EP0920391A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung und überwachung einer verkehrstechnischen anlage - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur steuerung und überwachung einer verkehrstechnischen anlage

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EP0920391A1
EP0920391A1 EP97934402A EP97934402A EP0920391A1 EP 0920391 A1 EP0920391 A1 EP 0920391A1 EP 97934402 A EP97934402 A EP 97934402A EP 97934402 A EP97934402 A EP 97934402A EP 0920391 A1 EP0920391 A1 EP 0920391A1
Authority
EP
European Patent Office
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control process
route
control
principle
test process
Prior art date
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Granted
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EP97934402A
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English (en)
French (fr)
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EP0920391B1 (de
Inventor
Stephan Germann
Roland Gutknecht
Urs Zünd
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Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Schweiz AG
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Publication date
Application filed by Siemens Schweiz AG filed Critical Siemens Schweiz AG
Publication of EP0920391A1 publication Critical patent/EP0920391A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0920391B1 publication Critical patent/EP0920391B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L19/00—Arrangements for interlocking between points and signals by means of a single interlocking device, e.g. central control
    • B61L19/06—Interlocking devices having electrical operation

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device according to the preamble of patent claims 1 and 10, respectively.
  • target group information is stored in track elements which are provided in the vicinity of points lying at an angle, by means of which the route search is simplified.
  • the correct definition and decentralized storage of the information in the corresponding storage units requires a corresponding effort.
  • EP 0 683 082 A1 also describes a device in which the operator of a control system is relieved of monitoring tasks as far as possible. Switching state combinations that have already been set are read out by a display device and checked for compatibility with logical rules stored in a data processing system. These logical rules must be created when configuring a signal box and checked for correctness. In order to ensure comprehensive security, error-free logic rules must therefore be provided for all switching states that may occur with great effort.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method for the control and monitoring of a traffic control system having actuating and monitoring elements, by means of which at least two lanes for track-bound vehicles can be set with little effort, taking into account high safety requirements. Furthermore, a traffic control system working according to the method according to the invention is to be created, which can be configured with little effort and which ensures a high safety standard.
  • the method according to the invention allows the simple project planning of traffic engineering systems, in particular of electronic signal boxes in railway engineering.
  • the use of two independent control and monitoring methods results in less effort for project planning of the system and increased operational reliability.
  • With the request to set up a route all control elements belonging to this route are blocked by a control process in relation to other requests to set up further routes and controls and are then made, each of the changes in the positions or states of the control elements to be carried out by the control process only after successful Admissibility is checked by an audit process that is independent of the tax process.
  • the control process can therefore with can be realized with less effort, since the safety verification is carried out by a test process that is independent of the control process due to a diversified check of the admissibility of changes in the positions or states of the control elements.
  • the control process preferably works according to the closure panel principle.
  • the monitoring of the assembly and, if necessary, also the dismantling of the guideway, which is caused by the control process according to the locking panel principle, is carried out in this case according to the Spu ⁇ lan principle, by checking on a case-by-case basis whether the actuating and / or monitoring elements to be blocked and provided for an already created route can be used and are therefore already saved.
  • the control process which works according to the locking panel principle, can be easily configured by creating a table in which the positions and states of the control elements provided for the individual routes are entered.
  • the routes can therefore be switched easily, eliminating the need for a complex route search based on the Spu ⁇ lan principle with the problems described above.
  • To check the positions and states provided by the control process for the actuators through the test process advantageously takes place according to the principle of the Spu ⁇ lan, by which all positions and states of the actuators blocked for other routes are taken into account.
  • the positions and states to be switched are therefore not checked on the basis of a large number of logical rules created in advance, but on the basis of the actual state of the entire system. This comprehensive inspection results in increased operational reliability.
  • the test is carried out according to the Spu ⁇ lan principle with little effort, since the correct and complete creation of test rules for route setting, which is associated with a great deal of effort, is no longer necessary.
  • the control process is also possible to implement the control process with reduced effort according to the Spu ⁇ lan principle.
  • the test process which is independent of the control process, is implemented in this case according to the locking panel principle.
  • the measures according to the invention therefore, adapted to a planned track topology and to a required security level, allow a system control based on two independent processes to be implemented with the least possible effort.
  • the control process for smaller plants is preferably implemented according to the sliding table principle and for larger plants according to the Spu ⁇ lan principle. Larger expenses for the implementation of the control process do not apply, however, since the required safety certificate can be more easily fulfilled by using the test process that is independent of the control process.
  • FIG. 1 shows a railway system with two tracks running in parallel, which can be connected to one another via two connecting tracks and two switches each
  • FIG. 2 shows the layout of the system according to FIG. 1
  • 3 shows the Spu ⁇ lan of a created route from C to B
  • Fig. 4 shows the Spu ⁇ ian of a created route from A to D.
  • FIG. 1 shows a railway installation with two tracks GL1, GL2 running in parallel from A to B or from C to D, which have two connecting tracks GL12, GL21 and two points W1, W3 and W4 connecting to these connecting tracks GL12, GL21 , W2 are interconnectable.
  • the tracks GL1, GL2 are divided into different areas, which are monitored by Freimeldem FM1, ..., FM14.
  • the track areas around the turnouts W1, ..., W4 up to the middle of the associated connecting track GL12, GL21 are monitored by the free detectors FM3, FM5, FM10 and FM12.
  • Signals S1, S4, S5 and S8 are provided following the areas associated with the free detectors FM1, FM7, FM8 and FM14.
  • Signals S2 and S3 or S6 and S7 are assigned to the areas belonging to the free detectors FM4 and FM11.
  • the track elements S1 S8, W1 W4, FM1, _ .., FM14 are in the states given in Table 1 below.
  • This table 1 corresponds to the table described in DE-AS 10 30 383, in which the target loads of all the route elements to be involved in the individual routes are stored.
  • the routes 1 5 can therefore be set using a control process. (Element) Track 1 Track 2 Track 3 Track 4 Track 5
  • a command is drawn up according to the locking plate principle and an independent check based on the flushing principle.
  • the inspection according to the Spu ⁇ lan principle guarantees a high level of security. Since the route search and process control based on the Spu ⁇ lan principle is no longer required, there is little effort for the project planning and implementation of the test process.
  • the monitoring of the set-up and possibly also the dismantling of the route by the control process according to the locking panel principle is carried out according to the Spu ⁇ lan principle by occasionally checking whether the actuating and / or monitoring elements to be blocked and set for an already created route are used and are therefore blocked.
  • control process and the independent test process can be controlled by software that is stored in parallel or separately operated computers or even in a single computer.
  • the control process is controlled by a control process computer PR1 and the test process is controlled by a test process computer PR2.
  • the control process computer PR1 has a memory which is used, among other things, to store the data on the closure panel.
  • the test process computer PR2 has a memory which is used, among other things, for storing the set travel routes and preferably also for storing the Spu ⁇ lanes of the monitored route network.
  • the control of the control elements and the monitoring of the states of the track elements is carried out as in the interlockings known from the prior art.
  • route 1 When route 1 is created by the control process, all associated control elements are blocked against other requirements for routes and operations. If route 5 has already been set, the states of the track elements belonging to route 5 are stored in the test process computer PR2. The control process is able to set the travel routes automatically. To ensure the required security, old control commands generated by the control process according to the locking panel principle are verified element by element in the test process according to the Spu ⁇ lan principle based on the actual positions of the control elements and the information provided by the monitoring elements and taking into account the routes already created, especially with regard to enemy routes Edge protection checked and released if no conflicts are found. However, if an error occurs in the control process and e.g.
  • Signal S3 is to be set to run, although signal S3 is set to stop for route 5 already created (see Table 3), this is immediately determined by the test process on the basis of the states of the track elements associated with route 5 in the test computer, after which the control process stopped and an error is reported.
  • the test process can also determine whether the flank protection is guaranteed for the set travel path.
  • the side protection is ensured by the switch W1 and the signals S3 and S8.
  • the switch W1 is locked in the "straight” state and the signals S3 and S8 in the "stop” state.
  • the edge protection is guaranteed by the signals S2, S5 and S4.
  • the signals S3 and S8 blocked in the "Halt" state.
  • the test process can again determine whether there are conflicts with the other routes or regulations. After the route has been released (for example, route 1 has been released after route 5 has been dismantled), its data become available stored in the memory of the test process computer PR2 and used to check the actions of the control process.
  • the control process can be used to set a route after an order has been placed, e.g. it is determined whether the elements designated in the corresponding line of the locking board (table) are used for other routes, or reserved or released for switching (the control process therefore sees no route, but the arbitrarily arranged elements of a line of the locking board).
  • the check is carried out according to the Spu ⁇ lan principle.
  • the test process which works according to the Spu ⁇ lan principle, has the data of the track topology at least for each adjustable route. The check can be carried out with more or less effort. For example, is only checked whether the changes intended by the control process lead to the correct setting of the route. E.g.
  • the testing process can include other framework conditions, e.g. Check edge protection, maximum permissible speed, etc.
  • the check is preferably carried out, as described in the section above, after the reservation of all the elements specified in one line of the closure panel. After a successful test, the route will be stopped altogether. It is also possible to carry out the test before changing each element.
  • the test process operating according to the Spu ⁇ lan principle is linked to a parameter list which allows customer-specific settings to be checked which are carried out by the control process and which are independent of the topology of the route to be set (for example, for a route , which serves the express train traffic, a decentrally arranged signal lamp can be integrated).
  • the signal lamp is therefore included as an element in the relevant line of the closure panel and monitored by the test process using the parameter list.
  • control process is carried out more simply according to the sealing board principle in small systems and more simply according to the Spu ⁇ lan principle in larger systems (the testing process is accordingly carried out according to the Spu ⁇ lan or sealing board principle).
  • the control process can be implemented without major differences in terms of effort according to the closure panel principle or the Spu ⁇ lan principle.
  • systems tend to grow and products gradually, with each generation a larger one Should have scope of services.
  • the choice of principle for the implementation of the control process must therefore be made on a case-by-case basis, taking into account the existing framework conditions and the development forecasts made.
  • the scope of performance of both processes is preferably coordinated with one another, taking into account the overall security requirements to be met.
  • the performance of the control process can be reduced in relation to the fulfillment of the safety requirements if the scope of services for the test process is chosen to be correspondingly larger.

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Abstract

Das erfindungsgemässe Verfahren dient zur Steuerung und Überwachung einer verkehrstechnischen Anlage, die Stell- und Überwachungselemente aufweist und durch die wenigstens zwei Fahrspuren für spurgebundene Fahrzeuge durch einen Steuerprozess einstellbar sind, der mit der Aufforderung zum Aufbau eines Fahrweges alle diesem Fahrweg zugehörigen Stellelemente gegenüber anderen Aufforderungen zum Aufbau von weiteren Fahrwegen und Bedienungen sperrt und danach stellt, wobei jede der durch den Steuerprozess durchzuführenden Änderungen der Lagen oder Zustände der Stellelemente erst nach erfolgreicher Prüfung auf Zulässigkeit durch einen vom Steuerprozess unabhängigen Prüfprozess erfolgt, indem fallweise geprüft wird, ob die für den Auf- oder Abbau des Fahrweges zu sperrenden und zu stellenden Stell- und/oder Überwachungselemente für einen bereits erstellten Fahrweg verwendet werden und somit bereits gesperrt sind.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung und Überwachung einer verkehrstechnischen Anlage
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 10.
Zur Erstellung von Fahrwegen kommen in Stellwerken für den Eisenbahnverkehr verschiedene Verfahren zur Anwendung. Nach dem Verschlusstafelprinzip arbeitende elektronische Stellwerke weisen einen Speicher auf, in dem alle stellbaren Fahrstrassen aufgezeichnet sind. In der DE-AS 10 30 383 (siehe auch DE-PS 35 35 785 C2, Spalte 4, Zeilen 38-47) ist ein elektronisches Stellwerk beschrieben, bei dem die Soll-Beanspruchungen aller an den einzelnen Fahrwegen zu beteiligenden Fahrwegelemente in einer in einem Speicher vorgesehenen Tabelle abgelegt sind. Aus den Abweichungen zwischen Soll- und Ist- Beanspruchungen werden die Stellaufträge für die einzelnen Fahrwegelemente abgeleitet. Dies erfordert jedoch einen hohen Speicheraufwand, der mit der Gr sse der zu steuernden Anlage deutlich zunimmt. Bei einem grösseren Bahnhof können u.U. mehr als 50O00 Start/Zielkombinationen einstellbar sein. Dabei muss gewährleistet sein, dass alle Daten der wahlweise einstellbaren Fahrwege korrekt gewählt und abgespeichert wurden, um die geforderte Sicherheit zu erreichen.
Zur Gewährleistung grösstmöglicher Sicherheit werden heute jedoch primär elektronische Spurplanstellwerke eingesetzt, wie sie z.B. in der DE-PS 32 32 308 beschrieben sind. Im Rahmen der Fahrwegsuche werden darin Datenworte von den durch Start und Ziel markierten Rechnern in das spurplanmässig ver- maschte Rechnerverbundsystem eingegeben und dabei für sehr viele Weichen Datenworte hinterlegt, von denen ein grosser Teil später nicht benötigt wird. Das unnötige Ablegen und Löschen von Datenworten führt bei diesem elektronischen Stellwerk zu "überflüssigen" Verarbeitungsprozeduren, die insbesondere bei komplexen Anlagen einen nicht mehr vertretbaren Umfang annehmen.
Zur Reduktion des Aufwandes wird in einem aus der DE-PS 35 35 785 C2 bekannten Verfahren in Gleiselementen, die in der Nähe von spitz-liegenden Weichen vorgesehen sind, eine Zielgrυppeninformation abgelegt, durch die die Fahrwegsuche vereinfacht wird. Die korrekte Festlegung und dezentrale Abspeicherung der Informationen in den entsprechenden Speichereinheiten bedingt jedoch einen entsprechen- den Aufwand.
Eine Vereinfachung der Überwachung der von einem nach dem Spurplanprinzip arbeitenden elektronischen Stellwerks gesteuerten Anlage ist in der DE 43 20 574 A1 beschrieben. Darin werden einzelne Teilsteuerungen gleichzeitig mehreren Spurelementen zugeordnet, um für diese bezüglich Freimeldung und Auflösung gemeinsam wirksam zu werden. Dadurch werden Betriebsstörungen vermieden, die durch kurzfristig auftretende unterschiedliche Arbeitszustände der einzelnen Spurelemente ansonsten auftreten könnten. Auch diese vorteilhafte Lösung ist jedoch nicht geeignet, eine grössere Vereinfachung des elektronischen Stellwerks herbeizuführen. Von Bedeutung ist femer die Beachtung der geforderten Sicherheitsstandards. In der DE-PS 32 32 308 werden eventuelle Bauelementenausfälle, die zur Veränderung übertragener Daten führen können, durch die Übertragung und den Vergleich antivalenter Datenworte erkannt. Dies führt jedoch zu einem zusätzlichen Aufwand, ohne dass dadurch eine umfassende Sicherheitsprüfung erfolgt wäre.
Aus der DE-AS 24 02 875 ist bekannt, dass Schutz vor Verarbeitungsfehlem erzielt werden kann, indem alle sicherheitstechnisch wichtigen Befehle mit praktisch doppeltem Aufwand auf zwei unabhängigen Wegen erarbeitet werden, wobei beim Betrieb mit nur einem Rechner die doppelte Befehlserarbeitung mit zwei unterschiedlichen Programmen und zwischengeschaltetem Befehlsprüfprogramm durchgeführt wird, durch das die erarbeiteten Befehle verglichen werden.
In der EP 0 683 082 A1 Ist femer eine Einrichtung beschrieben, bei der der Bediener einer Steuerungsanlage von Überwachungsaufgaben weitestgeheπd entlastet wird. Dabei werden bereits eingestellte Schaltzustandskombinationen von einer Anzeigevorrichtung ausgelesen und bezüglich der Verträglich- keit mit in einer Datenverarbeitungsanlage gespeicherten logischen Regeln geprüft. Diese logischen Regeln sind bei der Projektierung eines Stellwerks zu erstellen und bezüglich Korrektheit zu überprüfen. Um eine umfassende Sicherheit zu gewährleisten, müssen daher mit einem grossen Aufwand für alle möglicherweise auftretenden Schaltzustände fehlerfreie logische Regeln vorgesehen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Steuerung und Überwachung einer Stell- und Überwachungselemente aufweisenden verkehrstechnischen Anlage anzugeben, durch welches unter Beachtung hoher Sicherheitsanforderungen wenigstens zwei Fahrspuren für spurgebundene Fahrzeuge mit geringem Aufwand einstellbar sind. Femer soll eine nach dem erfin- dungsgemässen Verfahren arbeitende verkehrstechnische Steuerungsanlage geschaffen werden, die mit geringem Aufwand projektiert werden kann und die einen hohen Sicherheitsstandard gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. 8 angegebenen Massnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt die einfache Projektierung von verkehrstechnischen Anlagen, insbesondere von elektronischen Stellwerken in der Eisenbahntechnik. Durch die Verwendung von zwei voneinander unabhängigen Verfahren für die Steuerung und Überwachung, ergeben sich gleichzeitig ein geringerer Aufwand für die Projektierung der Anlage sowie eine erhöhte Betriebssicherheit. Mit der Auf- forderung zum Aufbau eines Fahrweges werden alle diesem Fahrweg zugehörigen Stellelemente von einem Steuerprozess gegenüber anderen Aufforderungen zum Aufbau von weiteren Fahrwegen und Bedienungen gesperrt und danach gestellt, wobei jede der durch den Steuerprozess durchzuführende Änderung der Lagen oder Zustände der Stellelemente erst nach erfolgreicher Prüfung auf Zulässigkeit durch einen vom Steuerprozess unabhängigen Prüfprozess erfolgt. Der Steuerprozess kann daher mit geringerem Aufwand realisiert werden, da der Sicherheitsnachweis aufgrund einer diversitären Überprüfung der Zulässigkeit der Änderungen der Lagen oder Zustände der Stellelemente durch einen vom Steueφrozess unabhängigen Prüfprozess erfolgt.
Vorzugsweise arbeitet der Steueφrozess nach dem Verschlusstafelprinzip. Die Überwachung des durch den Steueφrozess nach dem Verschlusstafelprinzip verantassten~Auf- und gegebenenfalls auch des Abbaus des Fahrweges erfolgt durch den Prüfprozess in diesem Fall nach dem Spuφlanprinzip, indem fallweise geprüft wird, ob die zu sperrenden und zu stellenden Stell- und/oder Überwachungselemente für einen bereits erstellten Fahrweg verwendet werden und somit bereits gespeπt sind.
Der nach dem Verschlusstafelprinzip arbeitende Steueφrozess kann einfach projektiert werden, indem eine Tabelle erstellt wird, in der die Lagen und Zustände der für die einzelnen Fahrwege vorgesehenen Stellelemente eingetragen werden. Die Fahrwege können daher einfach geschaltet werden, wodurch eine aufwendige Fahrwegsuche nach dem Spuφlanprinzip mit den oben beschriebenen Problemen ent- fällt. Zur Übeφriifung der vom Steueφrozess für die Stellglieder vorgesehenen Lagen und Zustände durch den Prüfprozess erfolgt jedoch vorteilhaft nach dem Spuφlanprinzip, durch das alle Lagen und Zustände der für andere Fahrstrassen gesperrten Stellglieder berücksichtigt werden. Die zu schaltenden Lagen und Zustände werden daher nicht anhand einer Vielzahl im voraus erstellter logischer Regeln, sondern anhand des tatsächlich vorhandenen Zustandes der gesamten Anlage geprüft. Durch diese umfassende Prüfung ergibt sich eine erhöhte Betriebssicherheit. Fe er erfolgt die Übβφrüfung nach dem Spuφlanprinzip mit einem geringen Aufwand, da das mit einem hohen Aufwand verbundene korrekte und vollständige Erstellen von Prüfungsregeln für die Fahrwegeinstellung entfällt.
Insbesondere mit der Anwendung modemer Steuerungstechnik ist es auch möglich, den Steueφrozess mit reduziertem Aufwand nach dem Spuφlanprinzip zu realiseren. Zur Gewährleistung der geforderten Sicherheit wird der vom Steueφrozess unabhängige Prüfprozess in diesem Fall nach dem Verschlusstafelprinzip realisiert. Die erfindungsgemässen Massnahmen erlauben es daher, angepasst an eine geplante Gleistopologie und an ein gefordertes Sicherheitsniveau, eine auf zwei voneinander unabhängigen Prozessen basierende Anlagensteuerung mit kleinstmöglichen Aufwand zu realisieren. Der Steuer- prozess wird bei kleineren Anlagen vorzugsweise nach dem Verschiusstafelprinzip und bei grösseren Anlagen nach dem Spuφlanpriπzip realisiert. Grössere Aufwendungen zur Realisierung des Steueφrozess entfallen jedoch, da der geforderte Sicherheitsnachweis durch die Anwendung des vom Steueφrozess unabhängigen Prüfprozesses einfacher erfüllt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Eisenbahnanlage mit zwei parallel geführten Geleisen, die über zwei Verbindungsgeleise und je zwei Weichen miteinander verbindbar sind, Fig. 2 den Spuφlan der Anlage gemäss Fig. 1, Fig. 3 den Spuφlan eines erstellten Fahrweges von C nach B und Fig. 4 den Spuφian eines erstellten Fahrweges von A nach D.
Fig. 1 zeigt eine Eisenbahnanlage mit zwei parallel von A nach B bzw. von C nach D geführten Geleisen GL1, GL2, die über zwei Verbindungsgeleise GL12, GL21 und je zwei an diese Verbind ungsgeleise GL12, GL21 anschliessenden Weichen W1, W3 bzw. W4, W2 miteinander verbindbar sind. Die Geleise GL1, GL2 sind in verschiedene Bereiche unterteilt, die von Freimeldem FM1, ..., FM14 überwacht werden. Die Gleisbereiche um die Weichen W1, ..., W4 bis zur Mitte der zugehörigen Verbindungsgeleise GL12, GL21 sind durch die Freimelder FM3, FM5, FM10 und FM12 überwacht. Anschliessend an die den Freimeldem FM1, FM7, FM8 und FM14 zugehörigen Bereiche sind Signale S1 , S4, S5 bzw. S8 vorgesehen. Den den Freimeldem FM4 und FM11 zugehörigen Bereichen sind die Signale S2 und S3 bzw. S6 und S7 zugeordnet.
Zwischen den Punkten A, B, C und D können ausgehend von Punkt A oder Punkt C folgende Fahrwege erstellt werden (Rangierfahrstrecken ausgenommen) :
Fahrweg 1 von A über Geleise GL1 nach B,
Fahrweg 2 von A über Geleise GL1, Verbindungsgeleise GL12, Geleise 2, VeΦindungsgeleise GL21 und Geleise GL1 nach B,
Fahrweg 3 von A über Geleise GL1 , Verbindungsgeleise GL12 und Geleise 2 nach D (s. Fig. 4), Fahrweg 4 von C über Geleise GL2 nach D und
Fahrweg 5 von C über Geleise GL2, Verbindungsgeleise GL21 und Geleise 1 nach B (s. Fig. 3).
Mit der Aufforderung zum Aufbau eines Fahrweges (z.B. Fahrweg 1) werden alle diesem Fahrweg zugehörigen Stellelemente von einem Steueφrozess gegenüber anderen Aufforderungen zum Aufbau von weiteren Fahrwegen (z.B. einer der Fahrwege 2, 3, 4 oder 5) und Bedienungen gesperrt und danach gestellt. Jede der durch den Steueφrozess durchzuführende Änderung der Lagen oder Zustände der Stellelemente erfolgt erst nach erfolgreicher Prüfung auf Zulässigkeit durch einen vom Steueφrozess unabhängigen Prüfprozess. Die Überwachung des durch den Steueφrozess nach dem Verschlusstafelprinzip veranlassten Auf- und gegebenenfalls auch des Abbaus des Fahrweges durch den Prüfprozess erfolgt nach dem Spuφlanprinzip, indem fallweise geprüft wird, ob die zu sperrenden und zu steilenden Stell- und/oder Überwachungselemente für einen bereits erstellten Fahrweg verwendet werden und somit gesperrt sind.
Für die Fahrwege 1 5 befinden sich die Spurelemente S1 S8, W1 W4, FM1,_.., FM14 in den in nachstehender Tabelle 1 angegebenen Zuständen. Diese Tabelle 1 entspricht der in der DE-AS 10 30 383 beschriebenen Tabelle, in der die Soll-Beanspruchungen aller an den einzelnen Fahrwegen zu beteiligenden Fahrwegelemente abgelegt sind. Die Fahrwege 1 5 können daher anhand eines Steuerprozesses eingestellt werden. (Element) Fahrweg 1 Fahrweg 2 Fahrweg 3 Fahrweg 4 Fahrweg 5
S1 Fahrt Fahrt Fahrt beliebig beliebig
S2 Halt Halt Halt beliebig beliebig
S3 Fahrt Halt beliebig beliebig Halt
S4 Halt Halt beliebig beliebig Halt
S5 beliebig Halt Halt Fahrt Fahrt
S6 beliebig Halt Halt Hart Halt
S7 beliebig Fahrt Fahrt Fahrt Fahrt
S8 beliebig Halt Halt Halt Halt
W1 gerade abgelenkt abgelenkt gerade gerade
W2 gerade abgelenkt gerade gerade abgelenkt
W3 gerade abgelenkt abgelenkt gerade gerade
W4 gerade abgelenkt gerade gerade abgelenkt
FM1 frei frei frei beliebig beliebig
FM2 frei frei frei beliebig beliebig
FM3 frei frei frei beliebig beliebig
FM4 frei beliebig beliebig beliebig beliebig
FM5 frei frei beliebig beliebig frei
FM6 frei frei beliebig beliebig frei
FM7 frei frei beliebig beliebig frei
FM8 beliebig beliebig beliebig frei frei
FM9 beliebig beliebig beliebig frei frei
FM10 beliebig frei frei frei frei
FM11 beliebig frei frei frei frei
FM12 beliebig frei frei frei frei
FM13 beliebig beliebig frei frei beliebig
FM14 beliebig beliebig frei frei beliebig
Tabelle 1
Zur Gewährleistung eines geforderten Sicherheitsstandards für nach dem Verschlusstafelprinzip arbeitende Stellwerke, wie sie z.B. aus der DE-AS 10 30 383 bekannt sind, müssen insbesondere für die Erstellung der Software sehr hohe Sicherheitsstandards gewählt werden. Der sogenannte Software Inte- grity Level wird durch ein in der Europäischen Norm EN 50 126 angegebenes Verfahren bestimmt. Dabei sind die verschiedenen Risiken (Gefahren für das menschliche Leben, Gefahren für die menschliche Gesundheit, Gefahren für die Umwelt, Gefahren für Sachen) zu berücksichtigen. Folgende Software Inte- grity Levels sind in der genannten Norm wie folgt festgelegt :
Tabelle 2
Bekannte nach dem Verschlusstafel prinzip arbeitende Stellwerke müssen daher mit grossem Aufwand unter Berücksichtigung des höchsten Software Integrity Levels gemäss der Europäischen Norm EN 50128 projektiert und realisiert werden. In Bahnhöfen mit einer grösseren Anzahl von Fahrwegen ergibt sich für diese bekannten Stellwerke daher ein enormer Aufwand.
Erfindungsgemäss wird daher sichergestellt, dass die bei der Projektierung eines nach dem kombinierten Verschlusstafel- und Spuφlanprinzip arbeitenden Stellwerks zu berücksichtigenden Risiken in der Sicherheitsstufe zurückgenommen werden können, so dass die für den Steueφrozess benötigte Software, unter Einhaltung der erforderlichen Sicherheitsstandards, mit einem für Stellwerke tiefen Software Integrity Level und somit mit einem geringen Aufwand erstellt werden kann.
Jede durch den Steueφrozess nach dem Verschlusstafelprinzip durchzuführende Änderung der Lagen oder Zustände der Stellelemente erfolgt daher erst nach erfolgreicher Prüfung auf Zulässigkeit durch einen vom Steueφrozess unabhängigen Prüfprozess. Aus der Norm EN 50128, Abschnitt B.17 oder der DE-AS 24 02 875 ist bekannt, dass Schutz vor Verarbeitungsfehlem erzielt werden kann, indem alle sicherheitstechnisch wichtigen Befehle auf zwei unabhängigen Wegen erarbeitet werden, wobei beim Betrieb mit nur einem Rechner die doppelte Befehlserarbeitung mit zwei unterschiedlichen Programmen und zwischengeschaltetem Befehlsprüfprogramm durchgeführt wird, durch das die erarbeiteten Befehle verglichen werden. Indem der vom Steueφrozess unabhängige Prüfprozess nach dem Spuφlanprinzip arbeitet, liegt eine diversitäre Übeφrüfung der Zulässigkeit der Änderungen der Lagen oder Zustände der Stellelemente vor. Anstatt einen Stellbefehl mit grossem Aufwand auf zwei unabhängigen Wegen zu erarbeiten, erfolgt eine Befehlserarbeitung nach dem Verschlusstafelprinzip und eine davon unabhängige Übeφrüfung nach dem Spuφlanprinzip. Die Übeφrϋfung nach dem Spuφlanprinzip gewährleistet bekanntlich eine hohe Sicherheit. Da die Fahrwegsuche und Prozesssteuerung nach dem Spuφlanprinzip entfällt, ergibt sich für die Projektierung und Realisierung des Prüfprozesses ein geringer Aufwand. Die Überwachung des durch den Steueφrozess nach dem Verschlusstafelprinzip veranlassten Auf- und gegebenenfalls auch des Abbaus des Fahrweges durch den Prüfprozess erfolgt nach dem Spuφlanprinzip, indem fallweise geprüft wird, ob die zu sperrenden und zu stellenden Stell- und/oder Überwachungselemente für einen bereits erstellten Fahrweg verwendet werden und somit gesperrt sind. Der Steueφrozess und der davon unabhängige Prüfprozess können von Software gesteuert werden, die in parallel oder separat betriebenen Computern oder auch nur in einem einzigen Computer gespeichert ist. Nachfolgend wird eiπfachheitshalber davon ausgegangen, dass, wie in Fig. 1 dargestellt der Steuer- prozess durch einen Steueφrozessrechner PR1 und der Prüfprozess durch einen Prüfprozessrechner PR2 gesteuert wird. Der Steueφrozessrechner PR1 weist einen Speicher auf, der u.a. zur Ablage der Daten der Verschlusstafel dient. Der Prüfprozessrechner PR2 weist einen Speicher auf, der u.a. zur Ablage der eingestellten Fahrwege und vorzugsweise auch zur Ablage des Spuφlanes des überwachten Streckennetzes dient. Die Ansteuerung der Stellelemente und die Überwachung der Zustände der Spur- elemente erfolgt wie bei den aus dem Stand der Technik bekannten Stellwerken.
Bei der Erstellung von Fahrweg 1 durch den Steueφrozess werden alle zugehörigen Stellelemente gegenüber anderen Anforderungen für Fahrwege und Bedienungen gesperrt. Falls bereits Fahrweg 5 eingestellt ist, sind die Zustände der dem Fahrweg 5 zugehörigen Spurelemente im Prüfprozessrechπer PR2 abgelegt. Der Steueφrozess ist in der Lage, die Fahrwege selbsttätig einzustellen. Zur Gewährleistung der geforderten Sicherheit werden alte durch den Steueφrozess nach dem Verschlusstafelprinzip erzeugten Stellkommandos im Prüfprozess nach dem Spuφlanprinzip aufgrund der tatsächlichen Lagen der Stellelemente und der von den Überwachungselementen vorliegenden Informationen elementweise verifiziert und unter Berücksichtigung der bereits erstellten Fahrwege insbesondere hinsichtlich feindli- eher Fahrwege, benötigtem Flankenschutz geprüft und freigegeben, falls keine Konflikte festgestellt werden. Falls im Steueφrozess jedoch ein Fehler auftritt und z.B. Signal S3 auf Fahrt eingestellt werden soll, obwohl Signal S3 für den bereits erstellten Fahrweg 5 auf Halt gestellt ist (siehe Tabelle 3), wird dies durch den Prüfprozess aufgrund der im Prüfrechner festgehaltenen Zustände der dem Fahrweg 5 zugehörigen Spurelemente sofort festgestellt, wonach der Steueφrozess angehalten und ein Fehler gemeldet wird.
Fahrweg 1 Fahrweg 5
S3 (Element) | Fahrt Halt
Tabelle 3
Durch den Prüfprozess kann femer auch festgestellt werden, ob der Flankenschutz für den eingestellten Fahrweg gewährleistet ist. In dem in Fig. 3 dargestellten Fahrweg 5 wird der Flankenschutz durch die Weiche W1 und die Signale S3 sowie S8 gewährleistet. Die Weiche W1 wird dazu im Zustand "gerade" und die Signale S3 und S8 im Zustand "Halt" gesperrt. In dem in Fig. 4 dargestellten Fahrweg 3 wird der Flankenschutz durch die Signale S2, S5 sowie S4 gewährleistet. Die Signale S3 und S8 im Zustand "Halt" gesperrt. Vor der Freigabe eines Fahrweges kann durch den Prüfprozess noch einmal festgestellt werden, ob Konflikte mit den weiteren Fahrwegen oder Vorschriften bestehen. Nach der Freigabe des Fahrweges (z.B. wurde nach Abbau des Fahrweges 5 der Fahrweg 1 freigegeben) werden dessen Daten in den Speicher des Prüfprozessrechners PR2 abgelegt und zur Übeφrüfung der Aktionen des Steuerprozesses verwendet.
Durch den Steueφrozess kann nach erfolgtem Auftrag zur Einstellung einer Fahrstrasse z.B. festgestellt werden, ob die in der entsprechenden Zeile der Verschlusstafel (Tabelle) bezeichneten Elemente für andere Fahrstrassen benutzt oder reserviert oder zur Umschaitung freigegeben sind (der Steueφrozess sieht daher keine Fahrstrasse, sondern die willkürlich angeordneten Elemente einer Zeile der Ver- schlusstafel). Sobald alle Elemente der Zeile der Verschlusstafel freigegeben und zur Einstellung der neuen Fahrstrasse reserviert sind, erfolgt die Übeφrüfung nach dem Spuφlanprinzip. Der nach dem Spuφlanprinzip arbeitende Prüfprozess verfügt dabei über die Daten der Gleistopologie zumindest für jede einstellbare Fahrstrasse. Die Übeφrüfung kann mit höherem oder geringeren Aufwand erfolgen. Z.B. wird lediglich übeφrüft, ob die durch den Steueφrozess beabsichtigten Umstellungen zur korrekten Einstellung der Fahrstrasse führen. Wird z.B. für eine Weiche nicht die korrekte Einstellung vorgesehen, wird dies vom Steueφrozess, der keine Kenntnis von der Topologie des Gleisnetzes und den Fahrstras- sen hat, nicht erkannt. Durch den vom Steueφrozess unabhängigen, nach dem Spuφlanprinzip arbeitenden Prüfprozess wird der Fehler problemlos erkannt, da die Fahrspur zwischen den Endpunkten aufgrund der Fehlstellung der Weiche unterbrochen ist. Ebenso wird eine allfällige Unvoliständigkeit der Einstellungen erkannt. In einer weiteren Stufe kann der Prüfprozess noch weitere Rahmeπbedingungen, z.B. Flankenschutz, maximal zulässige Geschwindigkeit, etc.. prüfen.
Die Übeφrüfung erfolgt vorzugsweise, wie im obigen Abschnitt beschrieben, nach der Reservation aller in einer Zeile der Verschlusstafel angegebenen Elemente. Nach erfolgreicher Prüfung wird die Fahrstrasse gesamthaft eingestellt. Möglich ist femer die Durchführung der Prüfung vor der Umstellung jedes einzelnen Elementes.
In einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung wird der nach dem Spuφlanprinzip arbeitende Prüfprozess mit einer Parameterliste verknüpft, die es erlaubt, kundenspezifische Einstellungen zu übeφrü- fen, die vom Steueφrozess vorgenommen werden und die unabhängig von der Topologie der einzustellenden Fahrstrasse sind (z.B. soll für eine Fahrstrasse, die dem Schnellzugverkehr dient, eine dezentral angeordnete Signallampe eingebunden werden). Die Signallampe wird daher als Element in die betreffende Zeile der Verschlusstafel aufgenommen und durch den Prüfprozess anhand der Parameterliste überwacht.
Wie eingangs beschrieben, wird der Steueφrozess bei kleinen Anlagen einfacher nach dem Verschluss- tafelprinzip und bei grösseren Anlagen einfacher nach dem Spuφlanprinzip realisiert (der Prüfprozess wird dementsprechend nach dem Spuφlan- bzw. dem Verschlusstafelprinzip realisiert). Dazwischen existiert ein Bereich, in dem der Steueφrozess ohne grössere Unterschiede in bezug auf den Aufwand nach dem Verschlusstafelprinzip oder nach dem Spuφlanprinzip realisiert werden kann. Zu beachten ist jedoch, dass Anlagen tendenziell wachsen und Produkte graduell, mit jeder Generation einen grösseren Leistungsumfang aufweisen sollen. Die Wahl des Prinzips zur Realisierung des Steuerungsprozesses ist daher fallweise unter Berücksichtigung der vorliegenden Rahmenbedingungen und der erstellten Entwicklungsprognosen zu treffen.
Der Leistungsumfang beider Prozesse wird dabei, unter Berücksichtigung der gesamthaft zu erfüllenden Sicherheitsanforderungen, bevorzugt aufeinander abgestimmt. Z.B. kann der Leistungsaufwand des Steueφrozesses in bezug auf die Erfüllung der Sicherheitsanforderungen reduziert werden, falls der Leistungsumfang für den Prüfprozess entsprechend grösser gewählt wird.
Der Systemaufbau beider Prozesse wird daher bevorzugt modular gewählt, so dass eine entsprechende Anpassung an die gesamthaft zu erfüllenden Sicherheitsanforderungen mit geringem Aufwand erfolgen kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren für die Steuerung und Überwachung einer verkehrstechnischen Anlage, die Stell- und Überwachungselemente aufweist und durch die wenigstens zwei Fahrspuren für spurgebundene Fahr- zeuge durch einen Steueφrozess einstellbar sind, der mit der Aufforderung zum Aufbau eines Fahrweges alle diesem Fahrweg zugehörigen Stellelemente gegenüber anderen Aufforderungen zum Aufbau von weiteren Fahrwegen und Bedienungen sperrt und danach stellt, dadurch gekennzeichnet, dass jede der durch den Steueφrozess durchzuführenden Änderungen der Lagen oder Zustände der Stellelemente erst nach erfolgreicher Prüfung auf Zulässigkeit durch einen vom Steueφrozess unabhängigen Prüfprozess erfolgt, indem fallweise geprüft wird, ob die für den Auf- oder Abbau des Fahrweges zu sperrenden und zu stellenden Stell- und/oder Überwachungselemente für einen bereits erstellten Fahrweg verwendet werden und somit bereits gesperrt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Steueφrozess nach dem Spuφla - prinzip und der Prüfprozess nach dem Verschlusstafelprinzip arbeitet oder dass der Steueφrozess nach dem Verschlusstafelprinzip und der Prüfprozess nach dem Spuφlanprinzip arbeitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übeφrüfung durch den Prüfprozess gesamthaft nach Sperrung alier Stellelemente oder nach Sperrung und vor Umstellung jedes einzelnen Stellelementes erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle durch den Steueφrozess nach dem Verschlusstafelprinzip erzeugten Stellkommandos im Prüfprozess nach dem Spuφlanprinzip aufgrund der tatsächlichen Lagen der Stellelemente und der von den Überwachungselementen vorlie- genden Informationen elementweise verifiziert und unter Berücksichtigung festgelegter Kriterien, insbesondere des zu erstellenden Fahrweges, möglichen Konflikten mit bereits erstellten Fahrwegen und oder benötigtem Flankenschutz geprüft und freigegeben werden, falls keine Konflikte festgestellt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der nach dem Spuφlanprinzip arbei- tende Prüfprozess eine Parameterliste aufweist, die zur Übeφrüfung von Einstellungen dient, die nicht unmittelbar mit der einzustellenden Fahrspur verbunden sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elementweise Verifikation durch den Prüfprozess nach den Gefährdungsregeln der Eisenbahntechnik erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerprozess das Einlaufen des Fahrweges überwacht und die Stellelemente zum Abbau des Fahrweges wieder auflöst.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten des durch den Prüfprozess freigegebenen Fahrwegs in einem vom Prüfprozess kontrollierten, die Daten der bereits erstellten Fahrwege enthaltenden Speicher abgelegt und mit zur Übeφrüfung weiterer zu erstellender Fahrwege verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Speicher aufgezeichneter Fahrweg vom Prüfprozess bei der Durchfahrt des Fahrzeugs, für das der Fahrweg aufgebaut wurde, durch Regelauflösung mit dem Freiwerden der entsprechenden Elemente elementweise gelöscht wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 für die Steuerung und Überwachung einer verkehrstechnischen Anlage, die Stell- und Überwachungselemente aufweist und durch die wenigstens zwei Fahrspuren für spurgebundene Fahrzeuge durch einen Steueφrozess einstellbar sind, der mit der Aufforderung zum Aufbau eines Fahrweges alle diesem Fahrweg zugehörigen Stellelemente gegenüber anderen Aufforderungen zum Aufbau von weiteren Fahrwegen und Bedienungen sperrt und danach stellt, dadurch gekennzeichnet, dass jede der durch den Steueφrozess durchzuführenden Änderungen der Lagen oder Zustände der Stellelemente erst nach erfolgreicher Prüfung auf Zulässigkeit durch einen vom Steueφrozess unabhängigen Prüfprozess erfolgt und dass der Steueφrozess und der davon unabhängige Prüfprozess durch Software steuerbar ist, die in parallel oder separat betriebenen Computern oder auch nur in einem einzigen Computer gespeichert ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Steueφrozess nach dem Spurplanprinzip und der Prüfprozess nach dem Verschlusstafelprinzip arbeitet oder dass der Steueφrozess nach dem Verschlusstafelprinzip und der Prüfprozess nach dem Spuφlanprinzip arbeitet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Steueφrozess durch einen Steueφrozessrechner (PR1) und der Prüfprozess durch einen Prüfprozessrechner (PR2) steuerbar ist.
13. Vomchtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Steueφrozessrechner (PR1) einen Speicher aufweist, der zur Ablage der Daten der Verschlusstafel dient und dass der Prüfprozessrechner (PR2) einen Speicher aufweist, der zur Ablage der eingestellten Fahrwege und vorzugsweise auch zur Ablage des Spuφlanes des überwachten Streckennetzes dient oder dass der Prüfprozessrechner (PR2) einen Speicher aufweist, der zur Ablage der Daten der Verschlusstafel dient und dass der Steueφrozessrechner (PR1) einen Speicher aufweist, der zur Ablage der eingestellten.. ahrwege und vorzugsweise auch zur Ablage des Spuφlanes des überwachten Streckennetzes dient.
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