EP0920391B1 - Verfahren zur steuerung und überwachung einer verkehrstechnischen anlage - Google Patents

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EP0920391B1
EP0920391B1 EP97934402A EP97934402A EP0920391B1 EP 0920391 B1 EP0920391 B1 EP 0920391B1 EP 97934402 A EP97934402 A EP 97934402A EP 97934402 A EP97934402 A EP 97934402A EP 0920391 B1 EP0920391 B1 EP 0920391B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
route
elements
principle
monitoring
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97934402A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0920391A1 (de
Inventor
Stephan Germann
Roland Gutknecht
Urs Zünd
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Schweiz AG
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Filing date
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 according to the preamble of patent claim 1.
  • DE-PS 32 32 308 possible component failures that can lead to changes in transmitted data, recognized by the transmission and comparison of non-equivalent data words. However, this leads to one additional effort without a comprehensive security check.
  • EP 0 683 082 A1 also describes a device in which the operator of a control system is largely relieved of monitoring tasks. Thereby already set Switching state combinations read out by a display device and in terms of compatibility checked with logical rules stored in a data processing system. This logical Rules must be created when planning a signal box and checked for correctness. To ensure comprehensive security, therefore, must be done with great effort for everyone switching conditions that may occur error-free logical rules are provided.
  • the present invention is therefore based on the object of a method for the control and To specify the monitoring of a traffic control system having actuating and monitoring elements, through which, taking into account high safety requirements, at least two lanes for track-bound vehicles can be set with little effort.
  • the method according to the invention allows simple engineering of traffic engineering systems, in particular of electronic signal boxes in railway technology. By using two mutually independent procedures for control and monitoring arise simultaneously less effort for project planning of the plant as well as increased operational safety.
  • all of the control elements belonging to this route are a control process versus other requests to build further routes and Operations locked and then posed, with each being performed by the control process Changes to the positions or states of the control elements only after a successful check for admissibility by means of an inspection process that is independent of the control process.
  • the control process can therefore with less effort can be realized because the security certificate based on a diversified review the admissibility of changes in the positions or states of the control elements by a dated Control process independent test process is carried out.
  • the control process preferably works in accordance with the known closure panel principle.
  • the required dependencies of the route elements involved in the individual routes are documented in a matrix in a locking plan or in a locking table. This form of documentation justifies the designations of logic that are also used as a locking plan principle or a tabular principle.
  • the individual guideway elements involved are wired in free connection and do not correspond to the track topology.
  • the advantages lie in the flexible adaptability for application-specific functionalities.
  • a control process that works according to the locking board principle can be easily configured by creating a table in which the positions and states of the control elements provided for the individual travel routes are entered. The routes can therefore be switched easily, which eliminates the need to search for a route using the track plan principle with the problems described above.
  • the monitoring of the opening and closing caused by the control process according to the closure panel principle if necessary, the removal of the route is also carried out by the test process in this case after Principle of the track plan by checking on a case-by-case basis whether the actuating and / or Monitoring elements are used for an already created route and thus already are locked.
  • the testing process is advantageously carried out according to the track plan principle, through which all positions and conditions the actuators blocked for other routes are taken into account.
  • the layers to be switched and states are therefore not based on a large number of logical rules created in advance, but checked based on the actual condition of the entire system. Through this comprehensive Testing results in increased operational reliability.
  • the review is carried out after Track plan principle with little effort, since the correct one associated with a high effort and complete creation of test rules for route setting is no longer necessary.
  • the test process which is independent of the control process, is based on the locking panel principle realized.
  • the measures according to the invention therefore make it possible to adapt them to a planned one Track topology and a required level of security, one on two independent from each other To implement process-based system control with the least possible effort.
  • the tax process is preferred for smaller systems according to the closure panel principle and for larger systems Systems implemented according to the track plan principle. Larger expenses for the implementation of the tax process do not apply, however, because the required security verification by the application of the control process independent test process can be fulfilled more easily.
  • Fig. 1 shows a railway system with two tracks running in parallel from A to B or from C to D.
  • GL1, GL2, the two connecting tracks GL12, GL21 and two each to this connecting track Turnouts W1, W3 or W4, W2 connecting GL12, GL21 can be connected to one another.
  • the tracks GL1, GL2 are divided into different areas, which are monitored by Freemeldemem FM1, ..., FM14.
  • the track areas around the turnouts W1, ..., W4 to the middle of the associated connecting track GL12, GL21 are monitored by FM3, FM5, FM10 and FM12.
  • the areas belonging to the free detectors FM1, FM7, FM8 and FM14 are signals S1, S4, S5 and S8 intended.
  • the areas associated with the free detectors FM4 and FM11 are the signals S2 and S3 or S6 and S7 assigned.
  • track elements S1, ..., S8, W1, ..., W4, FM1, ..., FM14 are in the states specified 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.
  • Every change of the positions to be carried out by the control process according to the closure panel principle or states of the control elements is therefore only carried out after a successful check for admissibility an audit process that is independent of the tax process.
  • an audit process that is independent of the tax process.
  • From the standard EN 50128, section B, 17 or the DE-AS 24 02 875 is known that protection against processing errors can be achieved by all safety-relevant commands are elaborated in two independent ways, with the Operation with only one computer, double command development with two different programs and intermediate command check program is performed by which the commands developed be compared.
  • a command is drawn up according to the locking panel principle and an independent one Verification according to the track plan principle.
  • the check according to the track plan principle is guaranteed As is well known, a high level of security. Because the route search and process control according to the track plan principle omitted, there is little effort for the configuration and implementation of the test process.
  • the monitoring of the opening and closing caused by the control process according to the closure panel principle if necessary, the removal of the route through the test process is based on the track plan principle, by checking on a case-by-case basis whether the actuating and / or monitoring elements to be blocked and provided can be used for a route that has already been created and are therefore blocked.
  • the control process and the independent test process can be controlled by software that stored in parallel or separately operated computers or even only in a single computer is.
  • the control process as shown in FIG. 1 by a control process computer PR1 and the test process by a test process computer PR2 is controlled.
  • the control process computer PR1 has a memory which, among other things, for storing the Lock plate data is used.
  • the test process computer PR2 has a memory that i.a. for filing the set travel routes and preferably also for storing the track plan of the monitored Route network serves.
  • the control of the control elements and the monitoring of the states of the track elements takes place 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 from other requirements for routes and controls. If route 5 is already set, the states of the track elements associated with 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, all 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 track plan principle on the basis of the actual positions of the control elements and the information provided by the monitoring elements and, taking into account the routes already created, in particular with regard to enemy routes, required side protection is checked and released if no conflicts are found.
  • the test process can also be used to determine whether the side protection for the set Route is guaranteed.
  • the side protection is by the Switch W1 and the signals S3 and S8 guaranteed.
  • the switch W1 is in the "straight" state and the signals S3 and S8 blocked in the "Halt” state.
  • the route 3 shown in FIG Edge protection guaranteed by signals S2, S5 and S4.
  • the signals S3 and S8 in the state "Halt” blocked.
  • the control process can be used to set a route after an order has been placed, e.g. detected whether the elements indicated in the corresponding line of the locking table (table) for other routes are used or reserved or released for switching (the control process therefore does not see a driveway, but the arbitrarily arranged elements of a row of the locking panel).
  • the check is based on the track plan principle.
  • the one after The test process working on the track plan principle has the data of the track topology at least for any adjustable route. The check can be done with more or less effort. For example, it is only checked whether the changes intended by the tax process are correct Guide the setting of the route. E.g.
  • the correct setting is not provided for a turnout, This is due to the control process, which has no knowledge of the topology of the rail network and the routes has not recognized.
  • the control process which has no knowledge of the topology of the rail network and the routes has not recognized.
  • the fault is easily recognized because the lane between the endpoints is due the wrong position of the switch is interrupted.
  • 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 elements specified in a line of the locking panel. After successful testing, the driveway set overall. It is also possible to carry out the test before the changeover individual element.
  • the test process working according to the track plan principle linked to a parameter list that allows customer-specific settings to be checked, which are carried out by the control process and which are independent of the topology of the to be set Routes are (e.g. for a route that serves express train traffic, a decentralized one arranged signal lamp).
  • the signal lamp is therefore an element in the concerned Row of the closure panel and recorded by the test process based on the parameters supervised.
  • the control process for small systems becomes simpler according to the closure panel principle and for larger systems it is easier to implement the track plan principle (the test process is implemented accordingly according to the track plan or the locking panel principle).
  • the test process is implemented accordingly according to the track plan or the locking panel principle.
  • the tax process with no major differences in effort can be realized according to the locking panel principle or according to the track plan principle.
  • plants tend to grow and products gradually, with each generation a larger one Should have scope of services.
  • the choice of principle for realizing the control process is therefore, taking into account the prevailing framework conditions and the development forecasts made on a case by case basis hold true.
  • the scope of services of both processes is considered, taking into account the total to be fulfilled Security requirements, preferably coordinated. For example, can the performance of the Control process in relation to the fulfillment of the security requirements can be reduced if the Scope of services for the testing process is chosen accordingly larger.
  • the system structure of both processes is therefore preferably chosen to be modular, so that a corresponding one Adaptation to the overall security requirements can be achieved with little effort can.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur Erstellung von Fahrwegen kommen in Stellwerken für den Eisenbahnverkehr verschiedene Verfahren zur Anwendung. Es sind vor allem zwei Funktionsarten bei Stellwerken bekannt, Stellwerke basierend auf dem Spurplan und Stellwerke mit einer Verschlusstafellogik.
Nach dem Spurplanprinzip 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 Grösse der zu steuernden Anlage deutlich zunimmt. Bei einem grösseren Bahnhof können u.U. mehr als 50'000 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 Rechnem in das spurplanmässig vermaschte 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 Zielgruppeninformation abgelegt, durch die die Fahrwegsuche vereinfacht wird. Die korrekte Festlegung und dezentrale Abspeicherung der Informationen in den entsprechenden Speichereinheiten bedingt jedoch einen entsprechenden 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 ferner eine Einrichtung beschrieben, bei der der Bediener einer Steuerungsanlage von Überwachungsaufgaben weitestgehend entlastet wird. Dabei werden bereits eingestellte Schaltzustandskombinationen von einer Anzeigevorrichtung ausgelesen und bezüglich der Verträglichkeit 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.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 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 Aufforderung 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 Steuerprozess unabhängigen Prüfprozess erfolgt.
Vorzugsweise arbeitet der Steuerprozess nach dem bekannten Verschlusstafelprinzlp. Dabei werden die erforderlichen Abhängigkeiten der an den einzelnen Fahrwegen beteiligten Fahrwegelemente matrixartig in einem Verschlussplan bzw. in einer Verschlusstabelle dokumentiert. Diese Dokumentationsform begründet die ebenfalls verwendeten Bezeichnungen der Logik als Verschlussplanprinzip oder Tabellarisches Prinzip. Die Verdrahtung der einzelnen beteiligten Fahrwegelementen erfolgt in freier Schaltung und entspricht nicht der Gleistopologie. Die Vorteile liegen in der flexiblen Anpassungsfähigkeit für applikationsspezifische Funktionalitäten.
Ein nach dem Verschlusstafelprinzip arbeitender Steuerprozess 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 Spurplanprinzip mit den oben beschriebenen Problemen entfällt.
Die Überwachung des durch den Steuerprozess nach dem Verschlusstafelprinzip veranlassten Auf- und gegebenenfalls auch des Abbaus des Fahrweges erfolgt durch den Prüfprozess in diesem Fall nach dem Spurplanprinzip, 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 gesperrt sind.
Zur Überprüfung der vom Steuerprozess für die Stellglieder vorgesehenen Lagen und Zustände durch den Prüfprozess erfolgt jedoch vorteilhaft nach dem Spurplanprinzip, 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. Ferner erfolgt die Überprüfung nach dem Spurplanprinzip 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 Steuerprozess mit reduziertem Aufwand nach dem Spurplanprinzip zu realisieren. Zur Gewährleistung der geforderten Sicherheit wird der vom Steuerprozess 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 Steuerprozess wird bei kleineren Anlagen vorzugsweise nach dem Verschlusstafelprinzip und bei grösseren Anlagen nach dem Spurplanprinzip realisiert. Grössere Aufwendungen zur Realisierung des Steuerprozess entfallen jedoch, da der geforderte Sicherheitsnachweis durch die Anwendung des vom Steuerprozess 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 Spurplan der Anlage gemäss Fig. 1,
Fig. 3
den Spurplan eines erstellten Fahrweges von C nach B und
Fig. 4
den Spurplan 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 Verbindungsgeleise 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, Verbindungsgeleise 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 Steuerprozess 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 Steuerprozess durchzuführende Änderung der Lagen oder Zustände der Stellelemente erfolgt erst nach erfolgreicher Prüfung auf Zulässigkeit durch einen vom Steuerprozess unabhängigen Prüfprozess. Die Überwachung des durch den Steuerprozess nach dem Verschlusstafelprinzip veranlassten Auf- und gegebenenfalls auch des Abbaus des Fahrweges durch den Prüfprozess erfolgt nach dem Spurplanprinzip, 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.
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.
Figure 00060001
Zur Gewährleistung eines geforderten Sichemeitsstandards für nach dem Verschlusstafelprinzip arbeitende Stellwerke müssen insbesondere für die Erstellung der Software sehr hohe Sicherheitsstandards gewählt werden. Der sogenannte Software Integrity 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 Integrity Levels sind in der genannten Norm wie folgt festgelegt:
Software Integrity Level Software Integrity
4 very high
3 high
2 medium
1 low
0 non safety related
Bekannte nach dem Verschlusstafelprinzip arbeitende Stellwerke müssen daher mit grossem Aufwand unter Berücksichtigung des höchsten Software Integrity Levels gemäss der Europäischen Norm EN50128 projektiert und realisiert werden. In Bahnhöfen mit einer grösseren Anzahl von Fahrwegen ergibt sich für diese bekannten Stellwerke daher ein enormer Aufwand.
Bei der Projektierung eines nach dem kombinierten Verschlusstafel- und Spurplanprinzip arbeitenden Stellwerkes kann die für den Steuerprozess benötigte Software, unter Einhaltung der erforderlichen Sicherheitsstandards mit einem für Stellwerke tieferen Software Integrity Level und somit mit einem geringeren Aufwand erstellt werden.
Jede durch den Steuerprozess nach dem Verschlusstafelprinzip durchzuführende Änderung der Lagen oder Zustände der Stellelemente erfolgt daher erst nach erfolgreicher Prüfung auf Zulässigkeit durch einen vom Steuerprozess unabhängigen Prüfprozess. Aus der Norm EN 50128, Abschnitt B,17 oder der DE-AS 24 02 875 ist bekannt, dass Schutz vor Verarbeitungsfehlern 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 Steuerprozess unabhängige Prüfprozess nach dem Spurplanprinzip arbeitet, liegt eine diversitäre Überprüfung 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 Überprüfung nach dem Spurplanprinzip. Die Überprüfung nach dem Spurplanprinzip gewährleistet bekanntlich eine hohe Sicherheit. Da die Fahrwegsuche und Prozesssteuerung nach dem Spurplanprinzip entfällt, ergibt sich für die Projektierung und Realisierung des Prüfprozesses ein geringer Aufwand. Die Überwachung des durch den Steuerprozess nach dem Verschlusstafelprinzip veranlassten Auf- und gegebenenfalls auch des Abbaus des Fahrweges durch den Prüfprozess erfolgt nach dem Spurplanprinzip, 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 Steuerprozess und der davon unabhängige Prüfprozess können von Software gesteuert werden, die in parallel oder separat betriebenen Computem oder auch nur in einem einzigen Computer gespeichert ist. Nachfolgend wird einfachheitshalber davon ausgegangen, dass, wie in Fig. 1 dargestellt der Steuerprozess durch einen Steuerprozessrechner PR1 und der Prüfprozess durch einen Prüfprozessrechner PR2 gesteuert wird. Der Steuerprozessrechner 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 Spurplanes des überwachten Streckennetzes dient. Die Ansteuerung der Stellelemente und die Überwachung der Zustände der Spurelemente erfolgt wie bei den aus dem Stand der Technik bekannten Stellwerken.
Bei der Erstellung von Fahrweg 1 durch den Steuerprozess 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 Prüfprozessrechner PR2 abgelegt. Der Steuerprozess ist in der Lage, die Fahrwege selbsttätig einzustellen. Zur Gewährleistung der geforderten Sicherheit werden alle durch den Steuerprozess nach dem Verschlusstafelprinzip erzeugten Stellkommandos im Prüfprozess nach dem Spurplanprinzip aufgrund der tatsächlichen Lagen der Stellelemente und der von den Überwachungselementen vorliegenden Informationen elementweise verifiziert und unter Berücksichtigung der bereits erstellten Fahrwege insbesondere hinsichtlich feindlicher Fahrwege, benötigtem Flankenschutz geprüft und freigegeben, falls keine Konflikte festgestellt werden. Falls im Steuerprozess 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 Steuerprozess angehalten und ein Fehler gemeldet wird.
Figure 00080001
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 Überprüfung der Aktionen des Steuerprozesses verwendet.
Durch den Steuerprozess 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 Umschaltung freigegeben sind (der Steuerprozess sieht daher keine Fahrstrasse, sondern die willkürlich angeordneten Elemente einer Zeile der Verschlusstafel). Sobald alle Elemente der Zeile der Verschlusstafel freigegeben und zur Einstellung der neuen Fahrstrasse reserviert sind, erfolgt die Überprüfung nach dem Spurplanprinzip. Der nach dem Spurplanprinzip arbeitende Prüfprozess verfügt dabei über die Daten der Gleistopologie zumindest für jede einstellbare Fahrstrasse. Die Überprüfung kann mit höherem oder geringeren Aufwand erfolgen. Z.B. wird lediglich überprüft, ob die durch den Steuerprozess beabsichtigten Umstellungen zur korrekten Einstellung der Fahrstrasse führen. Wird z.B. für eine Weiche nicht die korrekte Einstellung vorgesehen, wird dies vom Steuerprozess, der keine Kenntnis von der Topologie des Gleisnetzes und den Fahrstrassen hat, nicht erkannt. Durch den vom Steuerprozess unabhängigen, nach dem Spurplanprinzip arbeitenden Prüfprozess wird der Fehler problemlos erkannt, da die Fahrspur zwischen den Endpunkten aufgrund der Fehlstellung der Weiche unterbrochen ist. Ebenso wird eine allfällige Unvollständigkeit der Einstellungen erkannt. In einer weiteren Stufe kann der Prüfprozess noch weitere Rahmenbedingungen, z.B. Flankenschutz, maximal zulässige Geschwindigkeit, etc., prüfen.
Die Überprüfung 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 Spurplanprinzip arbeitende Prüfprozess mit einer Parameterliste verknüpft, die es erlaubt, kundenspezifische Einstellungen zu überprüfen, die vom Steuerprozess 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 Parameterilste überwacht.
Wie eingangs beschrieben, wird der Steuerprozess bei kleinen Anlagen einfacher nach dem Verschlusstafelprinzip und bei grösseren Anlagen einfacher nach dem Spurplanprinzip realisiert (der Prüfprozess wird dementsprechend nach dem Spurplan- bzw. dem Verschlusstafelprinzip realisiert). Dazwischen existiert ein Bereich, in dem der Steuerprozess ohne grössere Unterschiede in bezug auf den Aufwand nach dem Verschlusstafelprinzip oder nach dem Spurplanprinzip 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 Steuerprozesses 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 (9)

  1. Verfahren für die Steuerung und Überwachung einer verkehrstechnischen Anlage, die Stell- und Überwachungselemente (W1 - W4, FM1 - FM14) aufweist und durch die wenigstens zwei Fahrspuren (GL1, GL2) für spurgebundene Fahrzeuge durch einen Steuerprozess einstellbar sind, der mit der Aufforderung zum Aufbau eines Fahrweges alle diesem Fahrweg zugehörigen Stellelemente gegen über anderen Aufforderungen zum Aufbau von weiteren Fahrwegen und Bedienungen sperrt und danach stellt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    jede der durch den Steuerprozess durchzuführenden Änderungen der Lagen oder Zustände der Stellelemente (W1 - W4) 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 (W1 - W4, FM1 - FM14) für einen bereits erstellten Fahrweg verwendet werden und somit bereits gesperrt sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Steuerprozess nach dem Spurplanprinzip und der Prüfprozess nach dem Verschlusstafelprinzip arbeitet oder dass der Steuerprozess nach dem Verschlusstafelprinzip und der Prüfprozess nach dem Spurplanprinzip arbeitet.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Überprüfung durch den Prüfprozess gesamthaft nach Sperrung aller Stellelemente (W1 - W4) oder nach Sperrung und vor Umstellung jedes einzelnen Stellelementes (W1 - W4) erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    alle durch den Steuerprozess nach dem Verschlusstafelprinzip erzeugten Stellkommandos im Prüfprozess nach dem Spurplanprinzip aufgrund der tatsächlichen Lagen der Stellelemente (W1 - W4) und der von den Überwachungselementen (FM1 - FM14) vorliegenden 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 Spurplanprinzip arbeitende Prüfprozess eine Parameterliste aufweist, die zur Überprüfung 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 erfoigt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Steuerprozess das Einlaufen des Fahrweges überwacht und die Stellelemente (W1 - W4) 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 Überprüfung weiterer zu erstellender Fahrwege verwendet werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    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.
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