EP1118185A2 - Kommunikationssystem für den funk-fahrbetrieb - Google Patents

Kommunikationssystem für den funk-fahrbetrieb

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EP1118185A2
EP1118185A2 EP99959193A EP99959193A EP1118185A2 EP 1118185 A2 EP1118185 A2 EP 1118185A2 EP 99959193 A EP99959193 A EP 99959193A EP 99959193 A EP99959193 A EP 99959193A EP 1118185 A2 EP1118185 A2 EP 1118185A2
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EP
European Patent Office
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radio
communication system
communication
gateway computer
data
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EP99959193A
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EP1118185B1 (de
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Holm HOFESTÄDT
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Siemens AG
Original Assignee
Kendelbacher Detlef
Thom Marc
Watzlawik Guenter
Siemens AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
    • B61L3/02—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control
    • B61L3/08—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically
    • B61L3/12—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves
    • B61L3/125—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves using short-range radio transmission
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/20—Trackside control of safe travel of vehicle or train, e.g. braking curve calculation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L11/00—Operation of points from the vehicle or by the passage of the vehicle
    • B61L11/08—Operation of points from the vehicle or by the passage of the vehicle using electrical or magnetic interaction between vehicle and track
    • B61L2011/086—German radio based operations, called "Funkfahrbetrieb" [FFB]

Definitions

  • the invention relates to a communication system for radio operation according to the preamble of claim 1 and is applicable, for example, for rail services.
  • the radio driving mode is a new operating procedure, which realizes the functions "route setting” and “route protection” on the vehicle and not on the route as before.
  • One problem is the limited resource of radio channels from the vehicle to the route and the associated long connection setup times (20-25 sec including the establishment of the data link layer).
  • Radio communications are carried out simultaneously by the vehicle.
  • the intended radio standard for rail applications provides only one radio channel for data communication per terminal. Even if two mobile radio devices are used on the vehicle, bottlenecks can occur.
  • a communication device for radio-based railway services is known, with which both the data from decentralized control devices and the data from central services can be transmitted to a train with only a single transmission channel. For this purpose, all of this data is to be fed to a central gateway computer. This then initiates the data transmission to the vehicle.
  • a central gateway computer which is assigned to the train, it is possible to transmit all data in the multiplex without a new transmission when the train advances by changing to a new route area. line between the train and the central rail services.
  • an optimized communication system for radio-based traffic services is described, which in addition to the fixed central services and the fixed decentralized control points in the traffic network has one or more decentralized gateway computers.
  • Communication between the mobile instances and the fixed instances is realized via the gateway computers by a representative instance for the mobile instances that communicate with the gateway computers and in the gateway computers and in the stationary instances, and for the fixed instances that with the gateway computers communicate, proxy instances are set up directly in the gateway computer or indirectly via at least one information server.
  • the proxy information in the gateway computer and in the fixed instances is updated via an update procedure between the proxy instances in the gateway computer and the fixed instances or between the gateway computer and information server.
  • This method enables the multiplexing of several logical connections from one vehicle via a physical radio channel to a fixed network gateway, which can forward the connections to any endpoints within the fixed network.
  • the invention has for its object to provide a communication system for radio operation, which enables simple data reliable data traffic via effective communication paths with only one radio transmission channel between vehicles and track elements, the simultaneous communication with several track elements ensures and minimizes the effort for system setup, system update and system maintenance.
  • a particular advantage of the invention is that a single mobile terminal on a vehicle is sufficient to be able to communicate with a plurality of route elements at the same time, in that the radio-technical connections for data transmission from the vehicles to the route elements are not established directly, but are transmitted via a gateway computer become .
  • the price for this is that radio communications are required for communication with n track elements (n + 1). Without multiplexing, n radio communications are required for this.
  • Another application of the gateway functionality for radio operation on two-track or multi-track routes is to generally communicate with level crossings via the gateway computer. This is the only way that two or more trains can communicate with the level crossing at the same time. Without a gateway computer, this would have to be done one after the other and can lead to operational disabilities.
  • Another advantage of the method is that immediate instructions that are sent to the vehicles by radio from the radio control center can be immediately transmitted via the multiplex channel even in areas with a high track element density. This also applies to high-priority data that is broadcast to all instances of the multiplex channel at the receiving end.
  • the invention will be described in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown at least in part in the figure. It shows:
  • Figure 1 shows a variant of a multiplex connection vcr. Vehicle to the head office and the transfer to route elements
  • FIG. 1 illustrates the mechanism using an example of a route section consisting of two switches W1, W2 and a level crossing BÜ.
  • a route section consisting of two switches W1, W2 and a level crossing BÜ.
  • connection setup to the route elements Wl, W2 or BÜ can be optimized in this way.
  • the three communications would have to be carried out one after the other without multiplexing. Multiplexing allows communication phases of the individual communications to take place largely overlapping in time.
  • T (GSM) approx. 10 sec tm or approx. 5 sec moc
  • mtc b) construction of the data link layer
  • mtm mobile to mobile call (from one mobile to another)
  • moc mobile originated call (from mobile to ISDN landline)
  • mtc mobile terminate call (from ISDN landline to M'bile)
  • the total communication time is:
  • the multiplexing via gateway computer is completely transparent for the radio driving operation application; i.e. it is not visible which way the connection is conveyed.
  • the telegrams do not differ from telegrams that are transmitted directly (without the detour via the gateway computer) to a route element.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
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  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

Beschreibung
Kommunikationssystem für den Funk-Fahrbetrieb
Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für den Funk- Fahrbetrieb nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ist anwendbar beispielsweise für Bahndienste.
Der Funk-Fahrbetrieb ist ein neues Betriebsverfahren, welches die Funktionen „Fahrwegeinstellung,, und „Fahrwegsicherung,, auf dem Fahrzeug und nicht wie bisher an der Strecke realisiert. Ein Problem stellt dabei die beschränkte Ressource an Funkkanälen vom Fahrzeug zur Strecke und die zugehörigen langen Verbindungsaufbauzeiten (20-25 sec inklusive Aufbau der Sicherungsschicht) dar. Abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Dichte von Fahrwegelementen, die das Fahrzeug einstellen und sichern muß, müssen mehrere Funkkommunikationen gleichzeitig vom Fahrzeug durchgeführt werden. Der vorgesehene Funkstandard für Bahn-Anwendungen stellt pro Endgerät nur einen Funkanal für die Datenkommunikation zur Verfügung. Selbst wenn zwei mobile Funk-Endgeräte auf dem Fahrzeug verwendet werden, kann es zu Engpässen kommen.
Aus der DE 197 21 246 ist eine Kommunikationseinrichtung für funkgestützte Bahndienste bekannt, mit welcher mit nur einem einzigen Übertragungskanal sowohl die Daten von dezentralen Steuereinrichtungen als auch die Daten zentraler Dienste an einen Zug übermittelt werden können. Dazu ist vorgesehen, alle diese Daten einem zentralen Gatewayrechner zuzuführen. Dieser veranlaßt dann die Datenübermittlung an das Fahrzeug. Durch die Verwendung eines zentralen Gatewayrechners, der dem Zug zugeordnet ist, ist es möglich, sämtliche Daten im Multi- plex zu übertragen, ohne daß beim Vorrücken des Zuges durch Wechsel in einen neuen Streckenbereich eine neue Übertra- gungsstrecke zwischen dem Zug und den zentralen Bahndiensten aufgebaut werden muß .
Weiterhin ist zur Vermeidung langer Kommunikationswege in der DE (GR 98 P 4131 E ) ein optimiertes Kommunika ionssystem für funkgestützte Verkehrsdienste beschrieben, welches neben den ortsfesten zentralen Diensten und den ortsfesten dezentralen Steuerstellen in dem Verkehrsnetz ein oder mehrere dezentrale Gatewayrechner aufweist . Die Kommunikation zwischen den mobi- len Instanzen und den ortsfesten Instanzen wird über die Gatewayrechner realisiert, indem für die mobilen Instanzen, die mit den Gatewayrechnern kommunizieren, im Gatewayrechner und in den ortsfesten Instanzen j e eine Stellvertreterinstanz und für die ortsfesten Instanzen, die mit den Gatewayrechnern kommunizieren, im Gatewayrechner direkt oder über mindestens einen Informationsserver indirekt Stellvertreterinstanzen eingerichtet werden . Über ein Updateverfahren zwischen den Stellvertreterinstanzen im Gatewayrechner und den ortsfesten Instanzen oder zwischen Gatewayrechner und Informationsserver werden die Stellvertreterinformationen im Gatewayrechner und in den ortsfesten Instanzen aktualisiert .
Dieses Verfahren ermöglicht das Multiplexen mehrerer logischer Verbindungen von einem Fahrzeug über einen physikali- sehen Funkkanal zu einem festnetzseitigen Gateway, das die Verbindungen zu beliebigen Endpunkten innerhalb des Festnetzes weitervermitteln kann .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kommunikations- system für den Funk-Fahrbetrieb zu schaffen, welches mit einfachen Mitteln einen zuverlässigen Datenverkehr über effektive Kommunikationswege mit nur einem Funkübertragungskanal zwischen Fahrzeugen und Fahrwegelementen ermöglicht, die gleichzeitige Kommunikation mit mehreren Fahrwegelementen ge- währleistet und den Aufwand für die Systemeinrichtung, Systemaktualisierung und Systemwartung minimiert .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 in Verbir.dung mit den Merkmalen im Oberbegriff . Zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten .
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein einziges mobiles Endgerät auf einem Fahrzeug ausreicht, um gleichzeitig mit mehreren Fahrwegelementen kommunizieren zu können, indem die funktechnischen Verbindungen zur Datenübertragung von den Fahrzeugen zu den Fahrwegelementen nicht direkt hergestellt, sondern über einen Gatewayrechner vermit- telt werden . Der Preis hierfür ist, daß für die Kommunikation mit n Fahrwegelementen (n+1 ) Funkko munikationen erforderlich sind. Ohne Multiplexing sind hierfür n Funkkommunikationen erforderlich . Eine weitere Anwendung der Gateway- Funktionalität beim Funkfahrbetrieb auf zweigleisigen oder mehrgleisi- gen Strecken besteht darin, die Kommunikation mit Bahnübergängen generell über den Gatewayrechner zu vermitteln . Nur so ist es möglich, daß zwei oder mehrere Züge gleichzeitig mit dem Bahnübergang kommunizieren. Ohne Gatewayrechner müßte dies nacheinander erfolgen und kann zu betrieblichen Behinde- rungen führen.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß So- forthaltanweisungen, die bei Bedarf von der Funkfahrbetriebzentrale per Funk an die Fahrzeuge geschickt werden, auch in Bereichen mit hoher Fahrwegelementdichte über den Multiplex- Kanal sofort übermittelt werden können . Dies gilt ebenfalls für hochpriore Daten, die an alle empfangsseitigen Instanzen des Multiplexkanals per Broadcast geschickt werden. Die Erfindung soll nachstehend an Hand von einem zumindest teilweise in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden. Es zeigt:
Figur 1 eine Variante einer Multiplexverbindung vcr. Fahrzeug in die Zentrale und die Weitervermittlung zu Fahrwegelementen
Figur 1 veranschaulicht den Mechanismus an einem Beispiel ei- nes Streckenabschnitts, bestehend aus zwei Weichen Wl, W2 und einem Bahnübergang BÜ. Nachdem die erste Verbindungsanforderung vom Fahrzeug F zu einem dieser drei Fahrwegelemente (z. B. zum Bahnübergang BÜ) über den Gatewayrechner realisiert wurde, wird jede weitere Verbindungsanforderung vom Fahrzeug F an ein anderes Fahrwegelement Wl, W2 über dieselbe physikalische Verbindung in die Zentrale Z „gemultiplext,, und von dort weitervermittelt an das gewünschte Fahrwegelement Wl oder W2 oder BÜ.
Der Verbindungsaufbau zu den Fahrwegelementen Wl, W2 oder BÜ kann auf diese Weise optimiert werden. So müßten ohne Multi- plexing die drei Kommunikationen nacheinander durchgeführt werden. Mit Multiplexing können Kommunikationsphasen der einzelnen Kommunikationen weitgehend zeitlich überlappend statt- finden.
Jede Kommunikation besteht aus den drei folgenden Zeitanteilen:
a) vermittlungstechnischer Kommunikationsaufbau, T(GSM) ca. 10 sec tm oder ca. 5 sec moc, mtc b) Aufbau der Sicherungsschicht, T (Sicherung) : ca. 15 sec c) Datenübertragung, T (Übertragung) : ca. 2 sec.
Hierbei bedeuten: mtm: mobile to mobile call (von einem Mobile zu einem anderen) moc: mobile originated call (vom Mobile ins ISDN-Festnetz) mtc: mobile terminateä call (vom ISDN-Festnetz zum M'bile)
Die gesamte Kommunikationsdauer beträgt also:
Ohne Multiplexing: 3(T(GSM, mtm) +T (Sicherung) + T (Übertragung) ) = ca. 81 sec
mit Multiplexing:
T(GSM zum Gateway, moc) + T(GSM zum BÜ, mtc) + T (Sicherung
BÜ) + T (Übertragung zum BÜ) = ca. 27 sec
Für die Funk-Fahrbetrieb-Anwendung ist das Multiplexen via Gatewayrechner völlig transparent; d.h. es ist nicht sichtbar, über welchen Weg die Verbindung vermittelt wird. Die Telegramme unterscheiden sich an der Schnittstelle zur sicheren Anwendung nicht von Telegrammen, die direkt (ohne den Umweg über den Gatewayrechner) an ein Fahrwegelement vermittelt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Kommunikationssystem für den Funk-Fahrbetrieb zur funktechnischen Übermittlung von Daten, welche im Multiplex über- tragen werden, und unter Nutzung von mindestens einem Gatewayrechner, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die funktechnischen Verbindungen zur Datenübertragung zwischen Fahrzeugen, Fahrwegelementen und einer Zentrale nicht direkt hergestellt, sondern über den Gatewayrechner vermittelt werden.
2. Kommunikationssystem für den Funk-Fahrbetrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fahrzeuge und die Fahrwegelemente mit Funkendgeräten, letztere stattdessen aber auch mit leitungsgebundenen Kommunikationsendgeräten ausgestattet sind.
3. Kommunikationssystem für den Funk-Fahrbetrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fahrzeuge Züge und die Fahrwegelemente Weichen, Gleissperren, Schlüsselsperren, Block oder Bahnübergänge sind.
4. Kommunikationssystem für den Funk-Fahrbetrieb nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine bedarfsweise gleichzeitige Kommunikation mehrerer Züge mit einem Fahrwegelement vorgesehen ist.
EP99959193A 1998-10-07 1999-09-30 Kommunikationssystem für den funk-fahrbetrieb Expired - Lifetime EP1118185B1 (de)

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