EP2230148A1 - Verfahren und System zur Identifizierung von Gleissicherungseinrichtungen - Google Patents

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EP2230148A1
EP2230148A1 EP09155712A EP09155712A EP2230148A1 EP 2230148 A1 EP2230148 A1 EP 2230148A1 EP 09155712 A EP09155712 A EP 09155712A EP 09155712 A EP09155712 A EP 09155712A EP 2230148 A1 EP2230148 A1 EP 2230148A1
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EP
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rfid tag
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balise
etcs
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Withdrawn
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EP09155712A
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Rolf Schmid
Martin Bachmann
Alex Bruehwiler
Dirk Bödeker
Thomas Habermacher
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Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Schweiz AG
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Publication date
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    • B61L3/125—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or vehicle train, e.g. to release brake, 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
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    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
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    • B61L27/57—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for vehicles or vehicle trains, e.g. trackside supervision of train conditions
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    • B61L2027/202—Trackside control of safe travel of vehicle or vehicle train, e.g. braking curve calculation using European Train Control System [ETCS]

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for identifying anti-glare devices according to the preamble of patent claims 1 and 9, respectively.
  • ETCS is to create a harmonized European train control.
  • the standardization relates in particular to the transmission of information between the infrastructure and the vehicle (air interfaces).
  • the information to be transmitted via the components of the ETCS system can usually be obtained or generated from the existing safety systems.
  • balises and other components are used in the track area. These are summarized below under the term “track safety devices” or simply under the term “facilities”.
  • FIG. 1 the basic arrangement of arranged at route points balise groups 2 - 2 of the system ETCS / Eurobalise before a light signal 1 is shown.
  • This system ETCS / Eurobalise itself is described eg in [1].
  • a balise group at the waypoints includes at least two balises 2.
  • Balis 2 may be embodied as fixed date balises 2 always transmitting the same telegrams or as controllable transparent balises 2.
  • Transparent balises 2 transmit the content, that is a signal term, of a telegram originating from an adapter LEU to a vehicle 10.
  • the at least paired arrangement of ETCS balises 2 in balise groups is required to change the direction of travel D when crossing by means of a fixed identifier in a telegram to recognize the crossing train 10.
  • the light signal 1 as well as the transparent balises 2 receive the information from a LEU 3.
  • the system Euroloop 4, 5 has been created so that a train 10 can accelerate from HALT to TRAVEL immediately upon changing the signal concept and does not have to wait until the next controllable transparent balise 2 has passed.
  • a leakage cable 5 is connected via a loop modem 4 to the LEU 3.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method and system for identifying anti-glare devices, which is more efficient than the previous visual-optical identification and covers the entire product life cycle of such devices.
  • the data characterizing the device can be read quickly and without endangering the personnel. This applies in particular to dynamic data or telegram data of an ETCS balise.
  • track safety devices lying around in this way can be identified and if these are not reusable, an equivalent track safety device can be specified using the information stored in the database and after installation only the Database with the unique identifier.
  • FIG. 1 Basic arrangement of track safety devices located in the track area
  • FIG. 2 Representation of the complexity in a double lane track with lane change operation
  • FIG. 3 Schematic representation of a provided with an RFID tag track safety device.
  • ETCS balises 2 labeled with an RFID tag 6 are also advantageous for other components, in particular if they have a specific function in the railway installation, for example, and are exposed to periodic maintenance, for example with an update of data or firmware.
  • a leak cable 5 called, further in FIG. 1 Components shown are light signal 1, line side electronic unit 3 and loop modem 4.
  • Each ETCS-Balise 2 is provided with an appropriately tagged in the housing or conveniently attached thereto RFID tag 6 with the appropriate antenna with its specific (unique in the corresponding rail network) record for identification, this is in the mathematical sense as a unique identifier designated.
  • the methods for establishing a unique identifier are known and can be adopted, for example, by the methods used for closing systems in the automotive industry.
  • the placement of the RFID tag 6 on the ETCS balise 2 has the following physical properties to consider:
  • the RF attenuation at the selected operating frequency should be sufficiently low to allow for a reasonable working distance that is not associated with risk for the employee.
  • the high transmission power is not particularly favorable for an operating frequency of the RFID circuit of 13.56 MHz.
  • the frequencies of 135 KHz or 800 to 900 MHz and the 2.45 GHz band with the corresponding channels remain advantageous by default.
  • ETCS Life Cycle of the ETCS Beautyse 2 The procedure for / with the identification is thus as follows over the life cycle of an ETCS-Balise 2:
  • balises 2 are laid in the track bed by means of GPS and identification in the track bed / track area 8 resp. the track bed 8 screwed, and eg pretested.
  • the aforementioned administration with the database includes, in particular, maintenance, update, adaptation.
  • all ETCS balises 2 having this component can be immediately listed.
  • the additional data makes it possible to identify these ETCS balises 2 in a very short time.
  • FIG. 2 the complexity of a double lane track with lane change operation for a direction of travel shown. In reality, this is far more complex, since this representation for the other direction of travel must be mirrored and more ETCS balises 2 are added in the station area.
  • the present invention also makes it possible to create a history in order to be able to analyze certain errors, for example the accumulation of an error at a specific location may possibly lead to a conclusion about a particular environmental impact.

Abstract

Es wird ein Verfahren und System zur Identifizierung von Gleissicherungseinrichtungen (1, 2, 3, 4, 5) offenbart, das die bisherigen visuel-optischen Identifikationen ersetzt und leistungsfähiger ist und darüber hinaus unabhängig von der im Gleisbereich (8) ganz erheblichen Verschmutzung ist. Dies wird dadurch erreicht, dass diese Einrichtungen (1, 2, 3, 4, 5) mit einem RFID-Tag (6) versehen sind und die Adminstration/Wartung mit Hilfe einer Datenbank dadurch wesentlich vereinfacht wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Identifizierung von Gleissicherungseinrichtungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 9.
  • Zielsetzung von ETCS ist die Schaffung einer harmonisierten europäischen Zugbeeinflussung. Die Standardisierung bezieht sich insbesondere auf die Informationsübertragung zwischen Fahrweg und Fahrzeug (Luft-Schnittstellen). Die über die Komponenten des ETCS-Systems zu übertragenden Informationen können meist aus den vorhandenen Sicherungsanlagen gewonnen bzw. erzeugt werden.
  • In diesem Kontext gelangen Balisen und andere Komponenten im Gleisbereich zum Einsatz. Diese werden nachfolgend unter dem Begriff «Gleissicherungseinrichtungen» oder vereinfacht unter dem Begriff «Einrichtungen» zusammengefasst.
  • Gleissicherungseinrichtungen sind einer ganz erheblichen Verschmutzung ausgesetzt. Schon nach kurzer Zeit können angebrachte Schilder zur Produkt- und Versionstandsinformation nicht mehr gelesen werden. Die Identifikationsdaten sind wichtig für den gesamten Produktlebenszyklus:
    • Zuordnung zu einem Produktionslos,
    • Montage und Montageort,
    • Software-/Firmware-Stand und
    • Logistik (Kompatibilität).
      Gerade die Kompatibilität ist von besonderer Bedeutung, da mit z.B. einer ETCS-Balise die Sicherheit des Eisenbahnverkehrs direkt tangiert ist.
  • In Figur 1 ist die prinzipielle Anordnung von an Strecken-punkten angeordneten Balisengruppen 2 - 2 des System ETCS/ Eurobalise vor einem Lichtsignal 1 dargestellt. Dieses System ETCS/Eurobalise selber ist z.B. in [1] beschrieben.
    Mit dem Bezugszeichen D ist die Fahrtrichtung eines Zuges 10 angegeben. Eine Balisengruppe an den Streckenpunkten beinhaltet wenigstens zwei Balisen 2. Balisen 2 können als stets gleiche Telegramme aussendende Festdatenbalisen 2 oder als steuerbare Transparentbalisen 2 ausgeführt sein. Transparentbalisen 2 übertragen den Inhalt, das ist ein Signalbegriff, eines von einem Adapter LEU entstammenden Telegramms an ein Fahrzeug 10. Die wenigstens paarige Anordnung von ETCS-Balisen 2 in Balisengruppen ist erforderlich, um bei Überfahrt mittels einer festen Kennung in einem Telegramm die Fahrtrichtung D des überfahrenden Zuges 10 zu erkennen. Das Lichtsignal 1 wie auch die Transparentbalisen 2 erhalten die Informationen von einer LEU 3.
  • Damit eine kontinuierlichere Informationsübertragung ermöglicht wird, ist das System Euroloop 4, 5 geschaffen worden, damit ein Zug 10 unmittelbar beim Wechsel des Signalbegriffes von HALT auf FAHRT beschleunigen kann und nicht bis zum Überfahren der nächsten steuerbaren Transparentbalise 2 warten muss. Dazu ist ein Leckkabel 5 über ein Loop Modem 4 mit der LEU 3 verbunden.
  • Aus der Figur 1 ist unschwer zu erkennen, dass die exakte Identifikation der verschiedenen Gleissicherungseinrichtungen 2, 3, 4, 5, bei insbesondere hoher Zugdichte erhebliche betriebliche und sicherheitsmässige Anforderung stellt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und System zur Identifizierung von Gleissicherungseinrichtungen anzugeben, das gegenüber der bisherigen visuel-optischen Identifikation leistungsfähiger ist und den gesamten Produktelebenszyklus von solchen Einrichtungen abdeckt.
  • Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
  • So können sich die folgenden Vorteile zusätzlich ergeben:
  • i) Durch das Vorsehen eines an einer Gleissicherungseinrichtung angebrachten RFID-Tags können die die Einrichtung kennzeichnenden Daten schnell und ohne Gefährdung des Personals abgelesen werden. Dies betriff insbesondere dynamische Daten oder Telegrammdaten einer ETCS-Balise.
  • ii) Im Falle einer Betriebsstörung oder einer Zerstörung eines Gleisabschnittes oder eines Gleisabschnittelementes können auf diese Weise herumliegende Gleissicherungseinrichtungen identifiziert werden und wenn diese nicht weiterverwendbar sind, kann mit Hilfe der in der Datenbank abgelegten Information eine äquivalente Gleissicherungseinrichtung spezifiziert werden und nach Einbau muss nur noch die Datenbank mit dem eineindeutigen Identitätskennzeichen nachgeführt werden.
  • iii) Falls erhebliche Schneemengen den Gleisbereich 8 bedecken, können auf diese Weise für die Reparatur/Wartung die ETCS-Balisen dank den RFID-Tags rasch geortet und effizient ersetzt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen:
  • Figur 1 Prinzipielle Anordnung von im Gleisbereich befindlichen Gleissicherungseinrichtungen;
  • Figur 2 Darstellung der Komplexität bei einer Doppelspurstrecke mit Spurwechselbetrieb;
  • Figur 3 Prinzipielle Darstellung einer mit einem RFID-Tag versehenen Gleissicherungseinrichtung.
  • Das Ausführungsbeispiel bezieht sich nachfolgend auf eine ETCS-Balise 2 . Die Identifikation mit einem RFID Tag 6 und die Verfahrensschritte zur Wartung und Verwaltung solcher mit einem RFID-Tag 6 gekennzeichneten ETCS-Balise 2 sind jedoch auch für andere Komponenten vorteilhaft, insbesondere dann, wenn sie eine z.B. Position in der Bahnanlage spezifische Funktion aufweisen und einer periodischen Wartung beispielhaft auch mit Update von Daten oder Firmware ausgesetzt sind. Als Beispiel einer anderen Komponente sei hier ein Leckkabel 5 genannt, weiteres die in Figur 1 dargestellten Komponenten Lichtsignal 1, Line Side Electronic Unit 3 und Loop Modem 4.
  • Jede ETCS-Balise 2 wird mit einem an geeigneter definierter Stelle in das Gehäuse eingegossenen oder darauf zweckmässig angebrachten RFID-Tag 6 mit der entsprechenden Antenne mit seinem spezifischen (im entsprechenden Bahnnetz einmaligen) Datensatz zur Identifikation versehen, dies wird im mathematischen Sinne als eineindeutig Identitätskennzeichen bezeichnet. Die Verfahren zur Festlegung eines eineindeutigen Kennzeichens sind bekannt und können beispielsweise von den für Schliess-Systeme in der Automobiltechnik gebräuchlichen Verfahren übernommen werden.
  • Die Platzierung des RFID-Tags 6 auf der ETCS-Balise 2 hat folgende physikalischen Eigenschaften zu berücksichtigen:
  • Die HF-Dämpfung bei der gewählten Arbeitsfrequenz soll hinreichend gering sein, um auf eine zweckmässige für den Beschäftigten nicht mit Risiken verbundene Arbeitsdistanz zu ermöglichen.
  • Die Einwirkung des Telepowering von ETCS 27 MHz mit 25-30 Watt primär als H-Feld darf bei beliebiger und auch lange dauernder Exposition keine Schäden bewirken. Vorteilhaft ist in diesem Falle: Eine spezielle Schutzbeschaltung des Chips des RFID-Tags 6, ohne dass aber allenfalls Nachteile in der Ansprech-Empfindlichkeit entstehen.
  • Eine Ausrichtung der Antennen von RFID-Tag 6 und ETCS-Balise 2 mit 90° zu einander, das heisst die aufgespannte Fläche des RFID-Tag 6 vertikal stehend auf der Fläche der ETCS-Rahmenantenne der ETCS-Balise 2, siehe dazu die Figur 6.
  • Wahl der Arbeitsfrequenz
    Da die Telepower-Frequenz 27,12 MHz beträgt, ist die hohe Sendeleistung für eine Arbeitsfrequenz des RFID-Kreises von 13,56 MHz nicht besonders günstig. Es bleiben vorteilhaft nach den Festlegungen für RFID standardmässig die Frequenzen von 135 KHz oder der 800 bis 900 MHz und das 2.45 GHz Band mit den entsprechenden Kanälen. Es besteht jedoch allenfalls die Möglichkeit, mittels des Telepowerings bei 27 MHz die Balise und den RFID-Tag gleichzeitig zu lesen. Das ist eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung. Möglich ist auch, das RFID-Tag 6 galvanisch mit der ETCS-Balise 2 zu koppeln, um Balise-Daten über diesen Weg an eine externe Datenbank zu übermitteln.
  • Im RFID-Tag 6 sind Herstelldaten mit den folgende Parametern/Ausprägungen abgelegt:
    • Hersteller,
    • fortlaufende Seriennummer,
    • Hardware Bauzustand (Version der elektronischen Schaltung);
    • Fixdatenbalisen enthalten den geladenen Datensatz
    • Balisen mit variablen Datensätzen das Parameterset für die Zugsicherungsfunktion.
  • Die logische Verbindung der Daten zwischen «physical device», dann Funktionalität (Telegrammtyp), und der Montageposition einer Balise in der Gleisanlage 8 (Kilometrierung) wird für die mit ETCS ausgerüsteten Strecken in einer Datenbank angelegt. Diese Datenbank dient dann der Administration der bei einer Eisenbahnverwaltung installierten Komponenten. Als Schlüssel in dieser Datenbank wird das eineindeutige Identitätskennzeichen des RFID-Tags 6 abgespeichert.
  • Diese Datenbank enthält
    die auf dem RFID-Tag 6 einer jeden ETCS-Balise 2 gespeicherten Daten:
    • die Beschreibung der Funktionalität der Balise 2
    • die Daten zum Telegramminhalt
    • die genaue Position im Gleis Kilometrierung
    • den Bezug zu funktional wie geografisch abhängigen Einheiten in Abhängigkeit der zugsicherungstechnischen Aufgabe der jeweiligen ETCS-Balise 2 sowie wie vorhin beschrieben das eineindeutige Identitätskennzeichen des RFID-Tags 6 als Schlüssel.
  • ETCS-Lebenszyklus der ETCS-Balise 2
    Das Vorgehen bei/mit der Identifikation ist somit über den Lebenszyklus einer ETCS-Balise 2 wie folgt:
  • Herstellung:
    • Programmieren der RFID-Tags 6, Einbringen/Aufbringen in/auf das Gehäuse.
  • Logistik:
    • Unterstützung und Vereinfachung der Handhabung der Bauteile in der Versorgungskette.
  • Montageplanung:
    • Strukturierte Verwendung der Balisen entlang der Strecke, zum Beispiel kontinuierlich ansteigende Seriennummer entlang der Strecke.
  • Programmierung:
    • Programmierung der Festdatenbalisen.
  • Montagedurchführung:
    Die Balisen 2 werden im Gleisbett mittels GPS und Identifikation im Gleisbett/Gleisbereich 8 verlegt resp. das Gleisbett 8 geschraubt, und z.B. vorgeprüft.
  • Kontrolle der Installation:
    • Es besteht die Möglichkeit, mittels Fahrzeug eine Überprüfung der Strecke auf die Balisenfunktionalität vorzunehmen, Das Lesen der Identifikation der ETCS-Balise 2 kann mittel der Datenbank in eine Absolutposition umgesetzt werden. Diese kann mit einem GPS überprüft werden.
  • Die vorgenannte Administration mit der Datenbank beinhaltet insbesondere Wartung, Update, Anpassung. So lassen sich für den unerfreulichen Fall eines systematischen Fehlers, beispielsweise eines elektronischen Bauelementes per sofort alle ETCS-Balisen 2 listen, die dieses Bauelement aufweisen. Durch die weiteren Daten lassen sich diese ETCS-Balisen 2 in kürzester Zeit identifizieren. Rein beispielhaft ist in Figur 2 die Komplexität an einer Doppelspurstrecke mit Spurwechselbetrieb für eine Fahrtrichtung gezeigt. In der Realität ist dies weit komplexer, da diese Darstellung für die andere Fahrtrichtung gespiegelt werden muss und noch weitere ETCS-Balisen 2 hinzukommen im Bahnhofsbereich.
  • Die vorliegende Erfindung erlaubt auch das Erstellen einer Historie, um dadurch bestimmte Fehler analysieren zu können, beispielsweise die Häufung eines Fehlers an einem bestimmten Ort lässt ggf. einen Rückschluss auf eine besondere Umwelteinwirkung zu.
    • Liste der verwendeten Bezugszeichen; Glossar
    • 1
    Lichtsignal; Eisenbahnlichtsignals; Hauptsignal, Vorsignal
    2
    Balise, Transparentdatenbalise, Fixdatenbalise; Transparentbalise; ETCS-Balise
    3
    LEU, Lineside Electronic Unit
    4
    Loop Modem
    5
    Leckkabel, Euroloop
    6
    RFID-Tag
    8
    Gleis, Gleisbereich, Gleisbett
    10
    Triebfahrzeug, Eisenbahnfahrzeug; Zug
    11
    Fahrzeugrechner, Electronic Vehicle Controller EVC
    14
    Empfangseinheit, Decoder, ETCS-Empfangseinheit
    15
    Fahrzeugseitige Antenne
    D
    Fahrtrichtung
    Liste der verwendeten Akronyme
    • ETCS
    European Train Control System
    LEU
    Lineside Electronic Unit
    Literaturliste
    1. [1] http://www.ertms.com/

Claims (9)

  1. Verfahren zur Identifizierung von am Gleisbereich (8) befindlichen Einrichtungen (1, 2, 3, 5) bei dem die Einrichtungen (1, 2, 3, 5) mit einem RFID-Tag (6) versehen sind, wobei jedem RFID-Tag (6) wird ein eineindeutiges Identitätskennzeichen zugeordnet ist; gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte
    - jedes Identitätskennzeichen wird als Schlüssel in einer Datenbank gespeichert,
    - die Einrichtung (1, 2, 3, 5) kennzeichnende Daten werden gespeichert und dem Identitätskennzeichen zugeordnet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass als die Einrichtung kennzeichnende Daten gespeichert werden:
    - Herstelldaten und/oder
    - Hardware-Bauzustand und/oder
    - Firmware-Version.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Ort der Einrichtung als die Einrichtung kennzeichnendes Datum gespeichert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Ort absolut oder relativ zu einem Fixpunkt in der Gleisanlage gespeichert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die die Einrichtung kennzeichnende Daten in der Datenbank gespeichert werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die mit einem RFID-Tag (6) versehenen Einrichtungen mit einem mobilen Gerät geortet werden und nach erfolgter Ortung das RFID-Tag (6) mit neuen Daten versehen wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die mit einem RFID-Tag (6) versehenen Einrichtungen (1, 2, 3, 4, 5) mit einem mobilen Gerät auf der gleichen Frequenz geortet werden, die auch für eine Übertragung von Zugsicherungsdaten verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die mit einem RFID-Tag (6) versehenen Einrichtungen mit einem mobilen Gerät mit den für die Zugsicherung erforderlichen Komponenten geortet wird und mit den für die Zugsicherung verwendeten Verfahren die kennzeichnenden Daten übertragen werden.
  9. System zur Identifizierung von im Gleisbereich (8) befindlichen Einrichtungen (1, 2, 3, 4, 5) bei dem die Einrichtungen (1, 2, 3, 4, 5) mit einem RFID-Tag (6) versehen sind, wobei jedem RFID-Tag (6) wird ein eineindeutige Identitätskennzeichen zugeordnet ist mit Mitteln zur Durchführung der Verfahrensschritte gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8.
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