EP2178733A1 - Verfahren zur erzielung einer aufwandsarmen einbindung von dezentralen feldkomponenten im schienengebundenen verkehr in ein steuerungssystem - Google Patents

Verfahren zur erzielung einer aufwandsarmen einbindung von dezentralen feldkomponenten im schienengebundenen verkehr in ein steuerungssystem

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EP2178733A1
EP2178733A1 EP08785454A EP08785454A EP2178733A1 EP 2178733 A1 EP2178733 A1 EP 2178733A1 EP 08785454 A EP08785454 A EP 08785454A EP 08785454 A EP08785454 A EP 08785454A EP 2178733 A1 EP2178733 A1 EP 2178733A1
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EP
European Patent Office
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field component
rail vehicle
transponder
decentralized
diagnostic
Prior art date
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EP08785454A
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English (en)
French (fr)
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EP2178733B1 (de
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Rolf Schmid
Bernhard Diethelm
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Siemens Schweiz AG
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Siemens Schweiz 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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L13/00—Operation of signals from the vehicle or by the passage of the vehicle
    • B61L13/04—Operation of signals from the vehicle or by the passage of the vehicle using electrical or magnetic interaction between vehicle and track, e.g. by conductor circuits using special means or special conductors

Definitions

  • the present invention relates to a method for achieving a low-effort integration of decentralized field components in rail-bound traffic in a control system.
  • Interlocking systems temporarily provide the road trains required by LcitSystemen for trains in a mode protected up to level SIL4 according to CENELEC (EN 50126).
  • the signal boxes apply the required signal terms to signals and set the course in the required distraction.
  • the interlockings also control the communication with the rail vehicle via punctiform transparent data balises (e.g., the Euro-balises) and line-arranged train control components (e.g., the Euroloop) and evaluate data from train detection systems, e.g. Track circuits, rail contacts and axle counters off.
  • distributed field components e.g. modular actuators used
  • communication means e.g. cable systems
  • the decentralized field components and thus also the components controlled by them are integrated into a diagnostic system. Because the base installed today due to the lack of free cable wires in the interlocking and communication cables usually has no remote diagnostic option and also has no suitable connections and interfaces, the subsequent integration of these decentralized field components is always associated with a high investment and maintenance.
  • Radio connection error message can be transmitted virtually by phone.
  • One possibility is, for example, a telegram-like transmission via SMS.
  • the established by the railway network operators, especially for the ETCS Level 2 and 3 mobile network (referred to in the jargon as GSM-R) are not suitable for this purpose because of the lack of area-wide installation and the necessary transmission reliability.
  • GSM-R ETCS Level 2 and 3 mobile network
  • Rappen / SMS (0.03 to 0.07 € / SMS) to an unacceptable amount, which is further increased by the required by the railway network operator SIM card logistics.
  • Another obstacle is to point out that there is a mobile module too
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method for achieving a low-effort integration of decentralized field components in rail-bound traffic in a control system, which helps to avoid at least the above-mentioned disadvantages at least.
  • Method steps include: a) arranging a transponder, preferably an RFID
  • Active tags on at least one rail vehicle; b) arranging a transponder, preferably an RFID
  • Active tags on at least one decentralized field component; and c) establishing a data exchange between the vehicle-side transponder and the field component-side transponder when approaching the rail vehicle to the decentralized field component and / or when crossing the rail vehicle via the decentralized field component and / or when passing the rail vehicle to the decentralized field component.
  • the integration is basically solved by a new, the old systems superimposed system that can be operated both on the vehicle side and on the field component side without much installation effort and modifications of the previous systems.
  • the vehicle-side transponder eg RFID Active Tag
  • the vehicle-side transponder take over from its predecessor or a newly acquired transponder (eg RFID active tag) in his field of vision, eg in the area of the timetable holder, position, which basically taken without additional effort is possible.
  • an interface is provided at which the diagnostic messages are transmitted to the transponder, in particular the RFID active tag, resp. Data received from the transponder, in particular RFID active tag, can be transmitted to the field component.
  • the method for achieving a diagnosis integration of the decentralized field component in a diagnostic system can be upgraded to the effect that the following further method steps can be performed: d) creating a transmittable by means of the transponder (RFID active tags) diagnostic message on the at least one decentralized field component; e) rail vehicle side emitting a
  • Activation signal for the transmission of the diagnostic message from the at least one decentralized field component to the at least one rail vehicle f) transmitting the diagnostic message in response to the field component side receiving the activation signal; g) receiving and storing the diagnosis message on the rail vehicle-side transponder (RFID active tag); and h) transmitting the diagnosis message stored on the rail vehicle-side transponder (RFID active tag) to a collector unit in response to one of
  • Collector unit sent interrogation signal.
  • the diagnostic messages of all overrun and / or transponders can be "picked up” and “emptied” at the collector unit for the provision in the diagnostic system, which is carried out in a further embodiment of the invention can be forwarded by the diagnosis messages received from the collector unit to a diagnostic center included in the diagnostic system.
  • the method for achieving an activation of function controlled by the decentralized field component in rail-bound traffic can be developed by executing the further method steps: d) transmitting an approach signal by the vehicle-supported transponder (RFID active tag); e) receiving the approach signal with the field component-side transponder (RFID active tag); f) verifying the approach signal on the field component side transponder (RFID active tag); and g) triggering the activation of the function controlled by this field component or triggering the activation of a function controlled by another decentralized field component by transmitting a trigger signal to this other decentralized field component.
  • RFID active tag transmitting an approach signal by the vehicle-supported transponder
  • RFID active tag receiving the approach signal with the field component-side transponder
  • RFID active tag verifying the approach signal on the field component side transponder
  • triggering the activation of the function controlled by this field component or triggering the activation of a function controlled by another decentralized field component by transmitting a trigger signal to this other decentralized field component.
  • Transponder RFID
  • RFID Transponder
  • the rail vehicle-side transponder can be initialized at the exit from a train station while a train number and, if necessary, a train category are transmitted.
  • a device such as a component on the track could be parameterized accordingly for the rolling stock and possibly the driving speed in order to more reliably fulfill the intended function. Consequently, it makes sense if the approach signal includes the train number and, if applicable, the train category.
  • Approach signal includes a functional component for wireless energy transmission, which induces in a receiving circuit an amount of energy sufficient to provide the functionality of the field component side RFID active tag.
  • Energy transmission is meant, for example, the radiation of a high-frequency electromagnetic wave, as it is known, for example, in Switzerland and other countries as a tele-powering signal, which represents a train ahead leading beam at a frequency of about 27 MHz.
  • the equipment of the field component with the RFID active tag can be made without an additional external electrical power supply, which could otherwise bring this solution down due to its installation and maintenance costs.
  • the activation can actually trigger, in a further embodiment of the invention, the receiving circuit and its associated decentralized field component spatially spaced. For example, this distance can range from a few meters down to the lower two-digit meter range on sections driven at a speed of 160 km / h.
  • the rail vehicle-side transponder has an acknowledgment element, after the actuation of which an actuation time and / or position of the rail vehicle is stored as a diagnosis message from the vehicle travel process. In this way, he can easily report and in the evaluation, for example, the resulting delay minutes can be assigned causally.
  • FIG. 1 shows the basic structure of a system 2 for the integration of decentralized arranged modular actuators 4, 5 in a higher-level diagnostic system 6.
  • a rail vehicle 8 moves on a track 10 to which signals 12, 14 are arranged in the graphic representation from left to right.
  • the rail vehicle 8 is equipped in the cab with a configured as RFID active tag 16 transponder, which is hereinafter referred to as vehicle tag 16.
  • the decentralized actuating units 4, 5 are equipped with corresponding RFID tags 18, 20 designed as transponders, which are hereinafter referred to only field tags 18, 20.
  • collectors tags 22, 24, 26 are each part of a collector unit 28, 30, 32, which in addition to EDP resources not shown here in each case a database 34, 36, 38 is assigned. All databases 34, 36, 38 are connected to the diagnostic system 6.
  • a diagnosis message D which can be transmitted by means of the field tag 18 is periodically created (eg, depending on the train sequence time) on this setting unit 4.
  • This diagnostic message D can all relevant to the operation of the rail network information about the controlled by the actuator 4
  • Signal 12 include, so for example, information about the state of the train protection used in the signal 12, light bulbs or LED lights, on the state of the power supply to the signal 12, etc.
  • the diagnostic message D With a rail vehicle side emitting an activation signal A for the transmission of the diagnostic message D from the decentralized Actuator 4 to the rail vehicle 8, the diagnostic message D is sent in response to the field component side receiving the activation signal A. The diagnostic message D is then received on the vehicle tag 16 and stored there.
  • all diagnosis messages D stored on the vehicle tag 18 are transmitted to the collector unit 28 in response to an interrogation signal A 'of a collector tag 22, 24, and from there to the diagnostic system 6 directed.
  • Error disclosure arises when the train driver on each trackside relevant perceptible for him incident (such as an unassignable emergency braking, rail defect, etc.) can also exploit the special diagnostic capabilities of this transponder by providing that the vehicle tag one here not further has shown acknowledgment element, after the actuation of an operating time and / or position of the rail vehicle is stored as a diagnostic message. In this way, ex, for example, the resulting
  • Diagnostic message can save in his vehicle tag 16 and thus after the reading of this diagnostic data the maintenance teams data on irregularities are available that leave all previously available systems in terms of time and spatial resolution far behind.
  • this method can even be exercised without field tags arranged on the field components, in that only vehicle tags with this acknowledgment device are used, on which the driver can initiate an accurate diagnosis and remedy of such events at an early stage.
  • a further embodiment possibility for obtaining an activation of functions controlled by the decentralized setting unit 4, 5 exists, if with the transmission of the
  • the vehicle tag 16 can be initialized at the exit from a station Bl, B2, Bx and also the train number and possibly the train category are transmitted to the vehicle tag 16.
  • the approach signal A may include the train number and, if applicable, the train category, and activation of functions depending on the detected train number and / or train category may be enabled, for example the conversion of a travel signal from STOP to TRAVEL or vice versa to STOP or SLOW SEAM , Missing
  • the approach signal A radiated on the rail vehicle side also comprises a partial powering signal TP for wireless energy transmission in parallel thereto.
  • This signal TP induces in a receiving circuit 40 an amount of energy necessary to provide the functionality of the
  • Field tags 18, 20 is sufficient.
  • the receiving circuit 40 and the associated decentralized setting unit 4, 5 may be arranged spatially spaced so that a time saving for waking the field tags 18, 20 and for activating the circuit can be achieved and the field tag 18, 20 at the approach / Passage of the rail vehicle 8 then actually started up and is ready to send.
  • the present method therefore provides basically a gain in functionality in terms of field diagnostics and functional activation, without having to seriously intervene in the existence of existing legacy systems.
  • the railway network operator receives the investment protection of existing systems, which he normally demands, and can nevertheless realize important additional functionalities without great investment and maintenance.
  • diagnostic information of the field components installed in the adjacent track can also be read. This means that a train not only carries the diagnostic data of the field components it uses, but also the diagnostic data of all field components that are within reach.
  • This also achieves a massive reduction in the error disclosure time. An error is not revealed until a train claims the field element. This reduction in the error disclosure time is becoming increasingly important because it can increase the availability massively.

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Description

Verfahren zur Erzielung einer aufwandsarmen Einbindung von dezentralen Feldkomponenten im schienengebundenen Verkehr in ein SteuerungsSystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzielung einer aufwandsarmen Einbindung von dezentralen Feldkomponenten im schienengebundenen Verkehr in ein SteuerungsSystem.
Der Eisenbahnverkehr in technisch entwickelten Ländern wird heutzutage aufgrund der hohen Verkehrsdichten und aufgrund der hohen in international gültigen Normen festgeschriebenen Sicherheitsbestimmungen mit sehr aufwendigen Zugsicherungsund Zuglenkungssystemen gesteuert und überwacht. Stellwerke stellen dabei die in LcitSystemen angeforderten Fdiuatrassen für Züge temporär in einem bis zu Level SIL4 nach CENELEC (EN 50126) abgesicherten Modus zur Verfügung. Dabei legen die Stellwerke zum einen an Signalen die erforderlichen Signalbegriffe an und stellen Weichen in die erforderliche Ablenkung. Zum andern steuern die Stellwerke auch die Kommunikation mit dem Schienenfahrzeug über punktförmige Transparentdatenbalisen (z.B. die Euro-Balisen) und linienförmig angeordnete Zugbeeinflussungskomponenten (z.B. den Euroloop) und werten Daten von Gleisfreimeldesystemen, wie z.B. Gleisstromkreisen, Schienenkontakten und Achszählern aus. Zur Steuerung und Überwachung all dieser vorstehend genannten Komponenten werden dezentrale Feldkomponenten, wie z.B. modulare Stellteile, eingesetzt, die in der Nähe der Komponenten draussen im Gleisbereich angeordnet sind und dennoch in geeigneter Weise über Kommunikationsmittel mit dem Stellwerk verbunden sein müssen. Hierzu sind bisher überwiegend Kabelanlagen verwendet worden, deren Verlegung und Kontrolle ebenfalls aufwendig ist.
Der Level 3 des neuen momentan auf wichtigen Korridoren des europäischen Eisenbahnnetzes mit den Level 1 und 2 installierten European Train Control System (ETCS) wird in der Zukunft diese Kabelanlagen weitgehend obsolet machen, da sämtliche den Zug lenkenden Informationen und die tsestimmung des Aufenthaltsortes eines Zug über eine drahtlose Kommunikation zwischen dem Führerstand und einem sogenannten Radio Block Center (RBC) abgewickelt werden. Bis es jedoch zu einer flächendeckenden Installation dieses ETCS Level 3 gekommen sein wird, werden noch Jahrzehnte vergehen, in denen alte und neue Zugsicherungssysteme zusammenspielen werden müssen.
Für eine effizienten, sicheren und zeitgenauen Bahnbetrieb ist es daher unerlässlich, dass die dezentralen Feldkomponenten und damit auch die von ihnen gesteuerten Komponenten in ein Diagnosesystem eingebunden sind. Weil die heute installierte Basis aufgrund fehlender freier Kabeladern in den Stellwerks- und Kommunikatioskabeln in der Regel keinerlei Fern-Diagnosemöglichkeit aufweist und ausserdem über keine geeigneten Anschlüsse und Schnittstellen verfügt, ist die nachträgliche Einbindung dieser dezentralen Feldkomponenten immer mit einem hohen Investitions- und Wartungsaufwand verbunden.
Eine mögliche Lösung zur nachträglichen Einbindung ist im Stand der Technik durch die Mobilfunknetze eröffnet worden, bei denen im Störungfall einer dezentralen Komponente über die von einem öffentlichen Betreiber bereitgestellte
Funkverbindung Störungsmeldung quasi telefonisch übertragen werden können. Eine Möglichkeit ist dabei zum Beispiel eine telegrammartige Übertragung mittels SMS. Die von den Eisenbahnnetzbetreiber insbesondere für den ETCS Level 2 und 3 errichteten Mobilfunknetzes (im Fachjargon als GSM-R bezeichnet) sind wegen der fehlenden flächendeckenden Installation und der notwendigen Übertragungszuverlässigkeit aber nicht für diesen Einsatzzweck geeignet. Demgegenüber entsteht mit der Benutzung der öffentlichen Mobilfunknetze eine grosse Abhängigkeit des Bahnnetzbetreibers vom
Mobilfunknetzbetreibers, da der letztgenannte zum einen die korrekte Auslieferung einer SMS-Störungsmeldung nicht garantieren kann und zum anderen nicht einmal eine obere Grenze für die Übertragungsdauer von der Absendung der SMS bis zum Empfang der SMS in einem Diagnosezentrum garantieren kann. Zugleich belaufen sich die Unterhaltsgebühren pro Jahr und Streckenpunkt bei einer SMS-Gebühr von 5 bis 10
Rappen/SMS (0,03 bis 0,07 €/SMS) auf einen nicht akzeptablen Betrag, der sich zusätzlich durch die beim Eisenbahnnetzbetreiber erforderliche SIM-Karten-Logistik weiter verteuert. Als weiteres Hindernis ist noch darauf hinzuweisen, dass es ein Mobilfunkmodul auch an
Feldkomponenten, deren Funktionalität bisher durch die elektrische Leistungsübertragung mit dem von der Zugspitze ausgesendeten Tele-Powering-Signal sichergestellt wurde, erforderlich machen würde, eine separate Stromversorgung zu dei Feidkomponente herstellen zu müssen, weil das Tele- Powering-Signal für den Betrieb eines GSM-Modul nicht genügend Energie bereitstellen kann. Wegen der Summe der vorstehend genannten Nachteile kommt auch eine Anbindung über das Festnetz eines Telekommunikationsbetreiber nicht ernsthaft in Frage.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzielung einer aufwandsarmen Einbindung von dezentralen Feldkomponenten im schienengebundenen Verkehr in ein Steuerungssystem anzugeben, das vor allen Dingen die vorstehend genannten Nachteile zumindest zu vermeiden hilft.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren zur
Erzielung einer aufwandsarmen Einbindung von dezentralen Feldkomponenten im schienengebundenen Verkehr in ein
Steuerungssystem gelöst, welches die folgenden
Verfahrensschritte umfasst: a) Anordnen eines Transponders, vorzugsweise eines RFID
Aktiv-Tags, auf mindestens einem Schienenfahrzeug; b) Anordnen eines Transponders, vorzugsweise eines RFID
Aktiv-Tags, auf mindestens einer dezentralen Feldkomponente; und c) Etablieren eines Datenaustausches zwischen dem fahrzeugseitigen Transponder und dem feldkomponentenseitigen Transponder bei einer Annäherung des Schienenfahrzeugs an die dezentrale Feldkomponente und/oder bei einer Überfahrt des Schienenfahrzeugs über die dezentrale Feldkomponente und/oder bei der Vorbeifahrt des Schienenfahrzeugs an der dezentralen Feldkomponente .
Auf diese Weise wird die Einbindung im Grunde genommen durch ein neues, den alten Systemen überlagertes System gelöst, das sowohl auf der Fahrzeugseite als auf der Feldkomponentenseite ohne grossen Installationsaufwand und Modifikationen der bisherigen Systeme betrieben werden kann. So kann beispielsweise der Lokführer bei Antritt seines Dienstes den lahrzeugseitigen Transponder (z.B. RFID Aktiv-Tag) von seinem Vorgänger übernehmen oder einen neu übernommenen Transponder (z.B. RFID Aktiv-Tag) in seinem Gesichtsfeld, z.B. im Bereich des Fahrplanhalters, positionieren, was im Grunde genommen ohne zusätzlichen Aufwand möglich ist. Auf der Seite der dezentralen Feldkomponente ist eine Schnittstelle bereitzustellen, an der die Diagnosemeldungen an den Transponder, insbesondere den RFID Aktiv-Tag, übergeben werden resp. von dem Transponder, insbesondere RFID Aktiv- Tag, empfangene Daten in die Feldkomponente übertragen werden können. Aufgrund der Reichweite der Transponder-gestützten Kommunikation können in besonders vorteilhafter Weise sogar Nachrichten von solchen feldkomponenten-seitigen Transpondern erhalten werden, die im benachbarten Gleis angeordnet sind, wodurch sich beispielsweise eine Fehleroffenbarungszeit drastisch verkürzt. Bei der Etablierung der Kommunikation zwischen dem schienenfahrzeugseitigen Transponder und dem feldkomponentenseitigen Transponder kann zusätzlich eine Verschlüsselung der übertragenen Daten vorgesehen sein, da es sich bei diesen übertragenen Daten ja um besonders sicherheitsrelevante Daten handelt kann und eine missbräuchliche Einwirkung durch Dritte sicher vermieden werden sollte. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das Verfahren zur Erzielung einer Diagnoseeinbindung von der dezentralen Feldkomponente in ein Diagnosesystem dahingehend ertüchtigt werden, dass die nachfolgenden weiteren Verfahrensschritte ausgeführt werden können: d) Erstellen einer mittels des Transponders (RFID Aktiv-Tags) übertragbaren Diagnosenachricht auf der mindestens einen dezentralen Feldkomponente; e) schienenfahrzeugseitiges Aussenden eines
Aktivierungssignals für die Übertragung der Diagnosenachricht von der mindestens einen dezentralen Feldkomponente auf das mindestens eine Schienenfahrzeug; f) Übertragen der Diagnosenachricht in Antwort auf das feldkomponentenseitige Empfangen des Aktivierungssignals; g) Empfangen und Speichern der Diagnosenachricht auf dem schienenfahrzeugseitigen Transponder (RFID Aktiv-Tag) ; und h) Übertragen der auf dem schienenfahrzeugseitigen Transponder (RFID Aktiv-Tag) gespeicherten Diagnosenachricht an eine Sammlereinheit in Antwort auf ein von der
Sammlereinheit ausgesendetes Abfragesignal. Auf diese Weise können während der normalen Fahrt des Schienenfahrzeugs die Diagnosemeldungen sämtlicher überfahrener und/oder passierter Transponder (RFID Aktiv-Tags) „aufgelesen" werden und an der Sammlereinheit für die Bereitstellung im Diagnosesystem „entleert" werden, was in weiterer Ausgestaltung der Erfindung durchgeführt werden kann, indem die von Sammlereinheit empfangenen Diagnosenachrichten an eine im Diagnosesystem umfasste Diagnosezentrale weitergeleitet werden.
Um die Speicherkapazität auf dem fahrzeugseitigen Transponders nicht zu gross auslegen zu müssen, kann nach einer verifizierten Übertragung der Diagnosenachrichten an die Sammlereinheit ein auf dem schienenfahrzeugseitigen Transponder vorgesehener Speicher gelöscht werden. In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das Verfahren zur Erzielung einer Freischaltung von mit der dezentralen Feldkomponente gesteuerten Funktion im schienengebundenen Verkehr weitergebildet werden , indem die weiteren Verfahrensschritte ausgeführt werden: d) Aussenden eines Annäherungssignals durch den fahrzeuggestützten Transponder (RFID Aktiv-Tag) ; e) Empfangen des Annäherungssignals mit dem feldkomponentenseitigen Transponder (RFID Aktiv-Tag) ; f) Verifizieren des Annäherungssignals auf dem feldkomponentenseitigen Transponder (RFID Aktiv-Tag) ; und g) Auslösen der Freischaltung der mit dieser Feldkomponente gesteuerten Funktion oder Auslösen der Freischaltung einer mit einer anderen dezentralen Feldkomponente gesteuerten Funktion durch das Übertragen eines Auslösesignals an diese andere dezentrale Feldkomponente.
Auf diese Weise kann die Annäherung eines Zuges an einen bestimmten Punkt, wie z.B. einen Bahnübergang oder zur Anstossbildung von automatischen Signalen, mittels dieser
Transponder- (RFID-) gestützten Kommunikation erfolgen, ohne das für die Zugdetektion viel aufwendigere Einrichtungen und Verfahren erforderlich wären, wobei besonders auf der Seite der Gleisfreimeldemittel so erhebliche Aufwendungen eingespart werden können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der schienenfahrzeugseitige Transponder bei der Ausfahrt aus einem Bahnhof initialisiert werden und dabei eine Zugnummer und ggfs. eine Zugkategorie übertragen werden. Auf diese
Weise wäre es später an der dezentralen Feldkomponente sogar möglich, bestimmte Fahrtmerkmale in Abhängigkeit von der erfassten Zugnummer und/oder der erfassten Zugkategorie freizuschalten. So könnte beispielsweise eine Einrichtung wie eine Komponete am Gleis entsprechend für das Rollmaterial und allenfalls die Befahrungsgeschwindigleit parametriert werden um die bestimmumgsgemässe Funktion zuverlässiger zu erfüllen. Folglich ist es dann sinnvoll, wenn das Annäherungssignai die Zugnummer und ggfs. die Zugkategorie umfasst.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn das schienenfahrzeugseitig abgestrahlte
Annäherungssignal eine Funktionskomponente zur drahtlosen Energieübertragung beinhaltet, welche in einem Empfangskreis eine Energiemenge induziert, die zur Bereitstellung der Funktionalität des feldkomponentenseitigen RFID Aktiv-Tags ausreicht. Mit der Komponente zur drahtlosen
Energieübertragung ist beispielsweise die Abstrahlung einer hochfrequenten elektromagnetischen Welle gemeint, wie sie beispielsweise in der Schweiz und anderen Ländern auch als Tele-Powering-Signal bekannt ist, das mit einer Frequenz von etwa 27 MHz eine dem Zug vorauseilende Abstrahlkeule darstellt. Auf diese Weise kann die Ausrüstung der Feldkomponente mit dem RFID Aktiv-Tag ohne eine zusätzliche externe elektrische Leistungsversorgung, die aufgrund ihrer Installations- und Wartungskosten ansonsten diese Lösung zu Fall bringen könnte, vorgenommen werden. Um die Versorgung des RFID Aktiv-Tags mit der elektrischen Energie einerseits zu gewährleisten und andererseits aber auch zu gewährleisten, dass die Feldkomponente und/oder der RFID Aktiv-Tag aus einem Stand-By-Modus hochfahren und die Diagnosemeldung resp. die Freischaltung tatsächlich auslösen können, werden in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Empfangskreis und die ihm zugeordnete dezentrale Feldkomponente räumlich beabstandet angeordnet. So kann dieser Abstand beispielsweise auf Streckenabschnitten, die mit Tempo 160 km/h befahren werden, von einigen Metern bis in den unteren zweistelligen Meterbereich reichen.
Damit der Lokführer bei jedem streckenseitig relevanten für ihn bei der Streckenbefahrung wahrnehmbaren Vorkommnis (wie z.B. eine nicht zuordenbare Schnellbremsung, Schienendefekt usw. ) auch die besonderen Diagnosemöglichkeiten dieses Transponders ausschöpfen kann, kann es vorgesehen sein, dass der schienenfahrzeugseitige Transponder ein Quittierungselement aufweist, nach dessen Betätigung eine Betätigungszeit und/oder Position des Schienenfahrzeugs als Diagnosenachricht aus den Fahrzeug-Fortbewegungsprozess gespeichert wird. Auf diese Weise kann er einfach rapportieren und in der Auswertung können beispielsweise die entstandenen Verspätungsminuten verursachergerecht zugewiesen werden. Es ist weiter hervorzuheben, dass der Lokführer so ohne zeitraubende zusätzliche Tätigkeiten ausüben zu müssen Fehlerereignisse, wie z.B. lose im Schienenbereich liegende Objekte, wie Steine, Metallteile, Ausfall von Komponenten, einfach als Diagnosenachricht in seinem fahrzeugseitigen Transponder abspeichern kann und damit nach dem Auslesen dieser Diagnosedaten den Wartungsteams Daten über Unregeimässigkeiten zur Verfügung stehen, die hinsichtlich der Zeit und Ortsauflösung alle bisher zur Verfügung stehenden Systeme weit hinter sich lassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigt die Figur den prinzipiellen Aufbau eines Systems 2 zur Einbindung von dezentral angeordneten modularen Stelleinheiten 4, 5 in ein übergeordnetes Diagnosesystem 6. In dem System 2 bewegt sich ein Schienenfahrzeug 8 auf einem Gleis 10, an dem Signale 12, 14 angeordnet sind, in der zeichnerischen Darstellung von links nach rechts. Das Schienenfahrzeug 8 ist im Führerstand mit einem als RFID Aktiv-Tag 16 ausgestalteten Transponder ausgestattet, der nachfolgend nur Fahrzeug-Tag 16 genannt wird. Gleichermassen sind die dezentralen Stelleinheiten 4, 5 mit entsprechenden als RFID Aktiv-Tags 18, 20 ausgestalteten Transpondern ausgestattet, die nachfolgend nur Feld-Tags 18, 20 genannt werden.
Weiter befinden sich an Bahnhöfen Bl, B2, Bx oder im Umfeld davon weitere RFID-Aktiv-Tags 22, 24, 26, die nachfolgend Sammler-Tags 22, 24, 26 genannt werden. Diese Sammler-Tags 22, 24, 26 sind Bestandteil jeweils einer Sammlereinheit 28, 30, 32, denen neben hier nicht weiter dargestellten EDV- Mitteln jeweils eine Datenbank 34, 36, 38 zugeordnet ist. Alle Datenbanken 34, 36, 38 sind mit dem Diagnosesystem 6 verbunden.
Während des Betriebs des Schienenfahrzeugs 8 läuft nun ein Verfahren zur Erzielung einer aufwandsarmen Einbindung von den dezentralen Stelleinheiten 4, 5 in das Diagnosesystem 6 ab, bei dem ein Datenaustausch zwischen dem Fahrzeug-Tag 16 und dem Feld-Tag 18, 20 bei einer Annäherung des
Schienenfahrzeugs 8 an die dezentrale Stelleinheiten 4,5 und/oder auch bei einer Überfahrt des Schienenfahrzeugs 8 über die dezentralen Stelleinheiten 4, 5 etabliert wird.
Anhand der StelleinheiL 4 gezeigt, wird dabei auf dieser Stelleinheit 4 periodisch (z.B. abhängig von der Zugsfolgezeit ) eine mittels des Feld-Tags 18 übertragbare Diagnosenachricht D erstellt. Diese Diagnosenachricht D kann alle für den Betrieb des Schienennetzes relevanten Informationen über das von der Stelleinheit 4 gesteuerte
Signal 12 enthalten, also zum Beispiel Informationen über den Zustand der im Signal 12 eingesetzten Zugsicherung, Glühlampen oder LED-Leuchtpunkte, über den Zustand der Spannungsversorgung am Signal 12 usw. Mit einem schienenfahrzeugseitigen Aussenden eines Aktivierungssignals A für die Übertragung der Diagnosenachricht D von der dezentralen Stelleinheit 4 auf das Schienenfahrzeug 8 wird die Diagnosenachricht D in Antwort auf das feldkomponentenseitige Empfangen des Aktivierungssignals A ausgesendet. Die Diagnosenachricht D wird dann auf dem Fahrzeug-Tag 16 empfangen und dort gespeichert. Mit dem Erreichen einer Sammlereinheit 28 durch das Schienenfahrzeug 8 werden alle auf dem Fahrzeug-Tag 18 gespeicherten Diagnosenachrichten D in Antwort auf ein Abfragesignal A' eines Sammler-Tags 22, 24, 26 an die Sammlereinheit 28 übertragen und von dort weiter an das Diagnosesystem 6 geleitet. Nach einer verifizierten Übertragung der Diagnosenachrichten D an die Sammlereinheit 28 der auf dem Fahrzeug-Tag 16 vorgesehene Speicher gelöscht und kann so wieder neue Diagnosenachrichten D aufnehmen.
Eine weitere Möglichkeit der Verbesserung der
Fehleroffenbarung ergibt sich, wenn der Lokführer bei jedem streckenseitig relevanten für ihn wahrnehmbaren Vorkommnis (wie z.B. eine nicht zuordenbare Schnellbremsung, Schienendefekt usw.) auch die besonderen Diagnosemöglichkeiten dieses Transponders ausschöpfen kann, indem es vorgesehen ist, dass der Fahrzeug-Tag ein hier nicht weiter dargestelltes Quittierungselement aufweist, nach dessen Betätigung eine Betätigungszeit und/oder Position des Schienenfahrzeugs als Diagnosenachricht gespeichert wird. Auf diese Weise kann ex beispielsweise auch die entstandenen
Verspätungsminuten verursachergerecht zuweisen. Es ist weiter hervorzuheben, dass der Lokführer so - ohne zeitraubende zusätzliche Tätigkeiten ausüben zu müssen - Fehlerereignisse, wie z.B. lose im Schienenbereich liegende Objekte, wie Steine, Metallteile, Ausfall von Komponenten, einfach als
Diagnosenachricht in seinem Fahrzeug-Tag 16 abspeichern kann und damit nach dem Auslesen dieser Diagnosedaten den Wartungsteams Daten über Unregelmässigkeiten zur Verfügung stehen, die hinsichtlich der Zeit und Ortsauflösung alle bisher zur Verfügung stehenden Systeme weit hinter sich lassen. Dieses Verfahren kann dabei prinzipiell sogar ohne an den Feldkomponenten angeordnete Feld-Tags ausgeübt werden, indem eben nur Fahrzeug-Tags mit dieser Quittierungseinrichtung verwendet werden, an denen der Lokführer eine genaue Diagnose und Behebung derartige Ereignisse frühzeitig einleiten kann.
Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit für eine Erzielung einer Freischaltung von mit der dezentralen Stelleinheit 4, 5 gesteuerten Funktionen besteht, wenn mit der Aussendung des
Annäherungssignals A und dem Empfangen des Annäherungssignals A auf den Feld-Tags 18, 20 und dem nachfolgenden Verifizieren des Annäherυngssignals A die Bedingungen erfüllt sind, um eine Freischaltung der mit dieser Stelleinheit 4, 5 gesteuerten Funktion oder eine Freischaltung einer mit einer anderen dezentralen Stelleinheit 5 gesteuerten Funktion durch das Übertragen eines Auslösesignals A' ' an diese andere dezentrale Stelleinheit 5 auszulösen. Dabei kann der Fahrzeug-Tag 16 bei der Ausfahrt aus einem Bahnhof Bl, B2, Bx initialisiert werden und dabei auch die Zugnummer und ggfs. die Zugkategorie auf den Fahrzeug-Tag 16 übertragen werden. So kann wiederum das Annäherungssignal A die Zugnummer und ggfs. die Zugkategorie umfassen und es kann eine von der erfassten Zugnummer und/oder Zugkategorie abhängige Freischaltung von Funktionen ermöglicht werden, wie zum Beispiel die Umstellung eines Fahrsignals von STOP auf FAHRT oder umyekehrt auf STOP oder LANGSAMFAHRT. Fehlt der
Fahrzeug-Tag 16 ganz, kann beispielsweise auch das Signal 12, 14 auf STOP eingefroren werden.
Wie mit den wellenartigen Linien, die sich in Fahrtrichtung gesehen vor dem Schienenfahrzeug 8 ausdehnen, dargestellt, umfasst das schienenfahrzeugseitig abgestrahlte Annäherungssignal A ausserdem parallel dazu ein TeIe- Powering-Signal TP zur drahtlosen Energieübertragung. Dieses Signal TP induziert in einem Empfangskreis 40 eine Energiemenge, die zur Bereitstellung der Funktionalität des
Feld-Tags 18, 20 ausreicht. Dabei können der Empfangskreis 40 und die zugeordnete dezentrale Stelleinheit 4, 5 räumlich beabstandet angeordnet sein, damit ein Zeitgewinn zum Aufwecken des Feld-Tags 18, 20 und zur Aktivierung der Schaltung erzielt werden kann und der Feld-Tag 18, 20 bei der Annäherung/Überfahrt des Schienenfahrzeugs 8 dann tatsächlich hochgefahren ist und sendebereit ist.
Anhand dieser vorstehend erläuterten Beispiele ist das Wesen der Erfindung dargelegt worden, ohne dass der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung auf diese Beispiele reduziert werden soll. Das vorliegende Verfahren schafft daher grundsätzlich einen Zugewinn an Funktionalität hinsichtlich der Felddiagnose und der Funktionsfreischaltung, ohne dass in den Bestand der existierenden Altsysteme gravierend eingegriffen werden muss. Damit erhält der Eisenbahnnetzbetreiber den von ihm in der Regel geforderten Investitionsschutz bestehender Systeme und kann dennoch wichtige weitere Funktionalitäten ohne grossen Investitionsund Wartungsaufwand realisieren. Durch die relativ grosse Reichweite des Aktiv-Tags können auch Diagnoseinformationen der im benachbarten Gleis installierten Feldkomponenten eingelesen werden. D.h. ein Zug nimmt nicht nur die Diagnosedaten der durch ihn beanspruchten Feldkomponeten mit, sondern die Diagnosedaten aller Feldkomponenten, welche in Reichweite sind. Dadurch wird auch eine massive Reduktion der Fehleroffenbarungszeit erreicht. Ein Fehler wird nicht erst offenbart, wenn ein Zug das Feldelement beansprucht. Diese Reduktion der Fehleroffenbarungszeit wird immer wichtiger, da dadurch die Verfügbarkeit massiv erhöht werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzielung einer aufwandsarmen Einbindung von dezentralen Feldkomponenten (4, 5) im schienengebundenen Verkehr in ein Steuerungssystem, umfassend die folgenden Verfahrensschritte : a) Anordnen eines Transponders, insbesondere eines RFID Aktiv-Tags (16), auf mindestens einem Schienenfahrzeug (8) ; b) Anordnen eines Transponders, insbesondere eines RFID Aktiv-Tags (18, 20) , auf mindestens einer der dezentralen
Feldkomponenten (4, 5) ; und c) Etablieren eines Datenaustausches (A, D) zwischen dem fahrzeugseitigen Transponder (16) und dem feldkomponentenseitigen Transponder (18, 20) bei einer Annäherung des Schienenfahrzeugs (8) an die dezentrale Feldkomponente (4, 5) und/oder bei einer Überfahrt des Schienenfahrzeugs (8) über die dezentrale Feldkomponente (4, 5) und/oder bei der Vorbeifahrt des Schienenfahrzeugs (8) an der dezentralen Feldkomponente (4, 5) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer Diagnoseeinbindung von der dezentralen Feldkomponente (4, 5) in ein Diagnosesystem (6) die weiteren Verfahrensschritte ausgeführt werden: d) Erstellen einer mittels des Transponders (18, 20) übertragbaren Diagnosenachricht (D) auf der mindestens einen dezentralen Feldkomponente (4, 5) ; e) schienenfahrzeugseitiges Aussenden eines Aktivierungssignals (A) für die Übertragung der
Diagnosenachricht (D) von der mindestens einen dezentralen Feldkomponente (4, 5) auf das mindestens eine Schienenfahrzeug (8) ; f) Übertragen der Diagnosenachricht (D) in Antwort auf das feldkomponentenseitige Empfangen des Aktivierungssignals (A) ; g) Empfangen und Speichern der Diagnosenachricht (D) auf dem schienenfahrzeugseitigen Transponder (16) ; und h) Übertragen der auf dem schienenfahrzeugseitigen Transponder (16) gespeicherten Diagnosenachricht (D) an eine Sammlereinheit (28, 30, 32) in Antwort auf ein von der Samπilereinheit (28, 30, 32) ausgesendetes Abfragesignal (A') .
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von Sammlereinheit (28, 30, 32) empfangenen Diagnosenachrichten (D) an eine im Diagnosesystem umfasste Diagnosezentrale (6) weitergeleitet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer verifizierten Übertragung der Diagnosenachrichten (D) an die Sammiereinheit (28, 30, 32) ein auf dem schienenfahrzeugseitigen Transponder (16) vorgesehener Speicher gelöscht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer Freischaltung von mit der dezentralen Feldkomponente (4, 5) gesteuerten Funktion im schienengebundenen Verkehr die weiteren Verfahrensschritte ausgeführt werden: d) Aussenden eines Annäherungssignals (A) durch den schienenfahrzeugseitigen Transponder (16); e) Empfangen des Annäherungssignals (A) mit dem feldkomponentenseitigen Transponder (18, 20); f) Verifizieren des Annäherungssignals (A) auf dem feldkomponentenseitigen Transponder (18, 20) ; und g) Auslösen der Freischaltung der mit dieser Feldkomponente (4, 5) gesteuerten Funktion oder Auslösen der Freischaltung einer mit einer anderen dezentralen Feldkomponente (4, 5) gesteuerten Funktion durch das Übertragen eines Auslösesignals (A' ' ) an diese andere dezentrale Feldkomponente (5) .
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der schienenfahrzeugseitige Transponder (16) bei der Ausfahrt aus einem Bahnhof (Bl, B2, ..., Bx) initialisiert wird und dabei eine Zugnummer und ggfs. eine Zugkategorie übertragen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Annäherungssignal (A) die Zugnummer und ggfs. die Zugkategorie umfasst.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das schienenfahrzeugseitig abgestrahlte Annäherungssignal (A) eine Komponente (TP) zur drahtlosen Energieübertragung beinhaltet, welche in einem Empfangskreis (40) eine Energiemenge induziert, die zur Bereitstellung der Funktionalität des feldkomponentenseitigen Transponders (18, 20) ausreicht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfangskreis (40) und die zugeordnete dezentrale Feldkomponente (4, 5) räumlich beabstandet angeordnet sind.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der schienenfahrzeugseitige Transponder (16) ein Quittierungselement aufweist, nach dessen Betätigung eine Betätigungszeit und/oder Position des Schienenfahrzeugs (8) als Diagnosenachricht (D) gespeichert wird.
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