DE3709130C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rechneranlage aus ortsfestem Rechner und Bordrechnern für den Eisenbahnbetrieb, wobei der ortsfeste Rechner mit Speicher-Peripherieeinheiten versehen ist.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche solche rechnerunterstützten oder ausgesprochen rechnergesteuerten Verkehrssysteme bekannt, die zur planmäßigen Abwicklung des Betriebes der zum System gehörenden Fahrzeuge, ferner zum Sammeln und Verarbeiten der während des Betriebes ermittelten Informationen dienen. Ein gemeinsames Merkmal und zugleich ein Nachteil dieser Systeme besteht darin, daß sie für solche Fahrzeuge entwickelt wurden, welche konstante oder fast konstante Betriebseigenschaften aufweisen, so daß die Funktion des Systems durch jedwelches zufällige Ereignis gestört und blockiert werden kann und der eventuelle Betriebsausfall nur durch menschlichen, manuellen Eingriff beseitigt werden kann. Diese bekannten Systeme sind zur Lösung von Aufgaben des Eisenbahnbetriebs grundsätzlich ungeeignet, da der Eisenbahnbetrieb ein Netz mit dynamischen, kontinuierlich veränderlichen und oft stochastischen Parametern voraussetzt, wo der Eintritt einzelner Ereignisse und die durch diese hervorgerufenen Veränderungen nicht vorausberechnet oder abgewendet werden können.

Eine bekannte Rechneranlage der eingangs erwähnten Art hingegen dient zur automatischen Steuerung eines Zuges in Abhängigkeit von dessen Fahrgeschwindigkeit, um den Zug in der Bahnhofsstation an einer vorbestimmten Stelle anzuhalten (DE-OS 29 26 149). Für ein ähnliches Steuerverfahren sind in bestimmter Distanz voneinander entlang der Fahrtstrecke Positionsmarkierungen verteilt, und auf dem Fahrzeug wird eine Wegmessung mittels Distanzimpulszählern vorgenommen (DE-OS 30 26 400).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine an die Strecken- und Zugeigenschaften anpaßbare Rechneranlage aus ortsfestem Rechner und Bordrechnern für den Eisenbahnbetrieb zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit einer Rechneranlage eingangs erwähnter Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den mit Anzeige und Tastatur versehenen Bordrechner mehrere selbstständige Datenmodule zur Erfassung von Betriebsdaten der Lokomotive, der Zusammenstellung des Zuges und von Streckeninformationen anschließbar sind und der ortsfeste Rechner mit mindestens einem Datenmodul-Auslesegerät versehen ist, und daß an den Bordrechner ein an eine Fahrzeugachse angeschlossener Wegsignalgeber sowie zusätzlich eine Ortsidentifizierungseinheit angeschlossen sind und die Ortsidentifizierungseinheit mit entlang der Eisenbahnstrecke in bestimmten Abständen verteilten Ortsidentifizierungsgebern zusammenwirkt.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das Datenverarbeitungs- und Bordinformationssystem mit interkommunikationsfähigen ortsfesten und ortsunabhängigen Klein- oder Mikrorechnern netzartig aufgebaut werden soll, wobei die Rechner in gleicher oder fast gleicher Weise aufgebaut sind. Diese Rechner sichern auf Grund der durch die angeschlossenen Fühler, Signalumformer und Peripheriegeräte gesammelten Informationen einen durch die Software bestinmten optimalen Betrieb und sammeln die Daten zwecks deren Weiterverarbeitung.

Wenn jede Einheit nun innerhalb eines bestimmten Wirkungsbereichs tätig ist, kann die Überlappung der Funktion und zugleich der Aufbau der einzelnen Einheiten niedrig gehalten werden.

Obwohl bei der erfindungsgemäßen Rechneranlage die Möglichkeit einer Funkverbindung offensteht, ist eine Funkübertragung der Informationen keine Voraussetzung der Betriebsfähigkeit des Systems. Im Gegensatz zu den bekannten Systemen entstehen die aus den gesammelten Informationen ermittelte Entscheidung und der Steuerbefehl nicht in den ortsfesten Rechnern und werden nicht on-line auf die Bordrechner übertragen, sondern die Entscheidung und der Steuerbefehl entstehen in dem Bordrechner selbst. Die gesanmelten Informationen dienen einerseits dazu, optimale Betriebsparameter zu erzielen, und andererseits dazu, später in den ortsfesten Rechnern gesammelt und verarbeitet zu werden und dadurch für das ganze System gültige Schlußfolgerungen ziehen zu können. Derart sind die einzelnen Züge selbstständig: wenn die Züge den Systembereich verlassen, können sie mit fast allen Vorteilen des Systems ausgerüstet im Verkehr teilnehmen.

Durch die optimal gewählten Fahrparameter werden der Rhythmus des Eisenbahnverkehrs beschleunigt, Energieverbrauch gespart und die Verkehrssicherheit wesentlich erhöht.

Die erfindungsgemäße Rechneranlage eignet sich zusätzlich dazu, über Einbeziehung eines gesonderten Personendatenmoduls die Arbeit des Personals zu verfolgen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein allgemeines Blockschaltbild des ortsfesten Rechners der Rechneranlage und

Fig. 2 ein allgemeines Blockschaltbild des dem ortsfesten Rechner aus der Fig. 1 angepaßten ortsunabhängigen Bordrechners.

Die ortsfesten Rechner des dargestellten Systems sind in den Zugleitstellen und den Gebietsdirektionen, gegebenenfalls in den Stationen aufgestellt, wobei ihre Größe von der zu bearbeitenden Datenmenge abhängt. Der ortsfeste Rechner enthält eine Datenverarbeitungseinheit 1 mit Datenspeicher, die in diesem Beispiel ein handelsüblicher Mikrocomputer mit entsprechender zentraler Speicherkapazität ist. An dem Mikrocomputer sind eine Diskettenstation 2 und verschiedene Peripherieneinheiten, z.B. ein Drucker 3, eine Anzeige 4 und eine Tastatur 5 über entsprechende Anpassungseinheiten an sich bekannter Weise angeschlossen. Die Diskettenstation 2 mit hoher Speicherkapazität dient als Hintergrundspeicher. Die Datenverarbeitungseinheit 1 ist über eine Schnittstelle 9 mit einem zum Auslesen mindestens eines Moduls, in diesem Fall zum Auslesen von je einem Lokomotive-Datenmodul 6 und Zug-Datenmodul 7 geeigneten Datenmodul-Auslesegerät 8 verbunden. Der Lokomotive-Datenmodul 6 und der Zug-Datenmodul 7 sind Speicherkarten mit normgerechten Abmessungen und Anschlüssen, die in das Datenmodul-Auslesegerät 8 eingesteckt werden können. Der als eine aktive Speicherkarte ausgebildete Personen-Datenmodul 10 kann in das Karten- Schreib/Lesegerät 11 eingelegt werden, das über eine weitere Schnittstelle 9 mit der Datenverarbeitungseinheit 1 verbunden ist; die Kommunikationsart zwischen dem Personen-Datennodul 10 und dem Karten-Schreib/Lesegerät 11 ist in diesem Fall elektromagnetisch. Die ortsfesten Rechner an den Zugleitstelle enthalten mindestens ein Karten- Schreib/Lesegerät 11, und an den Eingängen der Gebäude sind mehrere solche Karten-Schreib/Lesegeräte 11 angeordnet, die über Schnittstellen 9 ebenfalls an der Datenverarbeitungseinheit 1 angeschlossen sind. Diese Datenverarbeitungseinheit 1 verfügt über eine serielle Schnittstelle 12, über die der ortsfeste Rechner mit einem an der jeweiligen zugehörigen Gebietsdirektion angeordneten Großrechner zwecks weiterer Datenverarbeitung angeschlossen werden kann.

Das Blockschaltbild des ortsunabhängigen Bordrechners des Systems ist in der Fig. 2 dargestellt. Der Bordrechner enthält eine Mikroprozessor-Zentraleinheit 13, die über Schnittstellen 14 und je ein Daten-Eingabe/Ausgabegerät 28 mit den Datenmodulen, z.B. mit dem Lokomotive-Datenmodul 6, dem Zug-Datenmodul 7, dem Strecken-Datenmodul 19, dem zusätzlichen Modul 15 in bidirektionaler Verbindung steht. Letzterer Modul 15 ist ein Schieberegister-Speicher mit unterbrechungsfreier Spannungsversorgung, der alle charakteristischen Daten der zurückgelegten letzten 5 km sammelt und inmer neu schreibt. Die Zentraleinheit 13 ist ebenfalls über die Schnittstelle 14 mit zun Schreiben des Personen-Datennoduls 10 geeigneten Kartenschreibern 16 verbunden. Über ein Schnittstelle 14 sind ferner eine Tastatur 17 und eine alphanumerische Anzeige 18 an der Zentraleinheit 13 angeschlossen. Die Tastatur 17 enthält Zahlendrucktasten 0-9, ferner einige Tasten, die funktionell belegt sind, und die alphanumerische Anzeige 18 besteht in diesem Beispiel aus 24 Stück Anzeigeelementen einer Höhe von 20 mm, die in zwei Reihen angeordnet sind und eine sichere Ablesbarkeit unter beliebigen Umständen gewährleisten. Jeder Führerstand der zum System gehörenden Lokomotive ist mit einer selbstständigen Speicher-Peripherie- und Anzeigeeinheit versehen, die über je eine Schnittstelle 14 an bidirektionalen Bussystem des Bordrechners angeschlossen sind. Jede solche aktive Speicher-Peripherie- und Anzeigeeinheit enthält ein Lokomotive-Datenmodul 6, ein Zug- Datenmodul 7, ein Strecken-Datenmodul 19, einen zusätzlichen Modul 15, Kartenschreiber 16, eine Tastatur 17 und eine alphanumerische Anzeige 18 und ist so ausgestaltet, daß während des Betriebs die am anderen Führerstand der Lokomotive eingebaute selbstständige Speicher-Peripherie- und Anzeigeeinheit außer Betrieb ist. An die Zentraleinheit 13 ist über das Bussystem ein statischer Datenspeicher 20 und ein dynamischer Datenspeicher 21 angeschlossen, an dessen Eingang über eine Fühler-Anpassungseinheit 22 mehrere mit den wesentlichen Bedienungsorganen der Lokomotive verbundene und in der Figur nur schematisch, mit Pfeilen dargestellte Fühler 23 und ein an einer Achse der Lokomotive angeordneter Wegsignalgeber 24 angeschlossen sind. Die Ortsidentifizierungseinheit 25 des Bordrechners ist ebenfalls am Eingang des dynamischen Datenspeichers 21 angeschlossen Das dargestellte System enthält auch entlang der Strecke angelegte Mittel: an den charakteristischen Stellen der Stationen, Zugleitstellen, und der Bahnstrecke sind Ortsidentifizierungsgeber 26 mindestens in Signallaternen- Entfernung, höchstens in einer Entfernung von 10 km voneinander angeordnet. Die Entfernung zwischen zwei Ortsidentifizierungsgebern 26 ist durch die Art der Übertragung der Information zu der Lokomotive bestimmt. In dem dargestellten Beispiel sind die Ortsidentifizierungsgeber 26 als ununterbrochen ausstrahlende induktive Signalgeber ausgeführt, aber diese Ortsidentifizierungsgeber 26 können vorteilhaft als solche Radiosender ausgebildet werden, die je ein Informationspaket ausstrahlen, wenn sie von einer Lokomotive passiert werden. In diesem Fall enthält die Ortsidentifizierungseinheit 25 des Bordrechners einen Radioempfänger, der auf die Frequenz des Radiosenders des Ortsidentifizierungsgebers 26 abgestimmt ist.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Systems wird nachstehend erläutert:

Das Zug-Datenmodul dient zum Datenverkehr und zur Datenspeicherung der Aufgaben der Zugverfolgung, Energieeinsparung, der Sicherheit und der Lieferung der konstanten Meßwertdaten. Da eine Energieeinsparung nur in Kenntnis der charakteristischen Daten der Züge und der Strecken gewährleistet werden kann, soll das Zug-Datenmodul mit dem Strecken-Datenmodul zusammenarbeiten. Gegebenenfalls enthält das Zug-Datenmodul das Strecken-Datenmodul. Unter charakteristischen Kenntnissen verstehen sich die Daten der Strecken, der Fahrplan und die Veränderungen der Zusammensetzung des Zuges. Der Energiesparbetrieb kann dadurch verwirklicht werden, daß ein Modell der Zugbewegungseigenschaften unter labormäßigen Umständen, durch Experimente aufgestellt wird und auf Grund des mit Hilfe dieses Modells ausgebildeten Führungsalgorithnus Fahrbefehle für den Lockführer im Bordrechner erzeugt werden, wobei die Daten bezüglich des Zuges der Lokomotive, der Strecke und der Fahrt beachtet werden.

Die Punktionen des Zug-Datenmoduls sind mit den Wartungsarbeiten der Lokomotive an der heimischen Zugleitstelle verbunden und dienen ferner zur zeitlichen Verfolgung der Verkehrsdaten. Derart kann man bei jeder einzelnen Lokomotive die Reperatur- und Wartungsarbeiten und die betriebsunfähigen Zustände, und die eventuellen Zusammenhänge zwischen der Verkehrsbeanspruchung der Lokomotive und den vorgekommenen Wartungsarbeiten verfolgen.

Vor dem Beginn einer Fahrt bekommt der Lokführer die einsteckbare Einheit des Zug-Datenmoduls an der gegebenen Station. Dieses Zug-Datenmodul dient zum Speichern der Zusammensetzung des Zuges, der Codenummer der die Zusammenstellung planenden Station, der Zugnummer, der Zugbelastung, der gebremsten Masse, der Höchstgeschwindigkeit, der Identifizierungsnummer der Lokomotive, der Codenummer der heimischen Zugleitstelle, des Ortes der Verbindung der Lokomotive und des Zuges, des Zeitpunkts der Verbindung oder der Trennung, der Codenummer der Stationen, die der Zug passiert, der zugehörigen Zeitpunkte, der Codenummern der Orte, an denen die Zusammenstellung des Zuges verändert werden soll, der neuen Zugbelastung, der neuen gebremsten Masse, der neuen Achsenzahl, u.s.w.

Dieses Modul enthält die Orte des eventuellen Lokomotivenaustausches.

Der Lokführer steckt seine Identifizierungskarte in den für ihn vorgeschriebenen Bordkartenleser, dann steckt er das an den Station bekommene Zug-Datenmodul und das Strecken- Datenmodul in die dafür vorgesehenen Anschlüsse. Zu diesem Zeitpunkt werden die wichtigsten Daten, nämlich der Ort und der Zeitpunkt der Verbindung der Lokomotive und des Zuges, die Identifzierungsnummer der Lokomotive und die Codenummer der heimischen Zugleitstelle automatisch überschrieben. Der Fahrdienstleiter tippt dann nach dem Einschub seiner Dienstidentifizierungskarte die Zugnummer, die Zugbelastung, die gebremste Masse, die zugelassene Höchstgeschwindigkeit, die Achsenzahl über die Tastatur des Bordrechners ein und genehmigt die Zugabfahrt.

Die entlang der Strecke aufgestellten Ortsidentifizierungsgeber gewährleisten die Bestimmung des sie passierenden Zuges und dadurch wird die Ankunft an die einzelnen Stationen bzw. die Abfahrt von den Stationen automatisch eingeschrieben und verfolgt. Wenn in den Verkehrumständen menschlich hervorgerufene Veränderungen stattfinden, dann werden diese Veränderungen in den Bordrechner eingeschrieben. An der Zielstation werden die Daten der Ankunft und der Trennung des Zuges und der Lokomotive in den Bordrechner eingeschrieben, dann wird das Zug-Datenmodul von dem Bordrechner getrennt und an der Zielstation abgegeben. Die gesammelten Zug-Datenmodule werden an den heimischen Zugleitstelle mit Hilfe der ortsfesten Rechner ausgelesen und die gesammelten Daten werden verarbeitet.

Claims (5)

1. Rechneranlage aus ortsfestem Rechner und Bordrechnern für den Eisenbahnbetrieb, wobei der ortsfeste Rechner mit Speicher-Peripherieeinheiten versehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß an den mit Anzeige (18) und Tastatur (17) versehenen Bordrechner mehrere selbstständige Datenmodule zur Erfassung von Betriebsdaten der Lokomotive, der Zusammenstellung des Zuges und von Streckeninformationen anschließbar sind und der ortsfeste Rechner mit mindestens einem Datenmodul-Auslesegerät (8) versehen ist, und
daß an den Bordrechner ein an eine Fahrzeugachse angeschlossener Wegsignalgeber (24) sowie zusätzlich eine Ortsidentifizierungseinheit (25) angeschlossen sind und die Ortsidentifizierungseinheit (25) mit entlang der Eisenbahnstrecke in bestimmten Abständen verteilten Ortsidentifizierungsgebern (26) zusammenwirkt.

2. Rechneranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortsidentifizierungsgeber (26) induktive Sender sind, die die Identifizierungssignale ununterbrochen ausstrahlen.

3. Rechneranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortsidentifizierungsgeber (26) als HF-Burstsignale ausstrahlende Radiosender ausgebildet sind, die von der sie passierenden Lokomotive getriggert sind, und die Ortsidentifizierungseinheit (25) des Bordrechners einen Radioempfänger enthält, der auf die Sendefrequenz des Ortsidentifizierungsgebers (26) abgestimmt ist.

4. Rechneranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß jeder Führerstand jeder systemeigenen Lokomotive eine selbstständige Speicher-Peripherie- und Anzeigeeinheit enthält, die über je eine Schnittstelle (14) am bidirektionalen Bussystem des Bordrechners angeschlossen sind.

5. Rechneranlage nach einem den Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß an die Zentraleinheit (13) des Bordrechners ein zusätzlicher Modul (15) angeschlossen ist, der ein Schieberegister-Speicher mit unterbrechungsfreier Spannungsversorgung ist, der alle charakteristischen Daten der letzten zurückgelegten 5 km sammelt und immer neu schreibt.