeben werden, wenn ein weniger weit entferntes Fahrwegelement den Empfang der für dieses Fahrwegelement bestimmten Daten angezeigt hat. Dies vereinfacht den Aufwand für die Projektierung der An­ schaltzeitpunkte im Streckenatlas ganz erheblich. Gegebenen­ falls sind für unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten auch unterschiedliche Entzerrungs-Offsets vorzugeben. Die Entzer­ rungs-Offsets sind zusammen mit etwaigen Reihenfolge-Offsets und den minimalen Anrufzeiten vorteilhaft einmal vor Beginn des Betriebes der Simulation zuzuführen, wobei zu prüfen ist, ob der oder die jeweils gewählten Entzerrungs-Offsets ausrei­ chen, um auf den Fahrzeugen bei den gefahrenen Geschwindig­ keiten zu einer wirksamen Entflechtung der Kommunikation zu kommen. Ist diese Forderung erfüllt, d. h. sind die Entzer­ rungs-Offsets hinreichend groß, so könnten sich die Züge vor­ ausschauend schon zu einem sehr frühen Zeitpunkt mit den ein­ zelnen Fahrwegelementen in Verbindung setzen; diese frühen Zeitpunkte liegen jeweils vor den Zeitpunkten, an denen die Züge spätestens die Verbindung zu den Fahrwegelementen auf­ nehmen müssen, um eine rechtzeitige folgeabhängige Übermitt­ lung von Ein- und Umschaltaufträgen zu bewirken.

Wenn die Züge dabei den Bahnübergängen neben dem eigentlichen Einschaltauftrag auch Angaben über ihre zeitliche oder räum­ liche Entfernung vom Bahnübergang übermitteln, ist es jedem einzelnen Bahnübergang möglich, in an sich bekannter Weise zum spätestmöglichen Zeitpunkt die Sicherung des Bahnübergan­ ges einzuleiten. Konkret bedeutet das, daß der Bahnübergang einen noch in der Zukunft liegenden Einschaltauftrag erhält und selbst bestimmt, wann er diesen Einschaltauftrag auszu­ führen hat.

Bei Weichen, Schlüsselsperren und ähnlichen Stelleinrichtun­ gen können Umschaltaufträge bzw. Statusmeldungen ohne Beein­ trächtigung des Betriebsablaufes bereits ausgeführt werden, bevor der durch den Reihenfolge-Offset belegte minimale An­ rufzeitpunkt erreicht ist.

Die Reihenfolge und die Entflechtungs-Offests können vorteil­ haft zu gemeinsamen Offsets zusammengezogen und den einzelnen Fahrwegelementtypen oder allen Fahrwegelementen oder Fahrweg­ elementgruppen gemeinsam als konstante Größe zugeordnet wer­ den. Wie dargelegt, ist es aber auch möglich, unterschiedli­ che gemeinsame Offsets für Fahrzeuge mit unterschiedlichen Soll-Fahrgeschwindigkeiten vorzugeben.

Die Zeitpunkte für den Aufbau einer Verbindung zu einem Fahr­ wegelement sind üblicherweise in einem fahrzeugseitigen Streckenatlas hinterlegt. Es ist aber auch möglich, Markie­ rungen für die Aufnahme des Kommunikationsaufbaus nicht in einem Streckenatlas zu deponieren, sondern die entsprechenden Markierungen durch die Fahrzeuge selbst zu generieren, indem diese aus der Kenntnis der Anrufzeitpunkte für die minimalen Anrufzeiten, der geographischen Anordnung der Fahrwegelemen­ te, ihrer Soll- oder tatsächlichen Vorrückgeschwindigkeit und eines zu berücksichtigenden Entzerrungs-Offsets selbst den Zeitpunkt online bestimmen, an denen sie mit der Ermittlung der tatsächlichen Anrufzeitpunkte beginnen sollen. Dies hätte den Vorteil, daß die Fahrzeuge ihre Fahrgeschwindigkeit und ihr Fahrverhalten mit in die Bestimmung der tatsächlichen An­ rufzeitpunkte einbeziehen könnten. Höhere Fahrgeschwindigkei­ ten bedingen dabei eine Vorverlegung des Zeitpunktes für die Bestimmung der tatsächlichen Anrufzeitpunkte, während bei ge­ ringeren Fahrgeschwindigkeiten auch später mit der Ermittlung der tatsächlichen Anrufzeitpunkte begonnen werden kann.

Im vorstehenden wurde davon ausgegangen, daß jedes Fahrweg­ element für sich von einem sich nähernden Zug aus angerufen wird. Die Erfindung ist aber auch dort mit Vorteil anwendbar, wo mehrere vorzugsweise räumlich benachbarte Fahrwegelemente zu einer gemeinsamen Fahrwegelementgruppe zusammengezogen sind, zu der nur eine einzige Funkverbindung aufzubauen und die einzelnen Fahrwegelemente dann im Multiplex mit Anweisun­ gen zu versorgen sind. Auch bezüglich dieser Fahrwegelemente ist der Aufruf der Fahrwegelemente entsprechend ihrer geogra­ phischen Anordnung innerhalb der Gruppe und innerhalb der Strecke aufrechtzuerhalten bzw. vorzunehmen. Das Fahrwegele­ ment mit der längsten Reaktionszeit bestimmt dabei den Zeit­ punkt, an dem der Verbindungsaufbau spätestens stattzufinden hat.

Claims (12)

1. Verfahren zum Vorgeben der Zeitpunkte für das Anrufen von Fahrwegelementen durch sich diesen nähernde Fahrzeuge im Funk-Fahr-Betrieb von Bahnen zum Einleiten vorgegebener Reak­ tionen der Fahrwegelemente unter Berücksichtigung minimaler Anrufzeiten, die sich zusammensetzen aus einer Kommunika­ tionsaufbauzeit, einer Übertragungszeit und einer indivi­ duellen Reaktionszeit des betreffenden Fahrwegelementes, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrwegelemente (BU1, W, BU2) oder Gruppen von Fahr­ wegelementen in der durch ihre geographische Anordnung ent­ lang der befahrenen Strecke gegebenen Folge angerufen werden, wobei für den Fall, daß der durch die minimale Anrufzeit (TW) eines Fahrwegelementes (W) definierte Anrufzeitpunkt (t5) zeitlich gesehen hinter dem Anrufzeitpunkt (t4) eines geogra­ phisch gesehen folgenden Fahrwegelementes (BU2) liegt, der Anrufzeitpunkt (t5) des Fahrwegelementes mit der kürzeren An­ rufzeit (TW) mit einem Offset (TWO) belegt wird, der so be­ messen ist, daß der Anrufzeitpunkt (t2) zeitlich vor dem An­ rufzeitpunkt (t4) für das Fahrwegelement (BU2) mit der länge­ ren Anrufzeit liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bewertung der Anrufzeitpunkte durch die Fahrzeuge das dynamische Geschwindigkeitsprofil der Fahrzeuge berück­ sichtigt wird, das zu geschwindigkeitsabhängigen Reihenfolge- Offsets für unterschiedliche Fahrzeuge führt, wobei die Offsetdauer mit steigender Fahrgeschwindigkeit ansteigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Bestimmung des oder der Offsets (TWO, TWOB1) für den oder die vorzuverlegenden Anrufzeitpunkte (t5, t4) die mit diesen Reihenfolge-Offsets beaufschlagten Anrufzeitpunkte (t2, t1) einer simulierten Bahnfahrt über die Strecke zugrun­ degelegt werden, bei der geprüft wird, ob mit den auf den Fahrzeugen verfügbaren Kommunikationsmitteln ein folgeabhän­ giges zeitgerechtes Anrufen der einzelnen Fahrwegelemente möglich ist, daß, wenn dies im Einzelfall noch nicht möglich ist, der Offset mindestens eines vorverlegten Anrufzeitpunk­ tes verändert und alle offsetbelegten Anrufzeitpunkte (t2, t1) einer erneuten Simulation unterzogen werden und so fort, bis schließlich der vorgegebenen Einschaltfolge genügende Reihenfolge-Offsets vorliegen und daß die dadurch definierten offsetbelegten Anrufzeitpunkte auf den Fahrzeugen zur recht­ zeitigen Aufnahme der Kommunikation mit den Fahrwegelementen verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vorgabe geeigneter Anrufzeitpunkte die Übermittlung von Daten an ein in der Strecke folgendes Fahrwegelement erst erfolgt, nachdem das diesem in der Strecke vorgeordnete Fahr­ wegelement den sich nähernden Fahrzeugen den Kommunikations­ aufbau oder die Annahme oder die erfolgreiche Ausführung des für das Fahrwegelement geltenden Einschalt- oder Umschaltauf­ trages bestätigt hat bzw. ihm mitgeteilt hat, daß es den von ihm jeweils geforderten Zustand einnimmt.

5. Verfahren zum Vorgeben der Zeitpunkte für das Anrufen von Fahrwegelementen durch sich diesen nähernde Fahrzeuge im Funk-Fahr-Betrieb von Bahnen zum Einleiten vorgegebener Reak­ tionen der Fahrwegelemente unter Berücksichtigung minimaler Anrufzeiten, die sich zusammensetzen aus einer Kommunika­ tionsaufbauzeit, einer Übertragungszeit und einer indivi­ duellen Reaktionszeit des betreffenden Fahrwegelementes, dadurch gekennzeichnet, daß die Anrufzeitpunkte der Fahrwegelemente mit einem Entzer­ rungs-Offset (TE) belegt werden, der es den Fahrzeugen zuver­ lässig ermöglicht, Anrufzeitpunkte zu bestimmen, bevor sie die Einschaltpunkte zum spätestmöglichen Ein- oder Umschalten von Fahrwegelementen erreichen und daß die Fahrzeuge aus der vorausschauenden Kenntnis der Einschaltzeitpunkte nach Maßga­ be der verfügbaren Kommunikationsmittel und unter Berücksich­ tigung einer vorgebbaren Einschaltreihenfolge durch Vorverle­ gung der Anrufzeitpunkte eine lastglättende zeitliche Ent­ flechtung der Kommunikation mit den einzelnen Fahrwegelemen­ ten oder Gruppen von Fahrwegelementen vornehmen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten unterschiedli­ che Entzerrungs-Offsets vorgegeben werden, die mit zunehmen­ der zulässiger Geschwindigkeit angehoben und bei niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten verringert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die vorzugebenden Entzerrungs-Offsets zusammen mit etwaigen Reihenfolge-Offsets und den minimalen Anrufzei­ ten der Simulation zugeführt werden, in der die wirksame Ent­ flechtung der Kommunikation nachzuweisen ist, wobei die je­ weils gewählten Offsets zur Erreichung dieses Zieles durch Vergrößern oder Verkleinern in Richtung auf möglichst späte Anrufzeitpunkte optimiert werden können.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge- und die Enzerrungs-Offsets zu gemeinsa­ men Offsets zusammengezogen und den einzelnen Fahrwegelement­ typen oder allen Fahrwegelementen/Fahrwegelementgruppen ge­ meinsam als konstante oder nach Maßgabe der Streckenausge­ staltung zu ihnen und/oder der Soll-Fahrgeschwindigkeit der Fahrzeuge variable Größen zugeordnet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Entzerrungs-Offsets definierten Zeitpunkte, an denen die Fahrzeuge mit dem Verbindungsaufbau beginnen, von den Fahrzeugen aus einen Streckenatlas ausgelesen werden, über den sie sich in der Bahnanlage orten.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge aus der Kenntnis der Anrufzeitpunkte für die minimalen Anrufzeiten, der geographischen Anordnung der Fahrwegelemente und/oder ihrer Soll- oder tatsächlichen Vor­ rückgeschwindigkeit und der Kenntnis eines zu berücksichti­ genden Entzerrungs-Offsets selbst den Zeitpunkt online be­ stimmen, an dem sie mit dem Verbindungsaufbau beginnen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß der Bremsweg eines Fahrzeugs größer ist als die für ein Fahrwegelement jeweils zu berücksichtigende Reaktionszeit, der rechnerisch festlegbare Zeitpunkt für den Bremsbeginn den Zeitpunkt definiert, an dem die Datenübertra­ gung vom Fahrzeug zum Fahrwegelement abzuschließen ist mit der Folge, daß der zu berücksichtigende Anrufzeitpunkt um mindestens die Zeitspanne zwischen Beginn der Reaktionszeit des Fahrwegelementes und Bremseinsatzzeitpunkt zeitlich vor­ verlegt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Anrufzeit bei Fahrwegelementen, deren Ein­ schalt- oder Umschaltzeit kleiner ist als die Zeit, die ein mit maximaler Geschwindigkeit fahrender Zug zum Zurücklegen des Bremswegabstandes benötigt, durch Berücksichtigung der tatsächlichen Geschwindigkeit und des tatsächlichen Bremswe­ ges des Zuges entsprechend verringert wird.