EP2279926A1 - Schienenfahrzeug mit Konfigurationsmanager für Zugsicherungssysteme - Google Patents

Schienenfahrzeug mit Konfigurationsmanager für Zugsicherungssysteme Download PDF

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EP2279926A1
EP2279926A1 EP09165130A EP09165130A EP2279926A1 EP 2279926 A1 EP2279926 A1 EP 2279926A1 EP 09165130 A EP09165130 A EP 09165130A EP 09165130 A EP09165130 A EP 09165130A EP 2279926 A1 EP2279926 A1 EP 2279926A1
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0081On-board diagnosis or maintenance
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0063Multiple on-board control systems, e.g. "2 out of 3"-systems

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle with at least one train protection system.
  • the problem is the rigid combination of different, national train protection system with a special vehicle type.
  • the invention has for its object to improve the interaction of all legacy systems on the vehicle.
  • the legacy systems should be able to be used flexibly or replaced.
  • Rigid coupling train protection systems / vehicle should be avoided.
  • the object is achieved by introducing an interface "Train Control Manager” - TCM - according to claim 1.
  • the TCM becomes an integral part of the vehicle and, as a platform, enables the flexible installation and dismantling of legacy systems. H. of so-called Class B train protection systems.
  • the TCM is preferably a fail-safe function on a SIL4-HW that reliably detects existing Class B train protection systems and the vehicle type and automatically compares with the allowed configurations of the rail vehicle type / train protection system.
  • the TCM checks whether the selected configuration is approved and allows or denies the driver via a driver-machine interface - DMI - using plug & play functionality, the activation and operation of the various systems.
  • the TCM supports national ETCS migration plans through the intermediate step of the P44 solution.
  • the TCM according to claim 2 can also automatically activate the train protection systems as a function of route information.
  • a configuration memory is provided.
  • a built-in closet is firmly connected to the vehicle and carries u. a. the memory that includes an MD5-encoded table with all approved legacy system combinations. This memory can be read by the TCM via a Profinet / Bus IO module.
  • the built-in cabinet according to claim 4 except the vehicle type-specific memory preferably also old system cassettes.
  • Each legacy system is built into a cassette that also carries a memory with unique MD5 electronic coding that can be read by the TCM via a Profinet / Bus / IO module.
  • the cassettes can be plugged into the built-in cupboard and allow all necessary electrical connections to the periphery of the legacy system, eg. B. galvanically or by radio, in particular via WLAN.
  • the national approval is limited to the respective combination of the national legacy system in its cassette with the TCM and the vehicle.
  • the secure feature of the TCM ensures that other national legacy systems can be carried without hindrance to the respective national solution.
  • the approved configuration is coded by the authority and signed with a private key. This "permission" is transferred to the cabinet memory.
  • the TCM checks the signature with a public key.
  • the TCM is mounted outside the cabinet and after booting it reads the permitted old system configurations from the cabinet memory and compares them with the codes of the inserted cassettes. If an improper combination is detected, the driver is informed accordingly, otherwise the presence of the installed legacy systems is displayed on the DMI.
  • the driver selects the old system to be activated via the TCM-DMI - manual transition.
  • legacy systems to be activated can be announced and received by the TCM via automatically configured Eurobalises - automatic transition.
  • the TCM then activates / deactivates the respective legacy system via the Profinet / bus / IO module of the cassette.
  • the TCM is an operational overlay system to the previously parallel and independently installed legacy systems, which now allows the Einblexlexiltiltusch. As soon as the TCM activates a legacy system, the driver will continue to operate as usual. The TCM can then monitor the transition conditions, e.g. For example, with regard to restricting switching between legacy systems or multiple activation.
  • the driver activates it via the TCM and leaves the transitions to the EVC.
  • the TCM functionality is then also available to the EVC.
  • the TCM functionality can be implemented stand-alone on a SIL4 HW or run as an application together with an EVC on a common HW.
  • the TCM is equipped with an ETCS antenna and thus forms a freely programmable platform for the implementation of P44 systems.
  • ETCS component-based national systems that use the ETCS telegram number 44 to transmit nationally valid train information.
  • the figure shows in a highly simplified and schematic representation of essential components of a rail vehicle equipment.
  • a built-in wardrobe 2 is arranged, which receives a memory 3, which contains information about the vehicle type.
  • the built-in wardrobe 2 is further designed to accommodate various national train protection systems 4.
  • Each train protection system 4 is provided with a memory containing information for identifying the train protection system 4.
  • These identification memories and the vehicle-type-specific memory 3 are connected to a TCM - Train Control Manager - 5, which checks the train control system 4 selected by a driver 6 or by external route devices 7 for admissibility.
  • Includes the TCM 5 is a register containing the rail vehicle type / train control system configurations according to national circumstances.
  • This register can also be part of the vehicle-type-specific memory 3, so that the TCM 5 only performs comparison functions and requires no more configuration.
  • the TCM 5 is thus universal, ie for each vehicle type and configuration rail vehicle / train control system - even in their changes - used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug (1) mit mindestens einem Zugsicherungssystem (4), wobei die üblicherweise starre Zuordnung bestimmter Zugsicherungssysteme zu einem individuellen Fahrzeug aufgehoben wird, indem ein TCM - Train Control Manager - (5) zur Prüfung einer Zulassung der Konfiguration Schienenfahrzeugtyp/Zugsicherungssystem vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit mindestens einem Zugsicherungssystem.
  • Bisher wurden Lokomotiven und Züge mit länderspezifischen Zugsicherungssystemen ausgerüstet und in die Länder geliefert, in denen die Fahrzeuge grundsätzlich fahren sollen. Diese Zugsicherungssysteme bilden mit dem Fahrzeug eine feste, zugelassene Einheit.
  • Da zunehmend Fahrzeuge von Leasinggesellschaften gekauft werden, ist nicht von vornherein klar, in welchen Ländern der jeweilige Betreiber die Fahrzeuge einsetzen wird, so dass entweder zu viele Zugsicherungssysteme on board sind oder Zugsicherungssysteme fehlen und aufwändig nachgerüstet werden müssen. Aber auch staatliche Bahngesellschaften operieren zunehmend international und müssen flexibel auf Transportbedarfe reagieren können. Die Fahrzeuge selber sind aufgrund ihrer Antriebskonzepte - bis zu vier unterschiedliche Stromabnehmersysteme oder Dieselantrieb - im wesentlich nur durch die Zugsicherung in ihrer Einsetzbarkeit begrenzt.
  • Eine systemische Betrachtung der mit der europäischen Zugsicherung verbundenen Prozesse, Systeme und Regeln bezogen auf Hersteller, Betreiber und Behörden zeigt, dass das System Zugsicherung, d. h. die Summe aller alten Zugsicherungssysteme - nachfolgend Altsysteme genannt - sowie ETCS - European Train Control System - neu konzipiert werden muss, um zukünftigen Anforderungen zu genügen und dass hierfür die technischen Voraussetzungen fehlen.
  • Das Problem ist die starre Kombination von verschiedenen, nationalen Zugsicherungssystem mit einem speziellen Fahrzeugtyp.
  • Dies führt zu erheblichem Platzbedarf - bis zu drei 19"-Schränke - und erheblichem Fahrzeuggewicht, verbunden mit Achslastproblemen, sowie hohen Lifecycle- und Investitionskosten - bis zu 30% des Gesamtfahrzeugpreises.
  • Dieses Problem wird durch die Einführung von ETCS weiter verschärft, da ein zusätzliches System in diesen starren Verbund eingefügt wird. Erst langfristig werden Altsysteme durch ETCS abgelöst. Bis dahin müssen die Fahrzeuge doppelt ausgerüstet werden.
  • Bisher wurde auf den Fahrzeugen der Maximalausbau mit Altsystemen realisiert, um alle vorstellbaren Einsatzfälle abzudecken oder es wurden die befahrbaren Länder beschränkt oder aufwändige Nachrüstungen wurden durchgeführt.
  • In Einzelfällen wird versucht, Altsysteme mit dem zusätzlich benötigten ETCS zu kombinieren - Bi-Lösungen. Beispielsweise mit USSB - Universal STM Safe Box - wird die Weiternutzung alter Zugsicherungssysteme ermöglicht, indem STMs - Specific Transmission Modules - für den ETCS-Betrieb verwendet werden. Dies führt aber nicht zur Reduktion von Systemen auf dem Fahrzeug und dient nicht dem flexiblen Einsatz von Altsystemen je nach Fahrauftrag.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Zusammenspiel aller Altsysteme auf dem Fahrzeug zu verbessern. Die Altsysteme sollen flexibel eingesetzt oder abgelöst werden können. Starre Kopplung Zugsicherungssysteme/Fahrzeug sollen vermieden werden.
  • Die Aufgabe wird durch Einführung einer Schnittstelle "Train Control Manager" - TCM - gemäß Anspruch 1 gelöst. Der TCM wird fester Bestandteil des Fahrzeugs und ermöglicht als Plattform den flexiblen Ein- und Ausbau von Altsystemen, d. h. von sogenannten Class B-Zugsicherungssystemen. Der TCM ist vorzugsweise eine signaltechnisch sichere Funktion auf einer SIL4-HW, die vorhandene Class B-Zugsicherungssysteme und den Fahrzeugtyp sicher erkennt und mit den erlaubten Konfigurationen Schienenfahrzeugtyp/Zugsicherungssystem automatisch vergleicht. Der TCM prüft, ob die gewählte Konfiguration zugelassen ist und ermöglicht oder verweigert dem Triebfahrzeugführer über ein Driver-Machine Interface - DMI - mittels plug&play Funktionalität die Aktivierung und Bedienung der verschiedenen Systeme.
  • Durch die Trennung der Einheit Zugsicherungssysteme/Fahrzeug und da nicht alle möglichen Kombinationen von Altsystemen zu einer Zeit gebraucht werden, müssen nur die tatsächlich benötigten Systeme mitgenommen werden. Daraus resultieren insbesondere folgende Vorteile:
    • geringerer Einbauraum im Fahrzeug,
    • geringeres Fahrzeuggewicht,
    • Fahrzeughersteller können das Fahrzeug ohne eingebaute Zugsicherung verkaufen - keine Kettengeschäfte,
    • Fahrzeugbetreiber können einen Pool von Altsystemen anlegen,
    • Leasinggeschäft und 2nd-hand-markt wird für Altsysteme möglich,
    • Der Mehraufwand durch den TCM und die zusätzlichen Kassetten für die Altsysteme wird durch die Einsparungen ungenutzter Altsysteme um ein Mehrfaches übertroffen sowie
    • alle TEN-T-Korridore werden befahrbar mit nur einem Schrank.
  • Die unabhängige Betrachtung verschiedener nationaler Altsysteme durch die jeweilige Zulassungsbehörde ermöglicht eine beschleunigte Markteinführung neuer Fahrzeuge, da nicht alle Zulassungen sofort vorhanden sein müssen und nach Erweiterung mit zusätzlichen Altsystemen keine Wiederzulassung nach Bauartänderung bei den Behörden der anderen schon zugelassenen Altsysteme erforderlich ist.
  • Durch das Wissen über die - temporär - eingebauten Altsysteme an zentraler Stelle mit Hilfe des TCM ergeben sich insbesondere folgende Vorteile:
    • Synergiemöglichkeiten für Displays und Sensoren/Antennen, indem der TCM als "Peripherieweiche" fungiert,
    • komfortablere Bedienerführung im Umgang mit den Altsystemen via TCM-Dislpay,
    • der TCM kapselt die temporär vorhandenen Altsysteme gegenüber einem optionalen EVC und stellt diesem die Altsystemkonfiguration dynamisch zur Verfügung - Wegfall der EVC-Projektierung bzgl. der Altsysteme und
    • automatische Transition von Altsystemen in Abhängigkeit von Streckeninformationen via Eurobalisen.
  • Möglich ist eine "ETCS-ready" Eigenschaft, da die TCM-Hardware EVC-geeignet ist und umgekehrt. Daraus ergeben sich vor allem kommerzielle Vorteile.
  • Möglich ist darüberhinaus die Verwendung nur einer Systembasis mit ETCS-Antenne für verschiedene nationale P44-Systeme, wodurch eigenständige P44-Rechner eingespart werden können. Das TCM unterstützt nationale Migrationspläne zu ETCS über den Zwischenschritt der P44-Lösung.
  • Alternativ zu manueller Auswahl des Zugsicherungssystems durch den Triebfahrzugführer kann der TCM gemäß Anspruch 2 die Aktivierung der Zugsicherungssysteme in Abhängigkeit von Streckeninformationen auch automatisch durchführen.
  • Gemäß Anspruch 3 ist ein Konfigurationenspeicher vorgesehen. Vorzugsweise ist ein Einbauschrank mit dem Fahrzeug fest verbunden und trägt u. a. den Speicher, der eine MD5-codierte Tabelle mit allen zugelassen Altsystemkombinationen umfasst. Dieser Speicher kann vom TCM über ein Profinet/-bus-IO-Modul gelesen werden.
  • Durch die sichere Speicherung der erlaubten Konfigurationen im Einbauschrank auf dem Fahrzeug ergeben sich folgende Vorteile:
    • Der TCM muß nicht projektiert werden, sondern bildet seine Projektierung dynamisch aus den Codes.
    • Durch die flexible Erweiterung um zusätzliche Konfigurationen werden weitere Länder befahrbar, ohne das Schrankkonzept ändern zu müssen.
    • Das TCM bildet die Grundlage für intelligentes Konfigurations- und Asset-Management der Hersteller, Behörden und Betreiber.
  • Der Einbauschrank nimmt gemäß Anspruch 4 außer dem fahrzeugtypspezifischen Speicher vorzugsweise auch Altsystem-Kassetten auf. Dabei ist jedes Altsystem fest in einer Kassette eingebaut, die ebenfalls einen Speicher mit einer eindeutigen elektronischen MD5-Codierung trägt, die vom TCM über ein Profinet/-bus/-IO-Modul gelesen werden kann. Die Kassetten können in den Einbauschrank gesteckt werden und ermöglichen alle notwendigen elektrischen Verbindungen zu der Peripherie des Altsystemes, z. B. galvanisch oder per Funk, insbesondere per WLAN. Die nationale Zulassung wird auf die jeweilige Kombination des nationalen Altsystems in seiner Kassette mit dem TCM und dem Fahrzeug beschränkt. Die sichere Eigenschaft des TCM gewährleistet, dass andere nationale Altsysteme rückwirkungsfrei auf die jeweilige nationale Lösung mitgeführt werden dürfen. Die zugelassene Konfiguration wird von der Behörde codiert und mit einem privaten Schlüssel signiert. Diese "Erlaubnis" wird in die Schrankspeicher übertragen. Der TCM prüft mit einem öffentlichen Schlüssel die Signatur.
  • Durch den Einbau bestehender Altsysteme in Kassetten mit Profinet/-bus -Anschluss ergeben sich folgende Vorteile:
    • Kassetten ermöglichen verteilte Einbauräume,
    • Kassetten ermöglichen bessere Wartungskonzepte - kleinste tauschbare Einheit,
    • Profinet/-bus ermöglicht auch die flexible Verwendung von STMs anstelle des Altsystems am TCM mit EVC - Vermeiden eines starren, zentralen USSB und Auflösung der USSB-Funktion auf einzelne Kassetten,
    • Altsystem-Recycling derart, dass vorhandene Altsysteme, z.B. von stillgelegten Fahrzeugen, in eine Kassette eingebaut werden und wieder der flexiblen Verwendung zugeführt werden.
  • Es entsteht ein 3rd party Markt rund um das Kassettengeschäft, insbesondere hinsichtlich Zusammenbau, Zertifizierung, Verkauf und Vermietung. Der Preis für Altsysteme sinkt, da er Angebot- und Nachfrage unterliegt.
  • Der TCM ist ausserhalb des Schrankes montiert und liest nach dem Hochlauf die erlaubten Altsystemkonfigurationen aus dem Schrankspeicher und vergleicht sie mit den Codes der eingesteckten Kassetten. Wenn eine unzulässige Kombination ermittelt wird, wird der Triebfahrzeugführer entsprechend informiert, ansonsten wird die Präsenz der eingebauten Altsysteme am DMI angezeigt. Der Triebfahrzeugführer wählt über das TCM-DMI das zu aktivierende Altsystem aus - manuelle Transition. Alternativ können über entsprechend projektierte Eurobalisen zu aktivierende Altsysteme angekündigt und vom TCM empfangen werden - automatische Transition. Der TCM aktiviert / deaktiviert daraufhin das jeweilige Altsystem über das Profinet/- bus/-IO-Modul der Kassette.
  • In der einfachsten Form ist der TCM ein betriebliches Overlay-System zu den bisher parallel und unabhängig voneinander fest eingebauten Altsystemen, welches nun die Einbauflexibiltät ermöglicht. Sobald der TCM ein Altsystem aktiviert hat, bedient der Triebfahrzeugführer dieses wie gewohnt. Der TCM kann dann die Transitionsbedingungen überwachen, z. B. hinsichtlich Einschränkung der Umschaltung zwischen Altsystemen oder Mehrfachaktivierung.
  • Wenn ein EVC - European Vital Computer - vorhanden ist, aktiviert der Triebfahrzeugführer diesen über den TCM und überlässt dem EVC die Transitionen. Die TCM-Funktionalität steht dann auch dem EVC zur Verfügung.
  • Die TCM-Funktionalität kann stand-alone auf einer SIL4-HW realisiert werden oder als Applikation zusammen mit einem EVC auf einer gemeinsamen HW laufen.
  • Vorzugsweise ist der TCM mit einer ETCS-Antenne ausgestattet und bildet somit eine frei programmierbare Plattform für die Implementierung von P44-Systemen. Dabei handelt es sich um ETCS-Komponenten-basierte nationale Systeme, die das ETCS-Telegramm Nr. 44 verwenden, um national gültige Zugsicherungsinformationen zu übertragen.
  • Mit einem Application Programmers Interface - API - wird der Zugriff auf die Peripherie, insbesondere Antennen, Sensoren, Displays und Fahrzeugschnittstellen, durch nationale Applikationen ermöglicht.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines figürlich dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
  • Die Figur zeigt in stark vereinfachter und schematisierter Darstellungsweise wesentliche Komponenten einer Schienenfahrzeugausstattung. Innerhalb des Schienenfahrzeugs 1 ist ein Einbauschrank 2 angeordnet, welcher einen Speicher 3 aufnimmt, der Informationen über den Fahrzeugtyp beinhaltet. Der Einbauschrank 2 ist weiterhin zur Aufnahme verschiedener nationaler Zugsicherungssysteme 4 ausgebildet. Jedes Zugsicherungssystem 4 ist mit einem Speicher versehen, der Informationen zur Identifizierung des Zugsicherungssystems 4 beinhaltet. Diese Identifizierungsspeicher und der fahrzeugtypspezifische Speicher 3 sind mit einen TCM - Train Control Manager - 5 verbunden, welcher das von einem Triebfahrzeugführer 6 oder durch externe Streckeneinrichtungen 7 ausgewählte Zugsicherungssystem 4 auf Zulässigkeit überprüft. Dazu enthält das TCM 5 ein Register, welches die den nationalen Gegebenheiten entsprechenden Konfigurationen Schienenfahrzeugtyp/Zugsicherungssystem beinhaltet. Dieses Register kann auch Bestandteil des fahrzeugtypspezifischen Speichers 3 sein, so dass der TCM 5 nur noch Vergleichsfunktionen ausführt und keiner Projektierung mehr bedarf. Der TCM 5 wird dadurch universell, d. h. für jeden Fahrzeugtyp und jede Konfiguration Schienenfahrzeugtyp/Zugsicherungssystem - auch bei deren Änderungen - einsetzbar.

Claims (4)

  1. Schienenfahrzeug (1) mit mindestens einem Zugsicherungssystem (4),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein TCM - Train Control Manager - (5) zur Prüfung einer Zulassung der Konfiguration Schienenfahrzeugtyp/Zugsicherungssystem vorgesehen ist.
  2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der TCM (5) zur Aktivierung des Zugsicherungssystems (4) in Abhängigkeit von Streckeninformationen ausgebildet ist.
  3. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    einen vom TCM (5) auslesbaren Speicher (3), welcher ein Register der zugelassenen Konfigurationen aufweist.
  4. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    einen Einbauschrank (2) zur wahlweisen Aufnahme benötigter Zugsicherungssysteme (4), welche jeweils einen vom TCM (5) auslesbaren Speicher zur Identifizierung des Zugsicherungssystems (4) aufweisen.
EP20090165130 2009-07-10 2009-07-10 Schienenfahrzeug mit Konfigurationsmanager für Zugsicherungssysteme Not-in-force EP2279926B1 (de)

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