DE4331431C1 - Verkehrsleiteinrichtung zur Steuerung des Fahrbetriebes und des Verkehrsablaufes für den schienengebundenen Verkehr - Google Patents
Verkehrsleiteinrichtung zur Steuerung des Fahrbetriebes und des Verkehrsablaufes für den schienengebundenen VerkehrInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verkehrsleiteinrichtung zur Steuerung des Fahrbetriebs
und des Verkehrsablaufs einschließlich der Transportlogistik für den schienen
gebundenen Verkehr.
Zur Gewährleistung eines sicheren, reibungslosen und zügigen schienengebunde
nen Verkehrs sind bei konventionellen Verkehrssystemen die zu befahrenden
Strecken grundsätzlich in Streckenblöcke aufgeteilt, die jeweils über Stellwerke
abgesichert werden und die den Fahrbetrieb leiten.
Die gebräuchlichste Streckensicherung des schienengebundenen Verkehrs erfolgt
durch Aufteilung der Strecke in einzelne Blöcke, die jeder für sich gesondert über
wacht werden. Die Sicherheit wird dadurch gewährleistet, daß sich jeweils nur ein
Fahrzeug (Fahrzeugverband/Zug) in einem Block befindet. Die Informationen über
freie und belegte Blöcke werden, in der Regel drahtgebunden zu den Stellwerken
gemeldet, wo durch das Bahnpersonal die entsprechenden Sicherungseinrichtungen,
wie beispielsweise Signale, Weichen, Schranken betätigt und angezeigt und gegen
seitig beeinflußt bzw. verriegelt werden.
Diese Sicherungstechnik hat sich im schienengebundenen Verkehr bewährt, ist aber
sehr aufwendig an Personal und Technik und hat den weiteren Nachteil, daß die
Strecken nicht optimal genutzt werden können, da die Streckenbelegung von der
Länge der einzelnen Blöcke bestimmt wird (Fahren im Blockabstand). Diese können
wegen des erforderlichen technisches Aufwandes und der zu gewährleistenden
Sicherheit nicht beliebig kurz gewählt werden.
Es gibt verschiedene Lösungen, um die traditionelle Betriebsleittechnik des schie
nengebundenen Verkehrs, insbesondere die Geräte, Anlagen und Systeme mit
Sicherheitsverantwortung mit Hilfe der Rechnerstützung effektiver zu gestalten.
Die Grundprinzipien eines elektronischen Stellwerks sind in "Die
Betriebsleittechnik der Deutschen Bundesbahn" (ZEV+DET Glasers Annalen
1992 Nr. 5) beschrieben. Weiterhin wird hier ein Funktionsdiagramm für die
Betriebsleittechnik für die künftige Steuerung und Überwachung des
Transportgeschehens bei der DB vorgestellt. Es wird ein modulares System
vorgeschlagen, bei dem in vier Ebenen Management, Disposition, Operation und
Prozeß alle mit dem Transport von Menschen und Gütern zusammenhängenden
Funktionen realisiert werden. In der Managementebene erfolgt die Planung,
während in der Dispositionsebene die Betriebsleitung, Verkaufsleitung und die
Leitung der Instandhaltung erfolgt. In den darunter angesiedelten Ebenen der
Operation erfolgt die Fahrzeugsteuerung/-sicherung, Fahrwegsteuerung/
-sicherung, der Verkauf, Instandhaltung und in der Prozeßebene erfolgt die
Ausführung der Befehle in den elektronischen Stellwerken und die Realisierung
der transportlogistischen Funktionen.
Eine detailliertere Darstellung einer rechnergestützten Betriebsleittechnik zur
Fahrzeugsteuerung und Fahrwegsicherung wird in der DE 31 07 102 A1
beschrieben. Hier wird ein Betriebsleitsystem mit hierarchischer Struktur in drei
Ebenen beschrieben, wobei die Zugführung durch eine übergeordnete Ebene
(Disposition), übel eine zweite Ebene (Operation) auf den Prozeß in der unteren
Ebene einwirkt. Die Operationsebene und die Prozeßebene sind mit "sicheren"
Rechnern ausgestattet. Die Zugführung wirkt auf die Zugsteuerung/-sicherung, die
Fahrwegsteuerung/-sicherung sowie die Energieversorgung und die
Kundeninformation ein. Die notwendigen Ortungsinformationen über Standort,
Fahrtrichtung und Geschwindigkeit der Fahrzeuge werden über ortsfeste
Streckeneinrichtungen gewonnen. Der Fahrweg wird in Abschnitte unterteilt, für
die jeweils die signaltechnische Sicherheit gewährleistet wird. Die Kommunikation
zwischen den Streckeneinrichtungen sowie den Strukturebenen des
Betriebsleitsystems erfolgt mittels sicherer bzw. nichtsicherer Datenkanäle mit
kontinuierlicher bzw. punktförmiger Datenübertragung. Die zur Zugsicherung und
Zugsteuerung erforderlichen Informationen über Ortung, Fahrweg und Fahrzeug
werden in der Operationsebene verarbeitet und als Befehle an die Prozeßebene,
wie Fahrzeuge und Streckeneinrichtungen, übermittelt. Jedem Fahrzeug ist eine
Zugsteuerung zugeordnet, die ihre Befehle zur Steuerung aus der Zugführung
erhält und ausführt. Die Zugsteuerung, die auch manuell erfolgen kann, wird
durch die Zugsicherung überwacht. Die Zugsicherung hat die Aufgabe, ggf.
Schutzmaßnahmen auszulösen, wenn die Ortungsinformationen, die Stellung der
Weichen oder die augenblickliche Istgeschwindigkeit (bezogen auf die Strecken-
und Fahrzeugdaten) dies erforderlich machen.
Ein "Automatisches Leit- und Sicherungssystem für den fahrerlosen Betrieb" ist in
SIGNAL + DRAHT, 84 (1992) 7/8 beschrieben worden. Der Fahrweg ist hier ebenfalls
in einzelne Abschnitte aufgeteilt und die Steuerung und Sicherung der Fahrzeuge
erfolgt auch in drei Ebenen, wobei die Sicherungsebene und die Steuerungsebene
derart gestaltet sind, daß jedem Steuerungsrechner ein Sicherungsrechner zuge
ordnet ist und sicherheitsrelevante Steuerbefehle der Freigabe durch die
Sicherungsebene bedürfen. Alle Rechner und Datenübertragungen sind sicher
ausgeführt.
Zur Ortung von Fahrzeugen ist in der WO 89105255 ein Satellitenortungssystem
beschrieben.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verkehrsleiteinrichtung für den schie
nengebundenen Verkehr vorzuschlagen, bei der mit geringem Personalaufwand und
dem optimalen Einsatz technischer Mittel ein sicherer Fahrbetrieb, auf vorwiegend
eingleisigen Strecken, insbesondere des Regionalverkehrs, gewährleistet wird, bei
der die Streckensicherung und der Fahrbetrieb vorwiegend rechentechnisch unter
stützt und nahezu ausschließlich durch die Triebzugführer und/oder Fahrzeug
rechner direkt vom Fahrzeug aus realisiert wird und darüber hinaus umfassende
transportlogistische Maßnahmen berücksichtigt werden und eine umfassende
Fahrgastinformation erfolgt.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die im ersten Patentanspruch angegebe
nen Merkmale gelöst.
Danach ist vorgesehen, daß eine hierarchisch aufgebaute
Verkehrsleiteinrichtung bestehend aus "sicheren" Fahrzeugrechnern auf jedem
Fahrzeug, einem "sicheren" Steuerrechner und einem Leitrechner alle erforderlichen
Echtzeitinformationen bezüglich der Fahrzeuge, wie z. B. Standort, Fahrtrichtung,
Geschwindigkeit und Fahrzeugdaten sowie der Strecke, wie z. B. Topographie,
Sicherungsanlagen, andere ortsfeste Bahnanlagen, sowie transportlogistische Daten
erfaßt, verarbeitet und als Steuerbefehle den Fahrzeugrechnern sowie den Triebzug
führern und Streckeneinrichtungen sowie als Informationen dem Bahnpersonal bzw.
den Fahrgästen gezielt zur Verfügung stellt.
Die erforderlichen Informationen über die Fahrzeuge werden mit Hilfe der Satelliten
navigation gewonnen und/oder an definierten Stellen über ortsfeste Bahnanlagen
(z. B. Identifikationsbaken) korrigiert und präzisiert. Die genaue Standortbestimmung
kann beispielsweise auch über eine exakte Wegmessung erfolgen. Die gewonnenen
Daten werden von allen Fahrzeugrechnern an alle Fahrzeugrechner, die sich in einer
definierten Reichweite befinden, sowie an den Steuerrechner und an den Leitrechner
übertragen.
Der sichere Fahrbetrieb sowie die Streckensicherung werden im Regelfall durch die
Fahrzeugrechner und die Triebzugführer realisiert, indem die Daten der sich in der
definierten Reichweite befindenden Fahrzeuge und Streckeneinrichtungen zur Ab
leitung des Fahrregimes genutzt werden. Die Informationsübertragung erfolgt vor
wiegend drahtlos. Die ermittelten sicherheitsrelevanten Daten für die Strecken
sicherung und den Fahrbetrieb sowie weitere empfehlende und informierende Daten
werden den jeweiligen Triebzugführern vorzugsweise über Displays im Führerstand
zur Verfügung gestellt. Daraus leitet er seine Handlungen für einen optimalen,
zügigen und sicheren Fahrbetrieb ab. In Notsituationen wird eine Gefahrenbremsung
bzw. andere geeignete Maßnahmen durch den Zugrechner direkt ausgelöst.
Der übergeordnete Steuerrechner, der ebenfalls "sicher" ausgeführt ist, dient der
Sicherung des Fahrbetriebes in Ausnahmesituationen. Der übergeordnete Steuer
rechner übermittelt Steuerbefehle und notwendige Informationen an die Fahrzeug
rechner und damit an die Triebzugführer für den Fahrbetrieb in solchen Ausnahme
situationen. Die Funktion des Steuerrechners kann in einen anderen Rechner inte
griert werden.
Der Leitrechner erfaßt alle Daten der Fahrzeuge, der Strecke einschließlich der
Streckensicherung, der Transportlogistik und weiterer Fahrgastinformationen, ver
arbeitet diese und stellt sie den Triebzugführern, dem Bahnpersonal sowie den
Kunden gezielt zur Verfügung. Der Leitrechner greift nicht in die Streckensicherung
und den Fahrbetrieb ein, sondern dient einer erweiterten gezielten Information.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Patentanspruch 2 angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachstehend anhand der Zeichnung
näher erläutert werden.
Die dazugehörigen Figuren zeigen:
Fig. 1 Grundkonzept der Verkehrsleiteinrichtung,
Fig. 2 Dezentrale Strecken- und Zugsicherung.
In der Fig. 1 ist das technische Grundkonzept der Verkehrsleit
einrichtung dargestellt. Die zentrale Leitung erfolgt über den Leitrechner, der von
den Fahrzeugrechnern alle Informationen bezüglich der Fahrzeuge F1, F2, der
Strecke und der Streckeneinrichtungen sowie Informationen der Transportlogistik
und Informationen aus dem regionalen Informationssystem übermittelt bekommt und
verarbeitet. Diese verarbeiteten Informationen werden den Fahrzeugrechnern zur
Weiterverarbeitung und Anzeige im Führerstand zur Ableitung von Handlungen
durch die Triebzugführer sowie ausgewählte Informationen zur Information der
Fahrgäste zur Verfügung gestellt. Die Streckensicherung erfolgt dezentral durch
Kommunikation der Fahrzeugrechner mit den Streckeneinrichtungen.
Der Leitrechner empfängt:
Zugstandortinformationen
Zugausnahmeinformationen
Sicherungsinformationen
Verkehrsinformationen (extern, z. B. von anderen Verkehrsmitteln)
Flugplatzinformationen
Fahrplaninformationen
Bahnstromversorgungsinformationen (bei elektrisch betriebenen Strecken),
die er verarbeitet und ausgibt als:
Empfehlungen an die Triebzugführer
Informationen und Steuerbefehle für die Bahnstromversorgung
Informationen für das regionale Informationssystem
Informationen für die Transportlogistik.
Zugstandortinformationen
Zugausnahmeinformationen
Sicherungsinformationen
Verkehrsinformationen (extern, z. B. von anderen Verkehrsmitteln)
Flugplatzinformationen
Fahrplaninformationen
Bahnstromversorgungsinformationen (bei elektrisch betriebenen Strecken),
die er verarbeitet und ausgibt als:
Empfehlungen an die Triebzugführer
Informationen und Steuerbefehle für die Bahnstromversorgung
Informationen für das regionale Informationssystem
Informationen für die Transportlogistik.
Dieses Beispiel zeigt ebenfalls die Kopplung der Verkehrsleiteinrichtung an ein
regionales Informationssystem. Der Leitrechner erhält alle Informationen von den
Fahrzeugen, von der Strecke sowie transportlogistische Informationen und externe
Informationen, z. B. Fremdenverkehr und Werbung. Aus diesem Informationsangebot
werden gezielte Informationen den Fahrgästen und Kunden über verschiedene In
formationsträger an ausgewählten Standorten der Region zur Verfügung gestellt.
So erfolgt beispielsweise die
Fahrgastinformation auf den Bahnhöfen
Fahrgastinformation in den Zügen
Fahrgastinformation an Informationssäulen
Gestaltung aktiver Werbeträger.
Fahrgastinformation auf den Bahnhöfen
Fahrgastinformation in den Zügen
Fahrgastinformation an Informationssäulen
Gestaltung aktiver Werbeträger.
Die Fig. 2 zeigt die dezentrale Strecken- und Zugsicherung. Die Gewährleistung des
signaltechnisch sicheren Fahrbetriebes erfolgt durch die Fahrzeugrechner auf den
Fahrzeugen F1, F2 und durch die Streckeneinrichtungen, wobei die notwendigen
Informationen durch eine sichere drahtlose Übertragung zwischen den Fahrzeug
rechnern untereinander sowie zwischen den Fahrzeugrechnern und den Strecken
einrichtungen in einer definierten Reichweite erfolgt. Um eine optimale Informations
verarbeitung der Fahrzeugrechner zu gewährleisten, werden nur Sendungen der
Fahrzeugrechner und Streckeneinrichtungen ausgewertet, die sich innerhalb einer
solchen Reichweite befinden, die für die Gewährleistung der notwendigen Sicherheit
des Fahrbetriebes und der Streckensicherung erforderlich ist. Diese Reichweite wird
entsprechend den konkreten Gegebenheiten definiert und festgelegt.
Der sichere Fahrzeugrechner
wertet die empfangenen Signale aus
bildet sicherheitsrelevante Sendesignale
gibt Signalbegriffe und Informationen an die Triebzugführer im Führerstand,
vorzugsweise auf Display, aus
löst Bremssignale in Gefahrensituationen direkt aus.
wertet die empfangenen Signale aus
bildet sicherheitsrelevante Sendesignale
gibt Signalbegriffe und Informationen an die Triebzugführer im Führerstand,
vorzugsweise auf Display, aus
löst Bremssignale in Gefahrensituationen direkt aus.
Die Zugstandortbestimmung erfolgt beispielsweise mit Hilfe der Satellitennavigation
mit einer sicheren Standort-Korrektur an definierten Streckenpunkten durch Identifi
kationsbaken.
Es erfolgt eine diversitäre Fahrzeughalt-Auslösung bei unerlaubter Weiterfahrt auf
einen Streckenabschnitt entweder durch den Triebzugführer oder durch den sicheren
Fahrzeugrechner.
Das dezentrale Streckensicherungssystem, welches signaltechnisch sicher aus
gelegt ist, wird nachfolgend beschrieben.
An Wegübergängen W1, W2 erfolgt jeweils am Übergangsanfang als auch wahl
weise am Übergangsende eine genaue Standortidentifikation des Fahrzeuges durch
Identifikationsbaken 5, 6, 11, 12. Bei Annäherung des Fahrzeugs F1 an den Weg
übergang W1 wird bei 5 eine Sicherungsanforderung an die ortsfesten Bahnanlagen
S1.1 und S1.2 gesendet und der Eingang der Sicherungs-Rückmeldung von S1.1
und S1.2 überwacht. Bei Erhalt der beiden Sicherungs-Rückmeldungen erfolgt das
Befahren des Überganges W1.
Bleibt eine oder beide Sicherungs-Rückmeldungen aus, kann die Weiterfahrt mit
einer Ausnahmeregelung gestattet werden. Eine solche Weiterfahrt kann ent
sprechend den konkreten Bedingungen sowie den Gegebenheiten des folgenden
Streckenabschnittes durch den Fahrzeugrechner oder den übergeordneten Steuer
rechner, gegebenenfalls unter Festlegung von Bedingungen (z. B. Höchstge
schwindigkeit) als Ausnahme freigegeben werden.
Bei Erreichen von 6 wird die Sicherung des Wegüberganges W1 durch Ausschalten
der ortsfesten Bahnanlagen S1.1 und S1.2 aufgehoben.
Die sicherungstechnischen Einrichtungen für den Wegübergang, Andreaskreuz mit
oder ohne rotes Blinklicht bzw. Schranke werden in Abhängigkeit von der Verkehrs
dichte und dem Gefahrenrisiko ausgewählt. Die Übergangsidentifikationen und
Sicherungsanforderungen können entsprechend den örtlichen Bedingungen auch für
zwei oder mehr Übergänge zusammengefaßt werden.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise des mobilen Zugsicherungssystems für ein
gleisige Strecken, welches signaltechnisch sicher ausgelegt ist, beschrieben. Zwei
gleisige Strecken werden funktionell in eingleisige Strecken aufgeteilt, wobei im
Regelbetrieb jede Strecke nur in einer Richtung befahren wird.
Jeweils am Beginn sowie am Ende eines Streckenabschnittes, der durch Identifika
tionsbaken begrenzt wird 1-2, 3-4, 2-5, 5-6, 6-7, 7-8, 9-10, 8-11, 11-12,
erfolgt eine Standortidentifikation und genaue Standort-Korrektur der Fahrzeuge F1,
F2 durch diese Identifikationsbaken 1 bis 12. Der Fahrzeugrechner des Fahrzeuges
F1 bzw. F2 ermittelt, durch Auswertung der Standorte anderer Fahrzeuge F2 bzw.
F1, innerhalb der definierten Reichweite, über das mobile funkgestützte Rechnernetz
den Besetzt- oder Freizustand des in Fahrtrichtung folgenden Streckenabschnittes
2-5 bzw. 7-6. Entsprechend der jeweiligen Fahrtrichtung der Fahrzeuge F1, F2 ist
bei sich begegnenden Fahrzeugen der gesamte folgende eingleisige Strecken
abschnitt und der sich anschließende zweigleisige Abschnitt für die Fortsetzung der
Fahrt zu berücksichtigen. Im vorliegenden Beispiel muß vor einer Weiterfahrt des
Fahrzeuges F1 der Streckenabschnitt 2-7 und ein Streckenabschnitt 7-8 oder 9-10
frei sein. Für das Fahrzeug F2 der Streckenabschnitt 7-2 und ein Strecken
abschnitt 2-1 oder 4-3 frei sein.
Werden gesteuerte Weichen verwendet, so erfolgt die Steuerung der Weichen
analog der Steuerung der Wegübergangssicherungen durch die entsprechenden
Identifikationsbaken 1, 2, 7, 8.
Bei der Verwendung von Rückfallweichen an den Ausweichstellen der Strecke ent
fällt die Weichensteuerung und die Anzahl der zu berücksichtigenden Streckenab
schnitte kann reduziert werden, da ein Richtungswechsel nicht möglich ist. So kann
z. B. für das Fahrzeug F2 der Abschnitt 1-2 und für das Fahrzeug F1 der Abschnitt
9-10 außer Betracht gelassen werden.
Bei der Ermittlung des Frei-Zustandes des folgenden Streckenabschnittes erfolgt ein
Befahren des Streckenabschnittes mit Sendung der Identifikation und der Fahrt
richtung.
Bei Ermittlung des Besetzt-Zustandes des folgenden Streckenabschnittes gibt der
Fahrzeugrechner einen "Halt"-Befehl an den Triebzugführer.
Entsprechend den gegebenen Umständen kann eine Folgefahrt, gegebenenfalls mit
entsprechenden Auflagen, als zulässig freigegeben werden. Eine solche Folgefahrt
kann durch den Steuerrechner durch Übermittlung an den entsprechenden Fahr
zeugrechner freigegeben werden oder durch einen Dispatcher per Sprechfunk direkt
dem entsprechenden Triebzugführer gestattet werden.
Claims (7)
1. Verkehrsleiteinrichtung zur Steuerung des Fahrbetriebes und des
Verkehrsablaufes einschließlich der Transportlogistik für den
schienengebundenen Verkehr mit folgenden Merkmalen:
- 1. Die Verkehrsleiteinrichtung ist rechnerunterstützt und hierarchisch aufgebaut und ist insbesonders geeignet für eingleisige Strecken und für den Regionalverkehr, wobei
- 1.1 die unterste, prozeßnahe Ebene aus "sicheren" Fahrzeugrechnern, die auf jedem Fahrzeug (F1, F2) angeordnet sind,
- 1.2 die mittlere, 1. übergeordnete Ebene aus einem "sicheren" Steuerrechner und
- 1.3 die oberste, übergeordnete Ebene aus einem Leitrechner, der nicht in die Streckensicherung und den Fahrbetrieb eingreift, besteht.
2. Es erfolgt eine Echtzeiterfassung von Fahrzeugdaten, wie
- 2.1 Standort, Fahrtrichtung, Geschwindigkeit
- 2.2 durch Satellitenortung und/oder ortsfeste Informationspunkte (1-12) und
- 2.3 fahrzeugspezifischer Daten,
- 2.4 sowie die Sicherung
- 2.4.1 der Strecken,
- 2.4.2 des Fahrbetriebes und
- 2.4.3 der Transportlogistik.
3. Die "sicheren" Fahrzeugrechner haben die Funktion,
- 3.1 dem Triebzugführer die sicherheitsrelevanten Informationen für den sicheren Fahrbetrieb zu übermitteln,
- 3.2 die ortsfesten Bahnanlagen (S1.1, S1.2, S2.1, S2.2) zu steuern und Rückmeldungen zu erfassen sowie
- 3.3 Informationen an den Leitrechner zu übermitteln.
4. Der übergeordnete "sichere" Steuerrechner beeinflußt den Fahrbetrieb
und die Streckensicherung in Ausnahmesituationen.
5. Der Leitrechner hat die Funktion
- 5.1 alle eingehenden Informationen
- 5.1.1 von den Fahrzeugen,
- 5.1.2 von ortsfesten Bahnanlagen sowie
- 5.1.3 äußere Informationen
- 5.2 zu verarbeiten und gezielt zur Verfügung zu stellen,
- 5.2.1 den Triebzugführern als Empfehlungen und weitergehende Informationen,
- 5.2.2 dem Bahnpersonal als Information und
- 5.2.3 den Fahrgästen zur Information,
- 5.3 ohne in den Fahrbetrieb einzugreifen.
6. Die Informationsübertragung erfolgt drahtlos
- 6.1 an alle Fahrzeuge in definierter Reichweite,
- 6.2 an den "sicheren" Steuerrechner und
- 6.3 an den Leitrechner.
2. Verkehrsleiteinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die fahrzeugspezifischen Daten aus einer Kennung, sowie
transportkapazitäts- und instandhaltungsorientierten Daten bestehen.
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AT (1) | ATE188930T1 (de) |
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