Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Projektieren
von Fahrstrassen für Fahrzeuge, insbesondere
schienengebundene Fahrzeuge, wobei eine Fahrstrasse durch
einen Startabschnitt und einen Zielabschnitt und durch eine
zwischen dem Startabschnitt und dem Zielabschnitt angeordnete
Reihe von einem oder mehreren Fahrstrassenabschnitten
definiert wird.
In einem Verkehrsnetz, hier am Beispiel eines Eisenbahnnetzes
weiter erläutert, sind innerhalb eines bestimmten in sich
abgeschlossenen Bereiches, z.B. eines Bahnhof- oder eines
Stellwerkbereichs, eine Vielzahl von Fahrstrassen vorgesehen,
die mehr oder weniger standardmässig von den diesen Bereich
frequentierenden Zügen befahren werden. Hierzu ist es
erforderlich, die für die einzelnen Züge vorgesehenen
Fahrstrassen auch zur rechten Zeit unter Einhaltung hoher
sicherheitstechnischer Anforderungen bereitzustellen.
Die Bereitstellung derartiger Fahrstrassen erfolgt dann
beispielsweise auf der Basis der in der europäischen
Patentschrift EP 0 920 391 B1 offenbarten Lösung. Dort ist
ein Verfahren für die Steuerung und die Überwachung einer
verkehrstechnischen Anlage beschrieben, bei der die Stell-
und Überwachungselemente für zumindest zwei Fahrspuren für
spurgebundene Fahrzeuge durch einen Steuerprozess einstellbar
sind. Dieser Steuerprozess stellt nach einer Aufforderung zum
Aufbau eines Fahrweges alle zu diesem Fahrweg zugehörigen
Stellelemente und sperrt diese Stellelemente gegenüber
weiteren Aufforderung zum Aufbau weiterer Fahrwege solange,
bis der aktuell gestellte Fahrweg nicht mehr benötigt wird.
Die Stellelemente können dann wieder für den Aufbau eines
neuen Fahrweges verwendet werden. Um den hohen
Sicherheitsanforderungen bei dem Aufbau von Fahrwegen in
vergleichsweise einfacher Weise genügen zu können, ist es in
der oben genannten Patentschrift vorgesehen, jede der durch
den Steuerprozess durchzuführende Änderung der Lagen oder
Zustände der Stellelemente erst nach erfolgreicher Prüfung
auf Zuverlässigkeit durch einen vom Steuerprozess
unabhängigen Prüfprozess vorzunehmen. Dieser Prüfprozess
untersucht fallweise, 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. Dabei kann
der Steuerprozess nach dem sogenannten Spurplanprinzip und
der Prüfprozess nach dem sogenannten Verschlusstafelprinzip
arbeiten oder auch umgekehrt.
Für die Durchführung dieses vorstehend genannten Verfahrens
ist natürlich eine lückenlose und den hohen
Sicherheitsanforderungen ebenfalls genügende Projektierung
der Fahrstrassen unumgänglich. Hierzu ist es erforderlich,
die in der Regel von einem Betreiber des Fahrstrassennetzes
vorgegebenen Fahrstrassen ausgehend von einem Startabschnitt
eindeutig abschnittsweise bis zu einem gewünschten
Zielabschnitt zu definieren und die entsprechenden auf diesem
Weg "überfahrenen" leittechnisch- oder mit anderen Worten
stellwerklogischen Einheiten zu ermitteln und deren jeweilige
Einstellung für die vorgesehenen Fahrstrassen zuzuordnen.
Hierbei ist es leicht verständlich, dass diese Definitionen
der Fahrstrassen und die Zuordnungen der entsprechenden
Einstellungen der stellwerklogischen Einheiten für jede der
innerhalb der vorgesehenen Fahrstrassen möglichen Untermengen
von Teilfahrstrassen abzuspeichern und bei der
sicherheitstechnischen Abnahme auf ihre Integrität zu
überprüfen sind. Selbst bei einem Bahnhof mittlerer Grösse
kann dies bedeuten, dass einige hundert Untermengen von
Start- und Zielabschnitten abzuspeichern und
sicherheitstechnisch abzunehmen sind. Diese Vorgehensweise
stellt daher angesichts des geforderten Sicherheitslevels
SIL4 (höchster Software Integrity Level gemäss der
Europäischen Norm EN50128) einen ungeheuer grossen Zeit- und
Kostenaufwand dar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Projektieren von Fahrstrassen anzugeben, bei dem der
Aufwand an Speicherkapazität und Zeit und Kosten bei der
Abnahme der projektierten Fahrstrassen gegenüber der heutigen
Lösung verringert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein
Verfahren zum Projektieren von Fahrstrassen für Fahrzeuge,
insbesondere für schienengebundene Fahrzeuge vorgesehen ist,
bei dem
a) eine Fahrstrasse durch einen Startabschnitt und einen
Zielabschnitt und durch eine zwischen dem Startabschnitt und
dem Zielabschnitt angeordnete Reihe von einem oder mehreren
Fahrstrassenabschnitten definiert wird, b) die Startabschnitte, die Zielabschnitte und die
Fahrstrassenabschnitte zu Zielgruppen zusammengelegt werden, c) eine oder mehrere Fahrstrassen zwischen einem oder
mehreren vorgegebenen Startabschnitten und einem oder
mehreren möglichen Zielabschnitten vorgegeben werden, und d) jede so vorgegeben Fahrstrasse durch eine
Aneinanderreihung von Zielgruppen eindeutig bestimmt wird.
Auf diese Weise ist es möglich, das für die Speicherung der
Fahrstrassen erforderliche Speichervolumen drastisch zu
verringern, weil anstelle von O(n2)..O(n3) Speicherplatz nur
noch O(n)..O(n2) Speicherplatz benötigt wird. Weiter wird
hiermit ein drastische Vereinfachung des aufwendigen
Prüfvorganges herbeigeführt, weil jetzt nicht mehr jede
mögliche Start-/Zielabschnitt-Kombination geprüft werden
muss, sondern es genügt innerhalb jeder Zielgruppe nur noch
das letzte Element als Zielabschnitt und alle möglichen
Startabschnitte als Ausgangspunkte zu überprüfen. Dabei ist
es nicht mehr erforderlich, Start- und Zielabschnitte, die
auf bereits abgefahrenen Fahrstrassen liegen, auf Integrität
zu prüfen, weil diese innerhalb einer oder auch mehrerer
Zielgruppen liegenden Fahrstrasseabschnitte automatisch schon
mitgeprüft worden sind.
Bezüglich einer besonders effektiven Vorgehensweise bei der
Anwendung des Verfahrens können zunächst zwischen einem oder
mehreren vorgegebenen Startabschnitten und einem oder
mehreren vorgebenen Zielabschnitten eine oder mehrere
Vorzugsfahrstrassen definiert werden, deren
Fahrstrassenabschnitte inkl. des jeweligen Start- und des
jeweiligen Zielabschnitts einer einzigen Zielgruppe
zugeordnet werden. Es ist auf diese Weise möglich, am Anfang
der Projektierung möglichst grosse Zielgruppen zu bilden, aus
denen später nur noch einige wenige Fahrstrassenabschnitte
herausgenommen und in neue Zielgruppen einsortiert werden
müssen, wenn es das Gebot der eindeutigen Abbildung der
Fahrstrassen auf eine Aneinanderreihung von Zielgruppen
erforderlich machen sollte.
Bei der leittechnischen und stellwerkseitigen Umsetzung der
projektierten Fahrstrassen können die hohen
Sicherheitsanforderungen besonders gut und einfach erfüllt
werden, wenn die Startabschnitte, die Zielabschnitte und die
Fahrstrassenabschnitte jeweils als eine Atomfahrstrasse
definiert werden, wobei die Atomfahrstrassen einen
leittechnisch nicht weiter unterteilten Streckenabschnitt
einer Fahrstrasse darstellen. Dies kann bedeuten, die
Atomfahrstrassen jeweils durch zwei Codepunkt zu begrenzen
werden, wobei ein Codepunkt eine einzige stellwerklogisch
eindeutig stellbare Einheit ist. Diese Vorgehensweise kann
dann dazu führen, dass eine Fahrstrassenbedienung immer nur
von einem Codepunkt zum nächsten Codepunkt vorgenommen wird
und somit eine Fahrstrassenanforderung sukzessive
durchgeprüft und auch abgebrochen werden kann, wenn ein
Codepunkt aufgrund seiner aktuellen Einstellung und/oder
Belegung nicht verfügbar ist.
Eine besonders effiziente Speicherung der vorgesehenen
Fahrstrassen lässt sicher erreichen, wenn alle zugelassenen
Fahrstrassen auf eine zweidimensionale Matrix abgebildet
werden, in der auf der einen Achse der oder die
Startabschnitte und alle möglichen Streckenabschnitte und auf
der anderen Achse alle möglichen Streckenabschnitte und der
oder die Zielabschnitte aufgelistet werden und durch die
einzelnen Matrixelemente angegeben wird, welcher
Streckenabschnitt der zur Ereichung des Zielabschnitts
jeweils nächste Streckenabschnitt ist.
Gegenüber dieser voranstehend beschriebenen
Speichermöglichkeit ergibt sich eine noch platzsparendere
Speicherung, wenn alle zugelassenen Fahrstrassen auf eine
zweidimensionale Matrix abgebildet werden, in der auf der
einen Achse der oder die Startabschnitte und alle möglichen
Streckenabschnitte und auf der anderen Achse alle möglichen
Zielgruppen aufgelistet werden und durch die einzelnen
Matrixelemente angegeben wird, welcher Streckenabschnitt der
zur Ereichung des Zielabschnitts jeweils nächste
Streckenabschnitt ist.
Eine weitere Möglichkeit zur Priorisierung bestimmter
Fahrstrassen ergibt sich, wenn eine fiktive Atomfahrstrasse
definiert wird, mittels derer eine Vorzugsfahrstrasse
zumindest abschnittsweise festgelegt wird. Auf diese Weise
können mehrere Streckenabschnitt zu einer Atomfahrstrasse
zusammengefasst werden, die bei dieser Betrachtungsweise
nicht weiter aufgeteilt werden soll. Der Ausdruck "fiktiv"
trägt hierbei der Sachlage Rechnung, dass es sich eigentlich
nicht wirklich um eine definitionsgemässe Atomfahrstrasse
handelt. Auf diese Weise können zum Beispiel hinsichtlich der
zulässigen Höchstgeschwindigkeit und hinsichtlich der
traktionstechnischen Eigenschaften eines Streckenabschnitts
Vorzugsfahrstrassen mittels fiktiver Atomfahrstrassen
definiert werden, die es erlauben, schnell fahrenden Zügen
ohne Traktionsprobleme die am schnellsten zu befahrende
Fahrstrasse und beispielsweise langsam fahrenden Zügen mit
traktionstechnisch relevanten Beschränkungen die
traktionstechnisch günstigere Fahrstrasse zuzuordnen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den
übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand
der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung von
Streckenabschnitten eines kleinen Vorortbahnhofs;
- Figur 2
- einen ersten Verfahrensschritt zur Projektierung
von Vorzugsfahrstrassen im Streckenabschnitt des
Vorortbahnhofs gemäss Figur 1;
- Figur 3
- einen zweiten Verfahrensschritt zur Projektierung
von Vorzugsfahrstrassen im Streckenabschnitt des
Vorortbahnhofs gemäss Figur 1;
- Figur 4
- einen dritten Verfahrensschritt zur Projektierung
von Vorzugsfahrstrassen im Streckenabschnitt des
Vorortbahnhofs gemäss Figur 1;
- Figur 5
- einen vierten Verfahrensschritt zur Projektierung
von Vorzugsfahrstrassen im Streckenabschnitt des
Vorortbahnhofs gemäss Figur 1;
- Figur 6
- einen fünften abschliessenden Verfahrensschritt zur
Projektierung von Vorzugsfahrstrassen im
Streckenabschnitt des Vorortbahnhofs gemäss Figur
1; und
- Figur 7
- eine Matrix der in den Verfahrensschritten 1 bis 5
projektierten Fahrstrassen anhand von Zielgruppen.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung von
Streckenabschnitten eines kleinen Vorortbahnhofs, anhand
dessen das erfindungsgemässe Verfahren zur Projektierung von
Fahrstrassen innerhalb des Bereichs dieses Vorortbahnhofs
erläutert werden wird.
Zunächst einmal sollen auch zum besseren Verständnis der in
den Patentansprüchen verwendeten Nomenklatur einige
grundlegende Begriffe erläutert werden. Die
Streckenabschnitte des Vorortbahnhofs umfassen
Startabschnitte 100, 200, 31, Zielabschnitte 103, 203 und
Fahrstrassenabschnitte 12, 22, 32, 1, 2, 3, 13, 14 und 24.
Allen diesen Streckenabschnitten ist es gemeinsam, dass jeder
Abschnitt für sich eine Atomfahrstrasse darstellt, die in
leittechnisch- und stellwerklogischer Sichtweise nicht mehr
weiter unterteilt wird. So können beispielsweise die
Fahrstrassenabschnitte 1, 2 und 3 genau die Gleisabschnitte
innerhalb des Vorortbahnhofs sein, auf denen Personenzügen
zum Zu- und Aussteigen von Fahrgästen zum Stehen kommen.
Für die Projektierung der Fahrstrassen für diesen
Vorortbahnhof zeigt Figur 2 nun in einem ersten Schritt eine
erste punktiert dargestellte Vorzugsfahrstrasse V1, die
ausgehend vom Startabschnitt 200 über die
Fahrstrassenabschnitte 12, 13, 1, 14 den Zielabschnitt 103
erreicht. Aus diesem Grunde werden die Streckenabschnitte 12,
13, 1, 14 und 103 einer ersten Zielgruppe a zugeordnet.
Im zweiten Schritt gemäss Figur 3 werden nun weitere
Vorzugsfahrstrasse V2, V3 und V4 definiert, was zunächst zur
Bildung einer zweiten Zielgruppe b führt, der zunächst die
Streckenabschnitte 22, 2, 24 und 203 angehören. Bei dem Bild
gemäss Figur 2 sind derzeit nur die Vorzugsfahrstrassen V1
und V2 eindeutig repräsentiert, weil die Zielabschnitte 103
und 203 ausschliesslich über die Zielgruppe a bzw. b erreicht
werden können. Die Anweisung vom Startabschnitt 200 über die
Zielgruppen a und b zum Zielabschnitt 203 zu gelangen, ist
derzeit nicht eindeutig, weil sich die Vorzugsfahrwege V3 und
V4 gleichermassen anbieten, d.h. der Fahrweg von 12 nach 24
kann 12-2-24 oder 12-13-1-24 lauten. Diese Uneindeutigkeit
wird im vierten Schritt gemäss Figur 5 beseitigt werden.
Im dritten Schritt gemäss Figur 4 wird nun noch eine weitere
Vorzugsfahrstrasse V5 definiert, was zur Bildung einer
dritten Zielgruppe c führt, der die Streckenabschnitte 32 und
3 angehören. Die Anweisung von 200 ausgehend über die
Zielgruppen c und b nach 203 zu gelangen, ist eindeutig und
führt zu dem Fahrweg 200-32-3-24-203.
Im vierten Schritt gemäss Figur 5 wird nun mehr die in Figur
3 noch bestehende Uneindeutigkeit hinsichtlich des Fahrweges
von 200 nach 203 über die Zielgruppen a und b beseitigt, in
dem die Streckenabschnitte 24 und 203 der Zielgruppe b
entnommen werden und eine vierte Zielgruppe d bilden. Die
Auffordung ausgehend von Startabschnitt 200 den Zielabschnitt
203 unter Verwendung von Zielgruppe a zu erreichen, führt nun
zwangsläufig über die Zielgruppe d, so dass sich jedoch hier
keine eindeutige Vorzugsfahrstrasse ergibt, weil die
Anweisung für die Fahrstrasse 200-12-13-1-24-203 oder 200-12-13-1-14-203
lauten könnte.
Im fünften Schritt gemäss Figur 6 wird zur beispielhaften
Veranschauung des Verfahrens nun noch eine sechste
Vorzugsfahrstrasse V6 definiert, die nur dann eindeutig sein
kann, wenn der Zielgruppe d der Zielabschnitt 203 entnommen
wird und dieser Zielabschnitt 203 selbst eine fünfte
Zielgruppe e bildet. Die Anweisung ausgehend von dem
Startabschnitt 200 den Zielabschnitt 203 zu erreichen, lautet
dann über die Zielgruppen a und e zu fahren. Damit ist die in
Figur 5 noch vorhandene letzte Uneindeutigkeit beseitigt.
Anhand dieser fünf Schritte gemäss den Figuren 2 bis 6 wird
die prinzipielle Vorgehensweise bei der Zuordnung von
Streckenabschnitten zu den Zielgruppen a bis e deutlich, auch
wenn bei diesem Ausführungsbeispiel des kleinen
Vorortbahnhofs Zielgruppen, hier d und e, gebildet werden,
die nur einen einzigen Streckenabschnitt beinhalten. Bei
einem grösseren Bahnhof oder einem Gleisbereich mit
umfangreichen Rangiermöglichkeiten ist die Bildung derartiger
nur einen einzigen Streckenabschnitt aufweisender Zielgruppe
eher die Ausnahme, weil natürlich bei der Projektierung
möglichst wenige Zielgruppen zu generieren.
Figur 7 zeigt nun eine Matrix, in der in der waagrechten
oberen Zeile alle Startabschnitte 100, 200 und 31 sowie alle
Fahrstrassenabschnitte 12, 13, 1, 14, 22, 2, 24, 32 und 3
aufgeführt sind. In der linken Spalte sind die Zielgruppen a
bis e aufgeführt. Die einzelnen Matrixelemente zeigen nun
jeweils das in der betreffenden Zielgruppe a bis e liegende
nächste Ziel entlang einer vorgesehenen Vorzugsfahrstrasse
V1, V2, V4, V5 und V6 an. Die Matrix bildet also genau den in
Figur 6 erreichten Zustand der Projektierung ab.
Anhand der nur zu etwa rund 27% mit Informationen versehenen
Matrix (nur 16 von 60 Matrixelement weisen eine von Null
verschiedene Aussage auf) wird leicht nachvollziehbar, in
welcher Weise sehr ökonomisch mit Speicherplatz umgegangen
wird. Die Vorgehensweise im Stand der Technik hätte
beispielsweise für das Matrixelement (12; e) zu einem Eintrag
13-1-14-203 geführt. Entsprechend würde der Eintrag für das
Matrixelement (12; d) 13-1-24 lauten. Für die Abnahme dieser
Projektierung bedeutet beispielsweise die Abnahme der
Vorzugsfahrstrecke V1 von 200 nach 103, dass automatisch die
Abschnitte 200-12, 200-12-13, 200-12-13-1, 200-12-13-1-14,
12-13, 12-13-1, 12-13-1-14, 13-1, 13-1-14 und 1-14
mitabgenommen sind. Es ist leicht erkennbar, dass diese
automatische Mitabnahme aufgrund der gebildeten Zielgruppe
angesichts der durch die SIL4 geforderten Sorgfalt eine
erhebliche Einsparung von Arbeitszeit und Kosten darstellt.
Abschliessend sei bemerkt, dass sich die vorliegende
Erfindung keineswegs auf die Projektierung von
Eisenbahnfahrwegen beschränkt, sondern bei entsprechender
Einteilung eines Streckennetzes in sogenannte
Atomfahrstrassen selbstverständlich auch für
Strassenverkehrswege, Wassertransportwege und Luftkorridore
eignet.
Bezugszeichenliste
- 100, 200, 31
- Startabschnitte
- 103, 203
- Zielabschnitte
- 12, 13, 1, 14, 22, 2, 24, 32, 3
- Fahrstrassenabschnitte
- V1 bis V6
- Vorzugsfahrstrassen