DE69407452T2

DE69407452T2 - Zugbeeinflussungsanlage

Info

Publication number: DE69407452T2
Application number: DE69407452T
Authority: DE
Inventors: Masaki Katahira; Atsushi Kawabata; Kazuo Kera; Shuuichi Miura; Yasuo Morooka; Satoru Murata; Korefumi Tashiro; Masakazu Yahiro
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-03-17
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2014-03-16
Also published as: EP0615891B1; EP0615891A1; DE69407452D1; US5487516A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Zugsteuersystem zum Steuern des Betriebs von Zügen, die auf der Grundlage eines vorgesehenen Plans fahren.
Üblicherweise wurden Züge abhängig von der Erfahrung von Zugführern gefahren. Beim Abfahren von einer Station sind dem Führer nur Informationen über die geplante Ankunftszeit an der nächsten Station und über die geplante Abfahrtszeit von der nächsten Station gegeben. Der Führer fährt den Zug aus Erfahrung unter Berücksichtigung des Lastfaktors, der Steigung an jedem Schienenwegabsahnitt, der durch Signale und Kurven des Schienenwegs vorgeschriebenen Geschwindigkeitsbegrenzung, der Energieeinsparung, des Fahrkomforts usw., und verwendet willkürlich einen Zeitspielraum während einer Fahrt und einem Halt an der nächsten Station bis zur Abfahrtszeit. Falls der Zugbetriebsplan durch schlechtes Wetter oder durch einen Unfall unterbrochen wird, bestimmt die Betriebssteuereinrichtung im zentralen Steuerbüro.einen modifizierten Plan und gibt eine auf dem modifizierten Plan beruhende Zwischenstation-Fahrzeit an den Zugführer aus, und der Führer fährt den Zug innerhalb der modifizierten Zwischenstation-Fahrzeit.
Zur Sicherheit des Zugbetriebs wird das automatische Zugsteuersystem (ATC-System) verwendet. Das ATC-System ist dafür vorgesehen, den Schienenweg zwischen Haltestellen in mehrere Abschnitte einzuteilen und eine Geschwindigkeitsbegrenzung für den nachfahrenden (späteren) Zug abhängig von der Anzahl der freien Abschnitte hinter dem vorausfahrenden (früheren) Zug vorzuschreiben, was bedeutet, daß die für einen Zug vorgeschriebene Geschwindigkeitsbegrenzung um so strenger ist, je kleiner die Anzahl der freien Abschnitte vor dem Zug ist, wie in der japanischen Patentveröffentlichung JP-A-48-64604 beschrieben ist.
Üblicherweise verwendet der Zugführer während des Zeitraums zwischen Stationen willkürlich einen Zeitspielraum und kennt nicht die genaue Position und die genaue Geschwindigkeit des früheren Zugs. Folglich fährt der Zug selbst dann wie gewöhnlich, wenn der frühere Zug die Geschwindigkeit infolge von schlechtem Wetter oder einem Unfall verringert, was zur Verwendung der auf ATC beruhenden Geschwindigkeitsbegrenzung und zum Nichterreichen der angegebenen Zwischenstation-Fahrzeit führt. Weiterhin bewirkt die für einen Zug vorgeschriebene Geschwindigkeitsbegrenzung eine weitere Geschwindigkeitsbegrenzung für den späteren Zug, und diese nachteilige Wirkung pflanzt sich nacheinander fort, was sich im "Ziehharmonika-PHänomen" zeigt, woraus sich eine verschlimmerte Unterbrechung des Betriebsplans ergibt.
Während des Zeitraums des Wiederherstellens des unterbrochenen Plans durch Verwenden eines modifizierten Plans neigt der Zugführer, der einen im modifizierten Plan enthaltenen Zeitspielraum beliebig verwenden kann, in der Absicht, den Zugplan wiederherzustellen, dazu, den Zug innerhalb der Begrenzung mit der höchstmöglichen Geschwindigkeit zu fahren. Hierdurch kommt der Zug dem früheren Zug zu nahe, was häufig das Ziehharmonika-Phänomen und die Verzögerung der Planwiederherstellung nach sich zieht.
Das herkömmliche Zugsteuerschema ist in der Hinsicht verwundbar, als es wahrscheinlich ist, daß solche Unterbrechungen die folgenden Züge beeinflussen, sobald der Betrieb eines Zugs unterbrochen ist, und der Betriebsplan muß in vielen Fällen geändert werden. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Wiederherstellung des ursprünglichen Plans während der Verwendung eines geänderten Plans langsamer ist.
In DE-A-3 408 521 ist ein Zugsteuersystem offenbart, in dem Züge auf der Grundlage eines Zugplans automatisch betrieben werden. Eine Bodeneinrichtung wirkt als zentrale Steuereinheit für die Züge und berechnet Betriebsziele für jeden Zug. Daraufhin werden Steuersignale zu jedem Zug übertragen, welche die Züge steuern. Das System überprüft, ob die Ziele für jeden Zug erreichbar sind und wandelt die Ziele ab, wenn dies nicht der Fall ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Zugsteuersystem vorgesehen, aufweisend
eine am Boden montierte Einrichtung zum Erzeugen einer die Position, die Zeit und die Geschwindigkeit jedes Zugs in dem System enthaltenden Sollzielinformation,
eine an jedem Zug montierte Einrichtung zur Erzeugung eines Fahrmusters aus der Sollzielinformation,
eine an jedem Zug montierte Einrichtung zum Betrieb des Zugs entsprechend dem Fahrmuster, und
eine Einrichtung zur Übertragung der die Position, die Zeit und die Geschwindigkeit enthaltenden Sollzielinformation vom Boden zum Zug,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der Sollzielinformation so eingerichtet ist, daß sie
i) für jeden Zug aufgrund eines Betriebsfahrplans eine Anfangszielinformation erzeugt,
ii) aufgrund der Anfangszielinformation für jeden Zug mögliche Fahrbereiche berechnet, deren jeder in einem Weg/Zeit-Plan als Bereich definiert ist, der von einem ersten Zielpunkt und einem zweiten Zielpunkt, die jeweils Zug- Zielpositionen angeben, Anfangs- und Endzielzeiten und Zug- Zielgeschwindigkeiten sowie den ersten und den zweiten Zielpunkt miteinander verbindenden Kurven begrenzt ist,
iii) aufgrund der möglichen Fahrbereiche eines ersten vorausfahrenden und eines zweiten nachfahrenden Zugs feststellt, ob der zweite Zug aufgrund der relativen Position des ersten Zugs einen Sicherheitsbremsvorgang ausführen muß, und
iv) falls ein Sicherheitsbremsvorgang erforderlich wäre, die Anfangszielinformation für den ersten oder den zweiten Zug revidiert, um einen Sicherheitsbremsvorgang zu vermeiden, indem in den Weg/Zeit-Plan innerhalb des möglichen Fahrbereichs des zweiten Zugs ein einen Zwischenzielpunkt def inierendes Zwischenziel eingefügt wird, wobei die revidierte Anfangszielinformation die Sollzielinformation bildet.
Durch Vorsehen eines Zugs mit einem Betriebsziel hinsichtlich der Sollposition, der Sollzeit und der Sollgeschwindigkeit ist ein möglicher Fahrbereich des Zugs im Weg/Zeit-Plan eindeutig bestimmt. Insoweit es nicht wahrscheinlich ist, daß ein Sicherheitsbremsen während des Zugbetriebs in diesem möglichen Fahrbereich, beispielsweise auf der Grundlage eines auf ATC beruhenden Geschwindigkeitsbegrenzungssignals auftritt, oder falls ein Ziel festgelegt ist, bei dem es nicht wahrscheinlich ist, daß ein Sicherheitsbremsen erforderlich ist (der später fahrende Zug muß möglicherweise ein Sicherheitsbremsen ausführen, das auf Bewegungen des vorausfahrenden Zugs zurückzuführen ist, da nur die Ankunftszeit festgelegt ist, wie zuvor erwähnt wurde), können Probleme praktisch beseitigt werden, die Verzögerungen bewirken würden.
Wenn ein Sicherheitsbremsen als Ergebnis einer Berechnung des möglichen Fahrbereichs für das Ziel erkannt wird, wird ein Zwischenziel innerhalb des Fahrbereichs so festgelegt, daß ein verkleinerter möglicher Fahrbereich ohne ein Risiko eines Sicherheitsbremsens erzeugt wird, wodurch der geplante Zugbetrieb in kürzester Zeit wiederhergestellt werden kann.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun detailliert anhand von Beispielen mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben, wobei
die Figuren 1A, 1B und 1C unterteilte Blockdiagramme des Zugsteuersystems auf der Grundlage einer Ausführungsform dieser Erfindung sind;
die Figuren 2 bis 7 graphische Darstellungen sind, die zum Erklären des Prinzips dieser Erfindung verwendet werden;
die Figuren 8 und 9 graphische Darstellungen sind, die zum Erklären der Berechnung des zur Beurteilung des Erreichens eines Ziels verwendeten Werts verwendet werden;
Fig. 10 eine graphische Darstellung ist, die zum Erklären der Berechnung des Fahrmusters vom Ziel verwendet wird
Fig. 11 eine graphische Darstellung ist, die zum Erklären des zur Berechnung des Fahrmusters verwendeten Verhältnisses verwendet wird;
die Figuren 12 und 13 graphische Darstellungen sind, die die berechneten Fahrmuster zeigen;
Fig. 14 ein Flußdiagramm ist, das den Ausführungsprozeß des Plansteuerprogramms zeigt;
Fig. 15 ein Flußdiagramm ist, das den Ausführungsprozeß des Zugüberwachungsprogramms zeigt;
Fig. 16 ein Flußdiagramm ist, das den Ausführungsprozeß des Zielfestlegungsprogramms zeigt;
Fig. 17 ein Flußdiagramm ist, das den Zieländerungsprozeß zeigt;
Fig. 18 ein Flußdiagramm ist, das den Zielneufestlegungsprozeß zeigt;
Fig. 19 ein Flußdiagramm ist, das den Zielunterteilungsprozeß zeigt;
Fig. 20 ein Flußdiagramm ist, das den Ausführungsprozeß des Stationsplan-Steuerprogramms zeigt;
Fig. 21 ein Flußdiagramm ist, das den Ausführungsprozeß des Fahrmuster-Erzeugungsprogramms zeigt;
Fig. 22 ein Flußdiagramm ist, das den Mustermodifizierungsprozeß zeigt;
Fig. 23 ein Flußdiagramm ist, das den Ausführungsprozeß des Zugplan-Übertragungsprogramms zeigt;
Fig. 24 ein perspektivisches Diagramm des Zugführerstands ist, der für eine andere Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird; und
die Figuren 25 und 26 Diagramme sind, die auf dem Zugführerstand dargestellte mögliche Fahrbereiche zeigen.
Zuerst wird die Verkleinerung des Zugbetriebsintervalis bei Verwendung dieser Erfindung mit Bezug auf die Figuren 2 bis 7 erklärt.
In Fig. 2 ist die Bestimmung eines Zugvorhandenseinsbereichs anhand des Weg/Zeit-Plans abhängig vom an einen Zug übergebenen Betriebsziel (Position, Zeit und Geschwindigkeit) dargestellt. Durch Festlegen eines Zielpaars (Position, Zeit, Geschwindigkeit) als (s1, t1, v1) und (s2, t2, v2) für einen in der Figur dargestellten Zug, wobei die maximale Beschleunigung, die maximale Verzögerung und die maximale Geschwindigkeit für den Zug spezifisch sind und die Schienenwegbedingungen (Steigung, Kurve, usw.) für den Schienenweg spezifisch sind, wird der Zugvorhandenseinsbereich durch die Kurven im weg/Zeit-Plan wie dargestellt eindeutig definiert.
An der oberen Grenze des Bereichs verzögert der an der Position sl fahrende Zug bei der maximalen Verzögerung entlang eines Kurvensegments 311 von der Geschwindigkeit v1 auf 0, und er hält entlang eines Liniensegments 312 an. Der Zug beschleunigt bei der maximalen Beschleunigung entlang eines Kurvensegments 315 vom Haltezustand auf die maximale Geschwindigkeit, behält die Geschwindigkeit entlang eines Liniensegments 314 bei und bremst entlang eines Kurvensegments 313 auf die Geschwindigkeit v2 ab. An der unteren Grenze des Bereichs beschleunigt der Zug entlang eines Kurvensegments 316 bei der maximalen Beschleunigung von der Geschwindigkeit v1 auf die maximale Geschwindigkeit, behält die maximale Geschwindigkeit entlang eines Liniensegments 317 bei und bremst bei der maximalen Verzögerung entlang eines Kurvensegments 320 bis zum Halten ab. Nachdem der Zug entlang eines Liniensegments 319 an einem Ort geblieben ist, beschleunigt er bei der maximalen Beschleunigung entlang eines Kurvensegments 318 vom Haltezustand auf die Geschwindigkeit v2. Der Zugvorhandenseinsbereich ist auf diesen Bereich begrenzt.
Der Vorhandenseinsbereich des Zugs mit einer aktuellen Situation (s1, t1, v1) ist im Weg/Ziel-Plan durch Angabe der kommenden Situation (s2, t2, v2) definiert. Durch Angabe einer begrenzten Beschleunigung (oder Verzögerung) an den Positionen s1 und s2 ist der Zugvorhandenseinsbereich eingeengt.
Nachfolgend wird das Prinzip des Einengens des Zugvorhandenseinsbereichs mit Bezug auf Fig. 3 erklärt. Durch Hinzufügen eines Zwischenziels 321 im Vorhandenseinsbereich, das durch die beiden Ziele in Fig. 2 definiert wurde, ist dieser Zugvorhandenseinsbereich (möglicher Fahrbereich) eingeengt, wie in Fig. 3 dargestellt ist.
In Fig. 4 ist der Fall dargestellt, in dem zwei Züge auf demselben Schienenweg fahren, wobei ein an der Station 1 (Kurve 400) gestarteter Zug an der Station 2 durch einen späteren Zug (Kurve 402 oder 403) passiert wird. Im folgenden wird das optimale Fahrmuster für die Züge erklärt.
Das Vorhandensein des früheren Zugs bewirkt, daß das ATC-System ein Geschwindigkeitsbegrenzungssignal erzeugt, und falls der spätere Zug schneller fährt als mit der Grenzgeschwindigkeit, wirkt das normale maximale Bremsen (ATC- Bremsen), und der Zug verzögert bis zur Grenzgeschwindigkeit. Eine abgestufte Linie 401 zeigt den Übergang des Geschwindigkeitsbegrenzungssignals.
Falls der spätere Zug, der die Station 1 passiert hat, fortlaufend bei einer hohen Geschwindigkeit fährt, kommt seine Fahrkurve in Kontakt mit dem Geschwindigkeitsbegrenzungssignal, wenn er dem früheren Zug zu nahe kommt, und er muß durch Betätigen der ATC-Bremse verzögern, wie durch die Kurve 402 dargestellt ist. Falls der spätere Zug andererseits entlang der Kurve 403 fährt, kann er den früheren Zug an der Station 2 problemlos passieren, ohne daß die ATC-Bremse aktiviert ist.
Auf der Kurve 402 wird die Station 2 durch das ATC- Bremsen später passiert als die Kurve 403, und diese zusätzliche Zeit kann eine Verzögerung des Zugs bewirken oder die Wiederherstellung des Plans verzögern, falls der Zug bereits Verspätung hat. Weiterhin beinhaltet die Kurve 402 eine zusätzliche Beschleunigung (Leistungsbetrieb) nach dem ATC-Bremsen, was zu einem erhöhten Energieverbrauch und einem verringerten Fahrkomfort führt. Es ist daher sehr wünschenswert, einen Zug so zu fahren, daß das ATC-Bremsen nicht geschieht.
Das Prinzip der Erzeugung des idealen Fahrmusters 403 auf der Grundlage dieser Erfindung wird mit Bezug auf die Figuren 5 bis 7 erklärt.
Unter den in Fig. 5 dargestellten Zielen (Position, Zeit und Geschwindigkeit) ist 404 die Abfahrtszeit des früheren Zugs von der Station 1, 405 die Ankunftszeit des früheren Zugs an der Station 2, 406 die Zeit des Vorbeifahrens des späteren Zugs an der Station 1 und 407 die Zeit des Vorbeifahrens des späteren Zugs an der Station 2. Für die Ziele 404 und 405 des früheren Zugs und die Ziele 406 und 407 des späteren Zugs werden die jeweiligen möglichen Fahrbereiche 408 und 409 ebenso berechnet, wie anhand von Fig. 2 erklärt wurde. Eine abgestufte Linie 410 stellt das Geschwindigkeitsbegrenzungssignal des schlimmsten Falls dar, in dem der Zug im Bereich 408 fährt, wenn also der frühere Zug entlang der oberen Grenze des Bereichs 408 fährt.
In Fig. 5 ist dargestellt, daß es eine Möglichkeit eines ATC-Bremsens des späteren Zugs gibt, wenn der frühere und der spätere Zug unabhängig voneinander fahren, und es verhindert, daß der Zug das optimale Fahrmanöver vornimmt. Das erfindungsgemäße Zugsteuersystem berechnet mögliche Fahrbereiche der einzelnen Züge, um dadurch Bereiche zu finden, in denen das ATC-Bremsen möglicherweise stattfindet. Nachfolgend wird das Prinzip des Verhinderns des ATC- Bremsens mit Bezug auf Fig. 6 erklärt. In der Figur sind neue Ziele 411 und 412 für frühere und spätere Züge zu den in Fig. dargestellten Zielen hinzugefügt. Die vorhergehenden Bereiche sind durch die neue Ziele in Bereiche 413 und 414 und in Bereiche 415 und 416 umgewandelt. Durch das Hinzufügen des Zwischenziels ist der mögliche Fahrbereich des früheren Zugs eingeengt, wodurch sich das Geschwindigkeitsbegrenzungssignal zum Bereich des früheren Zugs hin bewegt und die Möglichkeit des ATC-Bremsens des späteren Zugs verringert wird. Weiterhin fällt der Punkt des Geschwindigkeitsbegrenzungssignals, der am wahrscheinlichsten in Kontakt mit der Fahrkurve des späteren Zugs steht, mit dem Ziel 412 zusammen, und die Möglichkeit des ATC-Bremsens des späteren Zugs wird weiter verringert.
In Fig. 7 ist das auf den Weg/Zeit-Plan aus Fig. 6 angewendete optimale Fahrmuster dargestellt, das anhand von Fig. 4 erklärt worden ist. Die Figur zeigt, daß das optimale Fahrmuster 400 aus Fig. 4 in den unterteilten Bereichen 413 und 414 enthalten ist und daß das optimale Fahrmuster 403 in den unterteilten Bereichen 415 und 416 enthalten ist. Es tritt kein Sicherheitsbremsen auf, falls der frühere und der spätere Zug innerhalb der jeweiligen Bereiche fahren.
Wie oben beschrieben wurde, kann das erfindungsgemäße Zugsteuersystem durch das Festlegen von Betriebszielen (Position, Zeit und Geschwindigkeit) für einzelne Züge das Sicherheitsbremsen verhindern und weiterhin die Ursache für das Sicherheitsbremsen durch das Festlegen von Zwischenzielen minimieren.
Das obenerwähnte zusätzliche Zwischenziel muß für den Zug erreichbar sein, und das System verwirklicht daher einen Prozeß zum Beurteilen der Erreichbarkeit. Dieser Prozeß beruht auf der bei jedem Aktualisieren der Zugpositionsinformation stattfindenden Berechnung zum Untersuchen, ob der Zug das Ziel erreichen kann, wenn er in Übereinstimmung mit dem vorab festgelegten optimalen Fahrmuster fährt. Dieser Prozeß wird mit Bezug auf die Figuren 8 und 9 erklärt.
Es wird angenommen, daß der Zug mit einer aktuellen Situation (s1, t1, v1) fahren wird, um ein Ziel (s2, t2, v2) zu erreichen. In Fig. 8 ist eine Kurve 501 des Höchst geschwindigkeitsmusters dargestellt, wobei ein Punkt 502 der aktuellen Position sl und der aktuellen Geschwindigkeit v1 und ein Punkt 505 der Zielposition 52 und der Zielgeschwindigkeit v2 in den Weg/Geschwindigkeits-Plan eingetragen sind. Eine Kurve 504, die den Zug vom Punkt 502 (s1, v1) bei der maximalen Beschleunigung zum Höchstgeschwindigkeitsmuster führt, wird aus Schienenwegdaten und Zugleistungdaten berechnet. In ähnlicher Weise wird eine Kurve 505, die den Zug bei der maximalen Verzögerung von der Kurve 501 zum Zielpunkt 502 (s2, v2) führt, berechnet. Aus den sich ergebenden Kurven 504 und 505, der Weg-Geschwindigkeits-Kurve 501 des Höchstgeschwindigkeitsmusters und der Information bezüglich der aktuellen Zugposition und der aktuellen Geschwindigkeit wird die Zeit t berechnet, bei der die Zielposition und die Geschwindigkeit (s2, v2) am schnellsten erreicht werden. Beim Vergleichen der Zeit t mit der Zielzeit t2 wird das Ziel als erreichbar erachtet, wenn t nicht später als t2 liegt.
In Fig. 9 ist der vorhergehend erwähnte Ablauf im Weg/Zeit-Plan dargestellt. Die Zuginformation (s1, t1, v1) ist mit 602 bezeichnet, 604 ist eine der Weg-Geschwindigkeits-Kurve 504 entsprechende Weg-Zeit-Kurve, 601 ist eine der Weg-Geschwindigkeits-Kurve 501 entsprechende Weg-Zeit- Kurve, und 603 ist das in der kürzesten Zeit erreichte Ziel (s2, t, v2). Der Gradient des Pfeils stellt die Geschwindigkeit an diesem Punkt in Fig. 9 dar. Ein Ziel am Punkt 606 (t liegt nicht später als t2) ist erreichbar, und ein Ziel am Punkt 607 (t liegt später als t2) ist nicht erreichbar.
Für die Berechnung von t werden die Weg-Geschwindigkeits-Kurve und die Weg-Zeit-Kurve des Höchstgeschwindigkeitsmusters vorab berechnet und abgespeichert, und es wird daher tatsächlich nur die Berechnung der Kurven 504 und 505 vorgenommen. Falls sich als Ergebnis der Berechnung herausgestellt hat, daß das Ziel erreichbar ist, wird es an den Zug übergeben, oder es wird ansonsten ein anderes Ziel festgesetzt.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform dieser Erfindung zum Verwirklichen des vorhergehend erwähnten Prinzips der Zugsteuerung mit Bezug auf die Figuren 1A, 1B und 1C erklärt, die unterteilte Blockdiagramme sind.
Eine zentrale Betriebssteuereinrichtung 10000 und Stationseinrichtungen 11000 sind am Boden installiert. Die zentrale Betriebssteuereinrichtung 10000, die den Plan des Zugbetriebs erzeugt und ändert und alle auf dem Schienenweg fahrende Züge überwacht, enthält einen Betriebssteuercomputer 101001 der über ein zentrales lokales Netz 10300, eine Überleiteinrichtung 10400 und ein Weitverkehrsnetz 12000 an die Stationseinrichtungen 11000 angeschlossen ist.
Die Stationseinrichtung 11000 arbeitet in Übereinstimmung mit einem Stationsplan, der auf dem Zugplan zum Überwachen eines Zugs beruht, der von der benachbarten Station abgefahren ist und sich auf dem Weg zur aktuellen Station befindet, und sie stellt auf der Grundlage des Stationspians ein Betriebsziel für den Zug auf und sendet es zum Zug. Ein von der benachbarten Station bis zum Rangierbahnhof der aktuellen Station reichender Abschnitt des Schienenwegs wird "Grenze der aktuellen Station" genannt.
Bei der Stationseinrichtung 11000 ist ein Stationscomputer 11100 an das lokale Netz 11200 der Station angeschlossen. Die Stationseinrichtung 11000 kann mit einer am Zug installierten bordgestützten Einrichtung 200 mittels Funkübertragungseinheiten 101 und 201- beider Einrichtungen Informationen austauschen.
Im Speicher 10150 des Betriebssteuercomputers 10100 sind ein Betriebssystemprogramm (OS-Programm) 10151 und ein Plansteuerprogramm 10152 gespeichert, und ein Prozessor 10120 des Computers lädt diese Programme und führt sie aus. An den Betriebssteuercomputer 10100 sind über eine Eingabevorrichtungsschnittstelle 10110 Eingabevorrichtungen einschließlich einer Maus 10111 und einer Tastatur 10112, über eine Anzeigeschnittstelle 10130 eine Anzeigeeinheit 10131, über einen Netzadapter 10160 ein zentrales lokales Netz 10300 und über eine Plattenschnittstelle 10140 eine Planspeichereinheit 10141 angeschlossen.
Das Plansteuerprogramm 10152 zeigt von Stationseinrichtungen 11000 gesendete Anzeige-Zugpositionsinformationen auf der Anzeigeeinheit 10131 an und erzeugt auf der Grundlage eines durch den Direktor über die Tastatur und die Maus eingegebenen geänderten Plans geänderte Stationspläne für einzelne Stationen.
In der Stationseinrichtung 11000 sind an eine Funkübertragungseinheit 101 über eine externe Vorrichtungsschnittstelle 11110 ein Prozessor 11120 und ein Speicher 11150, über einen Netzadapter 11130 ein lokales Netz 11200 der Station und über eine Plattenschnittstelle 11140 eine Fahrmuster-Speichereinheit 11141, eine Stationsplan-Speichereinheit 11142 und eine Zugdaten-Speichereinheit 11143 angeschlossen. Im Speicher 11150 des Stationscomputers 11100 sind ein OS-Programm 11151, ein Stationsplan-Steuerprogramm 11152, ein Zielfestlegungsprogramm 11153 und ein Zugüberwachungsprogramm 11154 gespeichert.
Das Zugüberwachungsprogramm 11154 sendet von einem Zug gelieferte Informationen zum Plansteuerprogramm 10152 der zentralen Betriebssteuereinrichtung 10000 und überwacht, ob der Zug das Betriebsziel erreichen kann. Das Stationsplan- Steuerprogramm 11152 empfängt einen geänderten Stationsplan vom Plansteuerprogramm 10153 der zentralen Betriebssteuereinrichtung 10000, sichert den geänderten Stationsplan und überträgt Anderungsdaten zum Zielfestlegungsprogramm 11153. Das Zielfestlegungsprogramm 11153 legt ein Betriebsziel fest oder legt ein erreichbares Ziel auf eine Planänderung hin durch Abwandeln des ursprünglichen Ziels neu fest.
Die bordgestützte Einrichtung 200 enthält einen bordgestützten Computer 20100, eine Funkübertragungseinheit 201, eine Fahrmuster-Speichereinheit 20161, eine Zugplan- Speichereinheit 20162, eine Schienenweg-/Zugdaten-Speichereinheit 20163, eine automatische Zugsteuereinheit 20200 in Zusammenhang mit dem Antriebsmotorsystem 20300 und dem Bremssystem 20400, einen integrierenden Leistungsmesser 20112, einen Lastfaktormesser 20113, einen Geschwindigkeits messer 20114, einen integrierenden Entfernungsmesser 20115, eine Uhr 20116, eine Vorrichtungsüberwachungseinheit 20117 und einen ATC-Signalempfänger 20118.
Der bordgestütz.te Computer 20100 enthält einen Speicher 20120, einen Prozessor 20130, eine Schnittstelle für externe Vorrichtungen, eine externe Speicherschnittstelle 20150 und einen Zeitgeber 20140, die alle miteinander über einen Bus 20160 verbunden sind. Im Speicher 20120 sind ein OS-Programm 20121, ein Zugdaten-Übertragungsprogramm 20122 und ein Fahrmuster-Erzeugungsprogramm 20123 gespeichert.
Die automatische Zugsteuereinheit 20200, die über die Schnittstelle 20110 für externe Geräte an die Computervorrichtungen angeschlossen ist, steuert das Antriebsmotorsystem und das Bremssystem, so daß der Zug in Übereinstimmung mit dem vom Fahrmuster-Erzeugungsprogramm 20123 gelieferten Fahrmuster fährt.
Das Zugdaten-Übertragungsprogramm 20122 tastet Instrumentdaten bei einem konstanten Intervall ab und sendet die Daten zum Zugüberwachungsprogramm 11154 der Stationseinrichtung 11000. Das Fahrmuster-Erzeugungsprogramm 20123 erzeugt normalerweise ein Fahrmuster zum Erreichen des in der Zugplan-Speichereinheit 20162 gespeicherten Standard- Betriebsziels, und es erzeugt ein weiteres Fahrmuster zum Erreichen eines neuen Ziels, nachdem es vom Zielfestlegungsprogramm 11153 empfangen wurde.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der zentralen Betriebssteuereinrichtung 10000, der Stationseinrichtung 11000 und der bordgestützten Einrichtung 200 mit Bezug auf die Figuren 14 bis 20 erklärt.
Das Plansteuerprogramm 10152 der zentralen Betriebssteuereinrichtung 10000 erzeugt Pläne für alle Züge auf dem Schienenweg, stellt durch einzelne Stationseinrichtungen vorgesehene Zugverfolgungsinformationen dar (Schritte 1406, 1407) und ändert die Pläne in Reaktion auf das durch eine Verzögerung bewirkte Anpassen des Zugbetriebs, wie in Fig. 14 dargestellt ist. Die Änderung des Plans geschieht nach dem Anpassen des Zugbetriebs durch den Direktor, der den Betrieb einiger Züge aufheben und die passierte Station und die Abfahrtszeit für einige Züge ändern kann, um beim Auftreten einer den vorgesehenen Plan unterbrechenden Verzögerung den ursprünglich betroffenen Plan wiederherzustellen. Das Plansteuerprogramm 10152 überträgt den Zugbetriebsplan einschließlich der geänderten Abschnitte zum Stationspian- Steuerprogramm 11152 einer jeden Stationseinrichtung.
Das stationsplan-Steuerprogramm 11152 jeder Stationseinrichtung speichert Daten hinsichtlich der Zuganzahl, der Ankunftszeit, des Halte-/Vorbeifahr-Modus, der Abfahrtszeit und des Standardziels eines jeden Zugs, und überträgt die Statusinformation eines jeden Zugs zum Zielfestlegungsprogramm 11153. Das Programm bezieht sich abhängig vom Halte-/Vorbeifahr-Modus eines jeden Zugs auf gespeicherte Informationen über Geschwindigkeitsbegrenzungen an vorgegebenen Positionen innerhalb des Rangierbahnhofs. Falls der Plan geändert worden ist, speichert das Programm den geänderten Plan und übermittelt ihn an das Zielfestlegungsprogramm 11153 (siehe Fig. 20, Schritte 2200-2203).
Das Zielfestlegungsprogramm 11153 ruft Daten ab, die durch das Stationsplan-Steuerprogramm 11152 gespeichert wurden, und erzeugt ein Betriebsziel für einen gesteuerten Zug. Das Ziel ist im wesentlichen das durch das Stationsplan- Steuerprogramm 11152 gespeicherte Standardziel, also die Position, die Zeit und die Geschwindigkeit bei der aktuellen Station für den Zug, der halten oder vorbeifahren wird.
Praktischerweise wird jedoch eine unmittelbar vor dem Stations-Rangierbahnhofliegende Position als die Zielposition festgelegt, um einen dichtgedrängten Fahrzustand durch feste Brems- und Vorbeifahrzeiten (Standard-Rangierbahnhof- Anforderungszeit), die im Stations-Rangierbahnhof erforderlich sind, in dem im allgemeinen eine Anzahl von Weichen und Kurven auftritt, zu vermeiden. Insbesondere wird eine Standard-Zielzeit durch Subtrahieren der Standard-Rangierbahnhof-Anforderungszeit von der geplanten Ankunftszeit oder der geplanten Vorbeifahrzeit bestimmt, und eine Standard- Zielgeschwindigkeit wird aus der beim Eintreten in die Weiche oder den Rangierbahnhof vorgeschriebenen Grenzgeschwindigkeit bestimmt.
Die Standard-Rangierbahnhof-Anforderungszeit wird aus der kürzesten Anforderungszeit für den Fall des Eintretens in die Weiche oder den Rangierbahnhof zum Anhalten oder Vorbeifahren durch Anwenden der höchsten Grenzgeschwindigkeit und der Anforderungszeit für den Fall des Eintretens zum Anhalten oder Vorbeifahren durch Anwenden der Standard- Eintrittsgeschwindigkeit bestimmt, und sie wird für jeden Zugtyp, für jeden Halte-/Vorbeifahr-Modus, für jede Gleiszahl und jede Eintrittsposition gespeichert. Die Standard- Rangierbahnhof-Anforderungszeit wird auch für den Fall einer Planänderung auf der Grundlage des geänderten Plans, der geänderten Standard-Anforderungszeit und der geänderten Standard-Eintrittsgeschwindigkeit berechnet.
Das wie oben beschrieben erzeugte Standardziel wird an das Zugüberwachungsprogramm 11154 übergeben (Fig. 15, Schritt 1606), das auf der Grundlage des vorhergehend erwähnten Prinzips untersucht, ob das Ziel zulässig ist, daß es also für den gesteuerten Zug erreichbar ist (Fig. 15, Schritt 1606).
Falls sich herausstellt, daß das Ziel erreichbar ist, untersucht das Zielfestlegungsprogramm 11153 eine mögliche zwischen Zügen auftretende Unannehmlichkeit (Fig. 16, Schritt 2100). Das Wort "Unannehmlichkeit" bedeutet hier die für den späteren Zug vorgeschriebene auf ATC oder ATS beruhende Geschwindigkeitsbegrenzung, wie zuvor erwähnt wurde. Die Untersuchung der Unannehmlichkeit beruht auf dem ATC- Geschwindigkeitsbegrenzungssignal, das abhängig von der Fahrt des früheren Zugs erzeugt und an jeden Blockabschnitt übergeben wird. Tatsächlich wird das Geschwindigkeitsbegrenzungssignal aus gespeicherten Daten von Blockabschnitten und dem langsamsten möglichen Fahrmuster des früheren Zugs berechnet. Die Beurteilung der Unannehmlichkeit wird durch Bezugnahme auf das Geschwindigkeitsbegrenzungssignal und den Vorhandenseinsbereich des späteren Zugs vorgenommen. Falls keine mögliche Unannehmlichkeit erkannt wird, wird das erzeugte Standardziel zur bordgestützten Einrichtung 200 übertragen (Fig. 16, Schritt 1704). Die Arbeitsweise der bordgestützten Einrichtung 200 wird später erklärt.
Das Standardziel kann praktisch problemlos als Zugbetriebsziel verwendet werden. Falls jedoch durch das Anpassen des Zugbetriebs oder etwas ähnliches eine Verzögerung oder eine Planänderung auftritt, kann das Ziel seine Zulässigkeit nicht beibehalten, und es tritt beim späteren Zug eine Unannehmlichkeit auf. Eine Unannehmlichkeit kann während des Zugbetriebs beim vorgesehenen Plan ohne eine Verzögerung auftreten, und die Behandlung solcher Fälle wird im folgenden erklärt.
Wenn das Zugüberwachungsprogramm 11154 erkannt hat, daß der Zug das Ziel nicht erreichen kann, wird ein anderes Ziel gesetzt. Dieser Fall wird anhand des Flußdiagramms aus Fig. 18 erklärt. Die Zielzeit und die Zielgeschwindigkeit werden ursprünglich so festgelegt, daß sie etwas Spielraum aufweisen, und ein erreichbares Ziel wird dementsprechend durch Beschränken der Zielzeit oder durch Anheben der Zielgeschwindigkeit neu festgelegt (Schritt 2003). Das Zielfestlegungsprogramm untersucht, ob der Zug das neue Ziel erreichen kann (Schritt 2004). Falls das Ziel weiterhin als unerreichbar angesehen. wird, legt das Programm die Zeit und die Geschwindigkeit beim Eintreten in die Weiche oder den Rangierbahnhof unter der Annahme fest, daß der Zug so schnell wie möglich fährt (Schritt 2005). Dies ist der Fall der Kapitulation vor der Verzögerung selbst als Ergebnis der Festlegung eines erreichbaren Ziels, wodurch eine weitere nacheinander auftretende Verzögerung der folgenden Züge auf dem ganzen Schienenweg bewirkt wird.
Beim Auseinandersetzen mit diesem Gegenstand wird ein Zwischenziel, durch das Unannehmlichkeiten vermieden werden können, auf der Grundlage des zuvor anhand der Figuren 6 und 7 erklärten Prinzips (Fig. 19, Schritt 2103) festgelegt. Das Zwischenziel wird innerhalb des Zugvorhandenseinsbereichs festgelegt, der vom zuvor erwähnten Endziel abgeleitet wird, und dessen Zulässigkeit wird beibehalten. Ein denkbares neues Ziel ist die mittlere Position zwischen den beiden Stationen, die mittlere Zeit zwischen den Zeitpunkten an den Stationen und die mittlere Geschwindigkeit zwischen den Geschwindigkeiten an den Stationen. Die Vorhandenseinsbereiche des früheren und des späteren Zugs werden durch das neue Ziel eingeengt, und die Unannehmlichkeit wird beseitigt. Falls die Unannehmlichkeit durch die Anwendung des neuen Ziels immer noch nicht beseitigt ist (Fig. 19, Schritt 2102), werden nacheinander weitere Ziele hinzugefügt (Fig. 19, 2103) , und schließlich wird die Unannehmlichkeit beseitigt. Diese Zwischenziele sind jedoch möglicherweise nicht die richtigen.
Eine Ausführungsform zum Berechnen eines richtigen Zwischenziels wird mit Bezug auf die Figuren 5 und 6 beschrieben. In Fig. 5 stellt eine abgestufte Linie 410 das an den späteren Zug übergebene Geschwindigkeitsbegrenzungssignal dar, und jeder Übergang des Signals entspricht der Grenze von Blockabschnitten. Falls beim späteren Zug eine mögliche Unannehmlichkeit auftritt, wie in Fig. 5 dargestellt ist, die abhängig vom Manöver des späteren Zugs vermieden werden kann, wird zuerst ein Zwischenziel für den späteren Zug bestimmt. Die größte Möglichkeit für eine beim späteren Zug auftretende Unannehmlichkeit tritt im Blockabschnitt unmittelbar vor der Station 2 auf (wobei sich der Eintrittspunkt A des Blockabschnitts auf der Geschwindigkeitsbegrenzungs-Signallinie am nächsten beim Höchstgeschwindigkeitsmuster des späteren Zugs befindet), und der Punkt A wird als ein neues Ziel für den späteren Zug bestimmt.
Das neue Zwischenziel für den späteren Zug wird auf eine mögliche Unannehmlichkeit hin untersucht, bevor das Zwischenziel des früheren Zugs beurteilt wird. Falls es sich als zulässig herausstellt, wird dem späteren Zug das Zwischenziel und das Endziel an der Station 2 gegeben, und dem früheren Zug wird das Ziel an der Station 2 gegeben. Falls andernfalls beim späteren Zug die Unannehmlichkeit am Zwischenziel nicht durch die Untersuchung beseitigt werden kann, wird ein Zwischenziel des früheren Zugs berechnet. Durch Festlegen eines Zwischenziels für den früheren Zug fällt das Geschwindigkeitsbegrenzungssignal wie zuvor erwähnt wurde insgesamt, was bedeutet, daß das vorgeschriebene Geschwindigkeitsbegrenzungssignal beim späteren Zug im Vergleich dazu angehoben wird.
In Fig. 6 ist dargestellt, daß die mögliche Unannehmlichkeit beim späteren Zug im Blockabschnitt zwischen dem Punkt A und der Station 2 beseitigt wird, indem ihm das Ziel am Punkt A gegeben wird. Es ist jedoch nicht sicher, daß der spätere Zug in Blockabschnitten zwischen der Station 1 und dem Punkt A von Unannehmlichkeiten frei ist (die Figur zeigt den Fall einer beseitigten Unannehmlichkeit). Deswegen wird gemäß dieser Ausführungsform ein Zwischenziel B beim Eintritt in den Blockabschnitt festgelegt, der einen Abschnitt vor dem Punkt A liegt. Sobald die Zielposition bestimmt ist, wird die Zielzeit aus der Weg/Zeit-Kurve berechnet, und eine Zielgeschwindigkeit wird begreiflicherweise so festgelegt, daß sie die Durchschnittsgeschwindigkeit des oberen und des unteren Geschwindigkeitsmusters des Zwischenziels ist.
Falls das Unbehagen noch nicht beseitigt ist, wird ein weiteres Zwischenziel für den späteren Zug in der gleichen Weise wie oben erklärt an einem Punkt festgelegt, der sich vor dem Punkt B näher bei der Station 1 befindet. Insbesondere werden Zwischenziele vor dem Blockabschnitt der Station 2 beginnend mit dem späteren Zug abwechselnd für beide Züge festgelegt. Folglich werden optimale Zwischenziele bei einer kleineren Anzahl von Rechenoperationen erzielt als beim zuvor erwähnten einfachen Festlegen eines Zwischenziels in der Mitte der Stationen.
Das berechnete Ziel wird durch die Übertragungseinrichtung zur bordgestützten Einrichtung 200 übertragen. Im folgenden wird die Arbeitsweise der bordgestützten Einrichtung, die das Ziel empfangen hat, erklärt.
Bevor der Zug zu fahren beginnt, erzeugt das Fahrmuster-Erzeugungsprogramm 20123 des bordgestützten Computers 20100, daß in der bordgestützten Einrichtung 200 eingerichtet ist, ein Fahrmuster für den Zug, um das Ziel zu erreichen, das aus der Zugplan-Speichereinheit 20162 ausgelesen worden ist, und übergibt das sich ergebende Fahrmuster an die automatische Zugsteuereinheit 20200. Das Zugdaten-Übertragungsprogramm 20122 der bordgestützten Einrichtung 200 tastet bei einem gewissen Intervall Zuginformationen einschließlich wenigstens der Position und der Geschwindigkeit aus der Zeit, der Position und der Geschwindigkeit, die durch die Instrumente 40 gemessen wurden, ab, und übergibt die Informationen an das Zugüberwachungsprogramm 11154. Das Zugüberwachungsprogramm 11154 überträgt die Zuginformationen an das zentrale Überwachungsprogramm, und das Plansteuerprogramm 10152 stellt die Zuginformationen auf der Anzeigeeinheit 10131 dar.
Die Erzeugung eines Fahrmusters wird mit Bezug auf die Figuren 10 bis 13 erklärt. Nach dem Empfang eines Ziels erzeugt das Fahrmuster-Erzeugungsprogramm 20123 im Zug ein Fahrmuster für das Ziel. Das gegebene Ziel ist eine Punktinformation hinsichtlich der Position, der Zeit und der Geschwindigkeit, und es muß in eine Linieninformation im Weg/Zeit-Plan umgewandelt werden, so daß die automatische Zugsteuereinheit 20200 die Rückkopplungssteuerung verwirklicht.
Fig. 10 erklärt die Bestimmung eines Zugvorhandenseinsbereichs von zwei gegebenen Zielen 701 und 702 auf der Grundlage des anhand der Figuren 7 und 8 erklärten Prinzips. Zuerst werden eine Fahrkurve 703, die das Höchstgeschwindigkeitsmuster mit dem Ziel 701 verbindet, und eine Fahrkurve 704, die das Höchstgeschwindigkeitsmuster mit dem Ziel 702 verbindet, erhalten. Nachfolgend werden eine Fahrkurve 705 der maximalen Verzögerung vom Ziel 701 und eine Fahrkurve 706 der maximalen Beschleunigung zum Ziel 702 erhalten, und es wird dementsprechend ein in der Figur dargestellter Zugvorhandenseinsbereich bestimmt.
Das tatsächliche Fahrmuster zwischen diesen Zielen wird durch Berechnen einer Kurve auf der Grundlage der Interpolation dieser Kurven bestimmt. Eine die Kurven 704 und 705 verbindende Kurve wird als Kurve 707 bezeichnet, und eine die Kurven 703 und 706 verbindende Kurve wird als Kurve 708 bezeichnet.
In Fig. 11 sind in dieser Ausführungsform verwendete Interpolationsfunktionen dargestellt, in denen das Verhältnis des Wegs zur Zeit t auf der Kurve 707 zum Weg zur Zeit t auf der Kurve 708 entlang der vertikalen Achse gegenüber der Zeit auf der horizontalen Achse aufgetragen ist. Zwei Interpolationsfunktionen f(t) 800 und g(t)801 sind in der Figur 15 dargestellt.
In den Figuren 12 und 13 sind auf der Grundlage dieser Interpolationsfunktionen erzeugte Fahrmuster dargestellt. In Fig. 12 ist eine Kurve 900 das auf der Grundlage der Interpolationsfunktion f(t) nach (Weg zur Zeit t auf der Kurve 900) = f × (Weg zur Zeit t auf der Kurve 707) + (1-f) × (Weg zur Zeit t auf der Kurve 708) berechnete Fahrmuster. In Fig. 13 ist eine Kurve 901 das auf der Grundlage der Interpolationsfunktion g(t) nach (Weg zur Zeit t auf der Kurve 901) = g × (Weg zur Zeit t auf der Kurve 707) + (1-g) × (Weg zur Zeit t auf der Kurve 708) berechnete Fahrmuster.
Ein ungefährer Energieverbrauch wird für diese Fahrmuster berechnet, und eines von ihnen mit einem kleineren Energieverbrauch wird ausgewählt. Statt dessen wird zum Erzielen von Komfort ein Fahrmuster mit einer kleineren Änderung der Beschleunigung ausgewählt. Es ist auch möglich, ein Fahrmuster auf der Grundlage der Energieeinsparung im Zeitband der morgendlichen Hauptverkehrszeit auszuwählen und ein Fahrmuster auf der Grundlage des Fahrkomforts im entspannten mittäglichen Zeitband auszuwählen. Abgesehen von der Verwendung dieser beiden Interpolationsfunktionen können andere praktische Fahrmuster unter der Voraussetzung entworfen werden, daß die Werte der Interpolationsfunktionen während des Zeitraums zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 nicht absinken. Abgesehen von der Interpolation der Wege zum selben Zeitpunkt in der obigen Ausführungsform können Zeitpunkte beim selben Weg interpoliert werden. Fahrmuster können unter der Voraussetzung, daß das endgültige Fahrmuster innerhalb des möglichen Fahrbereichs des Zugs aufgestellt wird, in beliebigen anderen Weisen als den obenerwähnten erzeugt werden.
Fig. 21 ist das Flußdiagramm der Fahrmusterzeugung. Das Fahrmuster-Erzeugungsprogramm 20123 ruft ursprünglich die Zuginformation (Schritt 2301) des aktuellen Zugs ab, ruft ein nachfolgend zu erreichendes Ziel aus der Zugplan-Speichereinheit 20162 ab, und ruft ein Standardfahrmuster (ein vorab für das Standardziel erzeugtes Fahrmuster) aus der Fahrmuster- Speichereinheit 20161 ab (Schritt 2302). Nachfolgend untersucht das Programm, ob der Zug in der aktuellen Situation das Ziel unter Verwendung des Standardfahrmusters erreichen kann (Schritt 2303). Falls sich herausstellt, daß das Standardfahrrnuster das Ziel erreicht, wird es wirksam gemacht (Schritt 2304), oder es wird andernfalls dem Modifizierungsprozeß unterzogen (Schritt 2400), und das modifizierte Fahrmuster wird wirksam gemacht (Schritt 2304). Danach wartet das Programm auf das Ausgeben eines neuen Ziels von der Stationseinrichtung oder auf das Erreichen des Ziels (Schritt 2305). Nach dem Empfangen eines neuen Ziels vom Zielfestlegungsprogramm 11153 der Stationseinrichtung 11000 ruft das Programm die Zuginformation ab (Schritt 2307) und kehrt zum Mustermodifizierungsprozeß zurück (Schritt 2400). Nach dem Erkennen des Erreichens des Ziels kehrt das Programm zum Abrufen der Zuginformation zurück (Schritt 2301).
Fig. 22 ist das Flußdiagramm des Mustermodifizierungsprozesses 2400. In dem Prozeß erzeugt das Programm die obenerwähnten Kurven 704 und 708 (2401), berechnet die Kurven 900 und 901 auf der Grundlage der vorgeschriebenen Interpolationsfunktionen (Schritt 2402) und bestimmt schließlich ein Fahrmuster unter Berücksichtigung des Energieverbrauchs und des Fahrkomforts (Schritt 2403).
Fig. 23 ist das Flußdiagramm des Prozesses des Zugdaten-Übertragungsprogramms 20122. Das Programm stellt zuerst einen Zeitgeber 20140 ein (Schritt 2501) und wartet danach auf den Zeitablauf oder die Eingabe eines Vorrichtungs-Abnormitätssignals (Schritt 2502). In Reaktion auf den Zeitablauf sendet das Programm die Zuginformation einschließlich der Zuggeschwindigkeit, der Position und der Zeit zum Zugüberwachungsprogramm 11154 der Stationseinrichtung 11000 (Schritt 2504) und kehrt zum Einstellen des Zeitgebers zurück (Schritt 2501). In Reaktion auf den Empfang eines Vorrichtungs-Abnormitätssignals sendet das Programm die Zuginformation einschließlich der Vorrichtungsüberwachungsdaten, der Zuggeschwindigkeit, der Position und der Zeit zum Zugüberwachungsprogramm 11154 der Stationseinrichtung 11000 (Schritt 2505) und kehrt zum Einstellen des Zeitgebers zurück (Schritt 2501).
Durch die vorhergehende Ausführungsform kann eine Zugsteuerung ausgeführt werden, die durch das Ausgeben des Betriebsziels in Bezug auf die Zuggeschwindigkeit, die Position und die Zeit des Zugs frei von Unannehmlichkeiten ist.
Die automatische Zugsteuereinheit, auf die die vorhergehende Ausführungsform angewendet ist, hat sich in der Realität jedoch noch nicht völlig durchgesetzt. Im folgenden wird mit Bezug auf die Figuren 24 bis 26 eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung zum Verwirklichen des Erfindungsprinzips als ein Betriebsunterstützungssystem beschrieben.
In Fig. 24 ist der Zugführerstand dargestellt. Er enthält einen Anzeigeschirm 3000 zum Anzeigen der in Fig. 10 dargestellten Kurven 707 und 708 und die aktuelle Position des Zugs. In Fig. 25 sind ein möglicher Fahrbereich des Zugs 3005 und die aktuelle Zugposition 3001 (die sich mit dem Fadenkreuz der aktuellen Zeit 3002 und der aktuellen Zugposition 3003 bewegt) dargestellt, und der Zugführer fährt den Zug so, daß die aktuelle Zugposition stets innerhalb des Bereichs liegt.
Fig. 26 unterscheidet sich in der Hinsicht von Fig. 25, als ein möglicher Fahrbereich zwischen der aktuellen Zugposition, der aktuellen Zeit und der aktuellen Geschwindigkeit und dem Ziel erzeugt wird. Der Zugführer fährt den Zug so, daß der Bereich 3006 nicht verschwindet. Durch diese Ausführungsform kann eine richtige Zugfahrt selbst dann erzielt werden, wenn der Zug nicht mit der automatischen Zugsteuereinheit ausgerüstet ist.
Wie oben beschrieben wurde, ist das erfindungsgemäße Zugsteuersystem wirksam, die Ursache der Verzögerung durch das Ausgeben des Betriebsziels an den Zug zu minimieren. Um mit dem Auftreten eines verzögerten Plans fertig zu werden, ist es auch in der Lage, die Verzögerung gegenüber dem Plan durch das Festlegen eines anhand des Ziels bestimmten neuen Zwischenziels innerhalb des möglichen Fahrbereichs zu mildern.

Claims

1. Zugsteuersystem mit

einer am Boden montierten Einrichtung (10000, 11000), zur Erzeugung einer Position, Zeit und Geschwindigkeit jedes Zuges (20) in dem System enthaltenden Sollzielinformation,

einer an jedem Zug (20) montierten Einrichtung (200) zur Erzeugung eines Fahrmusters aus der Sollzielinformation,

einer an jedem Zug (20) montierten Einrichtung (20200) zum Betrieb des Zuges (20) entsprechend dem Fahrmuster, und

einer Einrichtung (101, 201) zur Übertragung der Position, Zeit und Geschwindigkeit enthaltenden Sollzielinformation vom Boden zum Zug,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10000, 11000) zum Erzeugen der Sollzielinformation so eingerichtet ist, daß sie

i) für jeden Zug aufgrund eines Betriebsfahrplans eine Anfangszielinformation erzeugt,

ii) aufgrund der Anfangszielinformation für jeden Zug mögliche Fahrbereiche (408, 409) berechnet, deren jeder in einem Weg/Zeit-Plan als Bereich definiert ist, der von einem ersten Zielpunkt (404, 406) und einem zweiten Zielpunkt (405, 407), die jeweils Zug-Zielpositionen (s1, s2) angeben, Anfangs- und Endzielzeiten (t1, t2) und Zug-Zielgeschwindigkeiten (v1, v2) sowie den ersten und den zweiten Zielpunkt miteinander verbindenden Kurven (311-320) begrenzt ist,

iii) aufgrund der möglichen Fahrbereiche eines ersten vorausfahrenden und eines zweiten nachfahrenden Zuges feststellt, ob der zweite Zug aufgrund der relativen Position des ersten Zuges einen Sicherheitsbremsvorgang ausführen muß, und

iv) falls ein Sicherheitsbremsvorgang erforderlich wäre, die Anfangszielinformation für den ersten oder den zweiten Zug revidiert, um einen Sicherheitsbremsvorgang zu vermeiden, indem in den Weg/Zeit-Plan innerhalb des möglichen Fahrbereichs des zweiten Zuges ein einen Zwischenzielpunkt (412) definierendes Zwischenziel eingefügt wird, wobei die revidierte Anfangszielinformation die Sollzielinformation bildet.

2. Zugsteuersystem nach Anspruch 1, wobei zu den Kurven (311, 320) in dem Zeit/Weg-Plan eine Kurve (311-315), die angibt, daß der Zug von einer bestimmten Position (s1) bei maximaler Verzögerung zum Halten kommt und anschließend den zweiten Zielpunkt (s2, t2, v2) in der kürzesten Zeit erreicht, sowie eine Kurve (316-320) gehören, die angibt, daß der Zug von der bestimmten Position mit maximaler Beschleunigung startet, mit der maximalen Verzögerung zum Halten kommt und anschließend den zweiten Zielpunkt (s2, t2, v2) erreicht.

3. Zugsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Einrichtung (3000) zur Anzeige der möglichen Fahrbereiche an einem Zugführerstand.

4. Zugsteuersysten nach Anspruch 3 mit einer Einrichtung zur Anzeige der laufenden Position (3001) an einem Zugführerstand.

5. Zugsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicherheitsbremsung auf dem Bremssystem (20500) der automatischen Zugsteuerung (ATC) beruht.