DE2701925B2 - Fahrzeugsteuerung mit zwei Bordrechnern - Google Patents
Fahrzeugsteuerung mit zwei BordrechnernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugsteuerung gemäß dem OberLegriff des Patentanspruchs 1.
Eine solche Fahrzeugsteuerung ist im Prinzip aus der Zeitschrift Elektronik 1973, Heft 11, S. 409 bekannt. Die
dort erwähnten Elektronik-Baugruppen nehmen etwa dieselben Steuerungs- und Kommunikationsaufgaben
wahr, wie die Bordrechner beim Anmeldungsgegenstand und müssen deshalb als den Bordrechnern
äquivalent angesehen werden.
Die Parallelschaltung von Rechnern zum Aufbau eines sicheren Rechnersystems mit ständigem Vergleich
der erarbeiteten Ergebnisse ist in der Zeitschrift Signal und Draht 1974, Heft 11, auf Seite 213 beschrieben.
Eine weitere bedarfsgesteuerte Fahrzeugsteuerung, welche hierarchisch aufgebaut ist und in welcher die
Steuerung der einzelnen Fahrzeuge sowie die Sicherheitsverantwortung sogenannten Operationszentralen
obliegt, während eine übergeordnete Dispositionszentrale die Bedarfssteuerung besorgt und die Bahnhofseinrichtungm
betreut, ist aus der DE-OS 24 23 590 bekannt.
In beiden Fahrzeugsteuerungen sollen die Fahrzeuge auch ohne Begleitpersonal eingesetzt werden können.
Die Betriebszuverlässigkeit solcher Fahrzeugsteuerungen hängt in erster Linie von de>- Zuverlässigkeit der
Bordsteuergeräte (Bordrechner) der Fahrzeuge ab. Infolge der Abwesenheit von Begleitpersonal ist die
Gefahr von Streckenblockierungeti durch Ausfall der
Bordrechner besonders groß. Die einzige Möglichkeit die Auswirkungen solcher Ausfälle gering zu halten ist
die zusätzliche Bereitstellung von automatisch anschaltbaren Reserverechnern oder Reserverechnersystemen.
In der Zeitschrift Schienen der Welt, 1970, Heft 7-8,
S. 474 ff. ist z. B. ein Vier-Rechner-System für eine Fahrzeugsteuerzentrale beschrieben.
Streckenblockierungen sind jedoch auch bei Einsatz zusätzlicher Reserverechnersysteme auf den Fahrzeugen
noch mit einer gewissen Eintrittswahrscheinlichkeit möglich, vor allem deshalb, weil die Reserverechner
nur in größeren Zeitabständen — etwa vor Antritt einer Fahrt — geprüft werden und deshalb später auftretende
Fehler nicht erkannt werden. Ebenso werden die zur Umschaltung notwendigen Einrichtungen nur in größeren
Zeitabständen geprüft. Wenn bei Ausfall des mit der Fahrzeugsteuerung betrauten Bordrechners auf das
Reservesystem umgeschaltet werden soll, können solche Fehler eine Betriebshemmung bewirken. Werden
solche Fehler jedoch rechtzeitig erkannt, kann das Fahrzeug aus dem Dienst genommen und repariert
werden, bevor ein Ausfall des mit der Fahrzeugsteuerung betrauten Bordrechners auftritt.
Aufgabe der Erfindung ist, eine sichere Fahrzeugsteuerung
zu schaffen, in welcher die Wahrscheinlichkeit von betriebshemmenden Ausfällen sehr klein ist
und die sich deshalb für einen Betrieb der Fahrzeuge ohne Begleitpersonal besonders eignet.
Die Fahrzeugsteuerung, welche die Aufgabe der Erfindung löst, ist durch die im Kennzeichen des
Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gekennzeichnet.
Hiermit befinden sich auf jedem Fahrzeug zwei in sich sichere Bordrechner, die, weil sie sich nicht gegenseitig
zu kontrollieren brauchen, völlig unabhängig voneinander zur Fahrzeugsteuerung und zur Ausgabe von
Datentelegrammen an die Zentrale aktiviert werden können. Weil eine Aktivierung von der Zentrale
vorgenommen wird und ihre Durchführung auch von dort aus überwacht wird, kann das bisher aktiv
geschaltete Rechnersystem seine Steuerungsfunktionen so lange ungestört wahrnehmen, bis die Aktivschaltung
des bisher passiven Rechnersystems erfolgt ist. Es tritt dadurch keine nennenswerte Unterbrechung der Fahrtkontrolle
während der Umschaltung ein und eine vorsorgliche Auslösung einer Notbremsung wie sie bei
längerer unkontrollierter Fahrt aus Sicherheitsgründen erforderlich wäre, ist nicht nötig. Die Umschaltung der
Rechnersysteme kann in kurzen Zeitabständen während der Fahrt erfolgen und stellt sicher, daß auch ein Ausfall
des gerade passiven Systems oder ein Ausfall der Umschaltlogik erkannt wird, bevor er eine Betriebshemmung
verursacht.
Eine Ausgestaltung der Fahrzeugsteuerung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder
Bordrechner zum Zeichen seines einwandfreien Zustandes in regelmäßigen Zeitabständen Funktionszeichen
ausgibt, daß das Vorhandensein solcher Funktionszeichen beider Bordrechner dem Rechner in der
Zentrale innerhalb der Datentelegramme mitgeteilt wird, die er von dem zur Datentelegrammabgabe
ausgewählten Bordrechner erhält und daß der nicht zur Datentelegrammabgabe ausgewählte Bordrechner seine
Funktionszeichen an den zur Datentelegrammabgabe ausgewählten Bordrechner ausgibt
Damit ist eine sichere und einfache Möglichkeit für den Rechner in der Zentrale geschaffen, die Funküopsfähigkeit
beider Bordrechner ständig zu überwachen.
Eine weitere Ausgestaltung der Fahrzeugsteuerung nach der Erfindung betrifft deren Funktionsweise bei
der Auswahl der einzelnen Bordrechner und ist dadurch
ίο gekennzeichnet, daß die Auswahl eines Bordrechners
durch den in der Zentrale befindlichen Rechner mittels eines besonderen Bit in jedem für das betreffende
Fahrzeug bestimmten Datentelegramm erfolgt, daß der angesprochene Bordrechner durch dieses Bit befähigt
wird, sein Funktionszeichen auch an die Umschaltlogik auszugeben und daß die Umschaltlogik immer jenen
Bordrechner zur Datentelegrammabgabe und zur Steuerung der Fahrzeugaggregate durchschaltet, der
Funktionszeichen an die Umschaltlogik ausgibt.
Eine andere λ asgestaltung der Fahrzeugsteuerung
nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Notbremsschaltang in jedem Fahrzeug vorhanden
ist, welche die Funktionszeichen des zur Datentelegrammabgabe und zur Steuerung der Fahrzeugaggregate
ausgewählten Bordrechners erhält, bei deren Ausbleiben die Notbremse aktiviert und diese erst
wieder löst, wenn nach Umschaltung auf den anderen Bordrechner dessen Funktionszeichen empfangen werden,
daß ein Ausfall eines Bordrechners oder eines von diesem Bordrechner angesteuerten wichtigen Fahrzeugaggregates,
sowie eine mindestens zweimal hintereinander festgestellte Nichtübereinstimmung der von
den Einzelrechnern eines Bordrechners erarbeiteten Ergebnisse zur Einstellung der Ausgabe von Funktionszeichen
des betreffenden Bordrechners führt und daß der in der Zentrale befindliche Rechner dann, wenn
nötig, die Durchschaltung des anderen Bordrechners veranlaßt, sowie eine Schadensmeldung an eine
übergeordnete Dispositionszentrale abgibt, welche das Fahrzeug nach Beendigung seines Liniendienstes in die
Wartung dirigiert Damit ist sichergestellt, daß ein Fahrzeug nur dann seine Fahrt fortsetzen kann, wenn
mindestens ein Bordrechner und alle wichtigen Fahrzeugaggregate einwandfrei funktionieren und daß ein
Fahrzeug sobald wie möglich aus dem Verkehr gezogen wird, wtnn sich eine Störung zeigt, auch dann, wenn
diese in einem Geräteteil auftritt, der zu diesem Zeitpunkt gerade nicht gebraucht wird.
Eine Weiterbildung der Fahrzeugsteuerung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung
der Umschaltlogik der in der Zentrale befindliche Rechner in regelmäßigen Zeitabständen
eine Umschaltung der Datentelegrammabgabe und der Fahrzeugaggregate auf den anderen Bordrechner
vornimmt und anschließend kontrolliert, ob die Umschaltung ausgeführt wurde. Dadurch wird auch die
Umschaltlogik in regelmäßigen Zeitabständen auf ihre Funktionsfähigkeit hin überprüft, damit ihr eventueller
Ausfall nicht erst dann bemerkt wird, wenn eine Umschaltung vorgenommen werden muß, weil einer der
Bordrechner gestört ist.
Andere Ausgestaltungen betreffen weitere Maßnahmen zur Erhöhung der Sicherheit und Zuverlässigkeit
der Fahrzeugsteuerung nach der Erfindung und sind den Ansprüchen 6,7 und 8 zu entnehmen.
An Hand der Zeichnung soll nun ein Ausführungsbeispiel der Fahrzeugsteuerung nach der Erfindung
beschrieben und ihre Funktion erklärt werden.
Die Zeichnung zeigt aus je zwei Einzelrechnern bestehende Bordrechner RSi, RS2, denen Empfangseinrichtungen
Et, E2, Ortungs- und Geschwindigkeitsmeßeinrichtungen OGl, OG 2 sowie Sendeeinrichtungen
TS1, TS2 zur Ausgabe von Datentelegrammen
an eine Zentrale fest zugeordnet sind. Schalter S1 bis
54 werden von einer Umschaltlogik UL angesteuert und bewerkstelligen die Umschaltung der Datentelegrammausgabe
und der Fahrzeugaggregate FA auf den einen oder den anderen Bordrechner. Der Schalter S1
schaltet dabei den Meldeweg, der Schalter 52 den Kommandoweg zu den Fahrzeugaggregaten FA zwischen
den Bordrechnern um. Mit dem Schalter 53 werden die Datentelegrammausgänge der Bordrechner
auf die zugehörigen Sendeeinrichtungen durchgeschaltet oder von diesen abgetrennt und der Schalter 54
schaltet den Fehlermeldeweg zwischen den beiden Bordrechnern um.
Im Betrieb gibt ein in der Zentrale befindlicher Rechner zyklisch an alle Fahrzeuge Datentelegramme
aus, die von beiden Bordrechnern über die ihnen zugeordneten Empfangseinrichtungen empfangen werden.
Die Bordrechner bekommen außerdem Statusmeldungen von den ihnen zugeordneten Ortungs- und
Geschwindigkeitsmeßeinrichtungen. Der zur Datentelegrammausgabe und zur Fahrzeugsteuerung durchgeschaltete
Bordrechner bekommt zusätzlich Statusmeldungen der umschaltbaren Fahrzeugaggregate FA.
Beide Bordrechner erarbeiten aus den empfangenen Datentelegrammen Steuerkommandos und der über jo
den Schalter 52 auf den Kommandoweg durchgeschaltete
Bordrechner gibt diese an die Fahrzeugaggregate aus. Aus den Statusmeldungen stellen beide Bordrechner
Datentelegramme für die Zentrale zusammen und der Bordrechner, der auf die ihm zugeordnete
Sendeeinrichtung durchgeschaltet ist, gibt sie aus.
AiIe Arbeitsgänge eines Bordrechners werden in beiden Einzelrechnern unabhängig voneinander durchgeführt.
Am Ende eines jeden Rechenprozesses werden die Ergebnisse ausgetauscht und in beiden Rechnern
verglichen. Stimmen die Ergebnisse überein und sind sowohl die empfangenen Datentelegramme als auch die
Statusmeldungen akzeptabel, so generiert der Bordrechner ein Funktionszeichen, beispielsweise eine Folge
von Impulsen, welche so lange fortgesetzt wird, bis ein Fehler auftritt. Das Vorhandensein solcher Funktionszeichen bei beiden Bordrechnern wird der Zentrale
mitgeteilt. Dazu dienen besondere Bits in den Datentelegrammen, die der eine der beiden Bordrechner
an die Zentrale abgibt und eine mit dem Schalter 54 umschaltbare Datenleitung, über welche
beide Bordrechner ihre Funktionszeichen aneinander abgeben können.
Die Auswahl eines Bordrechners für die Datentelegrammabgabe und die Steuerung der Fahrzeugaggregate
geschieht über ein Auswahlbit in allen an das betreffende Fahrzeug addressierten Datentelegrammen
der Zentrale.
Durch das Auswahlbit wird ein bestimmter Bordrechner dazu befähigt, sein Funktionszeichen auch an
die Umschaltlogik auszugeben. Diese schaltet die Schalter 51 bis 54 dann so um, daß der Bordrechner,
welcher sein Funktionszeichen an die Umschaltlogik abgibt, zur Dalentelegrammabgabe und zur Steuerung
der Fahrzeugaggregate durchgeschaltet wird.
Daß die Umschaltung erfolgt ist, erfährt die Zentrale durch ein besonderes Bit innerhalb der empfangenen
Datenteiegramme, das der Zentrale mitteiit, weicher Bordrechner das jeweilige Datentelegramm ausgegeben
hat. Ist keine Umschaltung erfolgt, wird eine Fahrt in die Wartung veranlaßt.
Zu den Fahrzeugaggregaten FA, die Steuerbefehle von den Bordrechnern erhalten, gehört auch eine in der
Zeichnung nicht dargestellte Notbremsschaltung. Diese hält die Notbremse gelöst, solange sie ein Funktionszeichen eines Bordrechners empfängt. Tritt nun ein
Fehler in dem auf die Fahrzeugaggregate durchgeschalteten Bordrechner auf, so stellt dieser die Ausgabe von
Funktionszeichen ein und die Notbremsschaltung aktiviert die Notbremse. Sobald eine Umschaltung auf
den anderen Bordrechner erfolgt ist und dessen Funktionszeichen von der Notbremsschaltung empfangen
werden, wird die Notbremse wieder gelöst und es wird mit dem nächsten Datentelegramm eine Fehlermeldung
an die Zentrale abgegeben. Die Zentrale wiederum informiert eine übergeordnete Dispositionszentrale,
welche das Fahrzeug nach Beendigung der begonnenen Fahrt in die Wartung leitet.
Es besteht nun aber auch die Möglichkeit, daß ein Fehler in dem Bordrechner auftritt, der gerade nicht zur
Datentelegrammabgabe und zur Fahrzeugsteuerung durchgeschaltet ist. Hier wird die Notbremse nicht
aktiviert. Der betroffene Bordrechner stellt jedoch die Abgabe von Funktionszeichen ein, was von dem
anderen Bordrechner bemerkt wird und, wie im obigen Falle, eine Fehlermeldung an die Zentrale auslöst.
Fehler, die zu einer Streckenblockierung führen, können nur noch an der gemeinsamen Peripherie, vor
allem am Antriebs- und Bremssystem der Fahrzeuge, sowie in seltenen Fällen, wenn beide Bordrechner
gleichzeitig oder kurz nacheinander ausfallen, auftreten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Fahrzeugsteuerung mit mindestens einer Zentrale und einer Vielzahl von spurgebundenen, '
mit je zwei gleichwertigen Bordrechnern ausgestatteten Fahrzeugen, welche mit einem in der
Zentrale befindlichen Rechner Datentelegramme austauschen, wobei beide Bordrechner gleiche
Informationen von der Zentrale sowie Daten von '<>
den Fahrzeugaggregaten erhalten und unabhängig voneinander verarbeiten, dadurch gekennzeichnet,
daß beide Bordrechner (RSi, RS2)
der Fahrzeuge aus je zwei Einzelrechnern bestehen, die alle Ergebnisse getrennt erarbeiten und miteinander
vergleichen, daß eine Umschaltlogik (UL) auf jedem Fahrzeug vorhanden ist, mit deren Hilfe der in
der Zentrale befindliche Rechner den einen oder den anderen Bordrechner (RSi, RS2) zur Datentelegrammabgabe
und zur Steuerung der Fahrzeugaggregate (FA) auswählen kann und daß eine ständige Kontrolle beider Bordrechner durch den in
der Zentrale befindlichen Rechner erfolgt
2. Fahrzeugsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bordrechner (RS 1, ÄS 2)
zum Zeichen seines einwandfreien Zustandes in regelmäßigen Zeitabständen Funktionszeichen ausgibt,
daß das Vorhandensein solcher Funktionszeichen beider Bordrechner dem Rechner in der
Zentrale innerhalb der Datentelegramme mitgeteilt wird, die er von dem zur Datentelegrammabgabe
ausgewählten Bordrechner erhält und daß der nicht zur Datentelegrammabgabe ausgewählte Bordrechner
seine Funktionszeichen an den zur Datentelegrammabgabe ausgewählten Bordrechner ausgibt.
3. Fahrzeugsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl eines Bordrechners
(RSi, RS 2) durch den in der Zentrale befindlichen Rechner mittels eines besonderen Bit in
jedem für das betreffende Fahrzeug bestimmten Datentelegramm erfolgt, daß der angesprochene
Bordrechner durch dieses Bit befähigt wird, sein Funktionszeichen auch an die Umschaltlogik (UL)
auszugeben und daß die Umschaltlogik immer jenen Bordrechner zur Datentelegrammabgabe und zur
Steuerung der Fahrzeugaggregate durchschaltet, der Funktionszeichen an die Umschaltlogik ausgibt.
4. Fahrzeugsteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Notbremsschaltung in
jedem Fahrzeug vorhanden ist, welche die Funktionszeichen des zur Datentelegrammabgabe und
zur Steuerung der Fahrzeugaggregate (FA) ausgewählten Bordrechner (RSt bzw. RS 2) erhält, bei
deren Ausbleiben die Notbremse aktiviert und diese erst wieder löst, wenn nach Umschaltung auf den
anderen Bordrechner dessen Funktionszeichen empfangen werden, daß ein Ausfall eines Bordrechners
oder eines von diesem Bordrechner angesteuerten wichtigen Fahrzeugaggregates, sowie
eine mindestens zweimal hintereinander festgestellte Nichtübereinstimmung der von den Einzelrechnern
eines Bordrechners erarbeiteten Ergebnisse zur Einstellung der Ausgabe von Funktionszeichen des betreffenden Bordrechners führt und
daß der in der Zentrale befindliche Rechner dann, wenn nötig, die Durchschaltung des anderen
Bordrechners veranlaßt, sowie eine Schadensmeldung an eine übergeordnete Dispositionszentrale
abgibt, welche das Fahrzeug nach Beendigung seines Liniendienstes in die Wartung dirigiert
5. Fahrzeugsteuerung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Überprüfung der Umschaltlogik (UL) der m der
Zentrale befindliche Rechner in regelmäßigen Zeitabständen eine Umschaltung der Datentelegrammabgabe
und der Fahrzeugaggregate (FA) auf den anderen Bordrechner vornimmt und anschließend
kontrolliert ob die Umschaltung ausgeführt wurde.
6. Fahrzeugsteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Fahrzeugstandortes
und der Fahrzeuggeschwindigkeit zwei Ortungs- und Geschwindigkeitsmeßeinrichtungen
(OG1, OG 2) und zum Empfang und zur Abgabe von
Datentelegrammen je zwei Empfangseinrichtungen (Ei, E2) und Sendeeinrichtungen (TSi, TS2)
vorhanden sind und daß je eine dieser Einrichtungen je einem Bordrechner fest zugeordnet ist.
7. Fahrzeugsteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchschaltung der Bordrechner
(RSi, RS 2) auf die Sendeeinrichtungen (TSi, TS 2) und auf die Fahrzeugaggregate (FA)
Relais (Si, S2, S3) verwendet werden, deren Kontakte mechanisch so gekoppelt sind, daß die
Abgabe von Datentelegrammen und die Ansteuerung der Fahrzeugaggregate mit Sicherheit nur von
demselben Bordrechner vorgenommen werden kann und daß die Durchschaltung zweier Bordrechner
gleichzeitig nicht möglich ist.
8. Fahrzeugsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf
jedem Fahrzeug zusätzliche Schaltmittel vorhanden sind, weiche bei Ausfall beider Bordrechner die
Einzelrechner der verschiedenen Bordrechner in einer vorher festgelegten Reihenfolge einander
parallelschalten bis eine Kombination zweier fehlerfreier Einzelrechner gefunden ist und daß diese
Kombination als neu gebildeter Bordrechner die Datentelegrammai sgabe und die Steuerung der
Fahrzeugaggregate übernimmt
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