EP2279926B1 - Schienenfahrzeug mit Konfigurationsmanager für Zugsicherungssysteme - Google Patents

Schienenfahrzeug mit Konfigurationsmanager für Zugsicherungssysteme Download PDF

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EP2279926B1
EP2279926B1 EP20090165130 EP09165130A EP2279926B1 EP 2279926 B1 EP2279926 B1 EP 2279926B1 EP 20090165130 EP20090165130 EP 20090165130 EP 09165130 A EP09165130 A EP 09165130A EP 2279926 B1 EP2279926 B1 EP 2279926B1
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legacy
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Jens-Peter Brauner
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Siemens AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0063—Multiple 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.
  • the object is achieved by introducing an interface according to claim 1.
  • the interface 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 interface preferably realizes a fail-safe function on a SIL4-HW, which reliably detects existing class B train protection systems and the vehicle type and automatically compares them with the permitted configurations between the rail vehicle and the train protection system.
  • the interface checks whether the selected configuration has been approved and enables or denies the driver the activation and operation of the various systems via a Driver-Machine Interface - DMI - via plug & play functionality.
  • the interface 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 interface 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 old system is permanently installed in a cassette which also carries a memory with a clear electronic MDS coding, which can be read by the interface 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 interface and vehicle cassette.
  • the secure feature of the interface ensures that other national legacy systems can be carried on the respective national solution without any reaction.
  • the approved configuration is coded by the authority and signed with a private key. This "permission" is transferred to the cabinet memory.
  • the interface checks the signature with a public key.
  • the interface is mounted outside the cabinet and after booting 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 interface.
  • the driver selects the old system to be activated via the DMI of the interface - manual transition.
  • legacy systems to be activated can be announced and received from the interface via appropriately configured Eurobalises - automatic transition.
  • the interface then activates / deactivates the respective legacy system via the Profinet / bus / IO module of the cassette.
  • the interface is an operational overlay system to the legacy systems that were previously installed in parallel and independently of each other, which now enables installation flexibility. As soon as the interface activates a legacy system, the driver will operate it as usual. The interface 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 interface and leaves the transitions to the EVC.
  • the functionality of the interface is then also available to the EVC.
  • the functionality of the interface can be implemented stand-alone on a SIL4 HW or run as an application together with an EVC on a common HW.
  • the interface 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. Every train protection system 4 is provided with a memory containing information for identifying the train control system 4.
  • These identification memories and the vehicle-type-specific memory 3 are connected to an interface 5, which checks the train control system 4 selected by a driver 6 or by external route devices 7 for admissibility.
  • the interface 5 contains a register which contains the configurations corresponding to the national circumstances between the rail vehicle 1 and the train protection system 4. This register may also be part of the vehicle-type-specific memory 3, so that the interface 5 only performs comparison functions and requires no more configuration.
  • the interface 5 is thereby universal, ie for each vehicle type and each configuration between rail vehicle and

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

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.
  • Ein Beispiel hierfür ist aus dem Aufsatz von A. Steingröver: "Die Zugsicherung für die Mehrsystem-Güterzug-Lokomotive BR185", SIGNAL + DRAHT, TELZLAFF VERLAG GMBH. DARMSTADT, DE, Bd. 92, Nr. 11, 1. November 2000, Seiten 23-26, XP007909861, ISSN: 0037-4997 zu entnehmen.
  • 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 Kopplungen zwischen Zugsicherungssystemen und Fahrzeug sollen vermieden werden.
  • Die Aufgabe wird durch Einführung einer Schnittstelle gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Schnittstelle wird fester Bestandteil des Fahrzeugs und ermöglicht als Plattform den flexiblen Ein- und Ausbau von Altsystemen, d. h. von sogenannten Class B-Zugsicherungssystemen. Die Schnittstelle realisiert vorzugsweise eine signaltechnisch sichere Funktion auf einer SIL4-HW, die vorhandene Class B-Zugsicherungssysteme und den Fahrzeugtyp sicher erkennt und mit den erlaubten Konfigurationen zwischen Schienenfahrzeug und Zugsicherungssystem automatisch vergleicht. Die Schnittstelle 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 zwischen Zugsicherungssystem und 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 die Schnittstelle 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 der Schnittstelle ergeben sich insbesondere folgende Vorteile:
    • Synergiemöglichkeiten für Displays und Sensoren sowie Antennen, indem die Schnittstelle als "Peripherieweiche" fungiert,
    • komfortablere Bedienerführung im Umgang mit den Altsystemen via Dislpay der Schnittstelle,
    • die Schnittstelle 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 Hardware der Schnittstelle 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. Die Schnittstelle unterstützt nationale Migrationspläne zu ETCS über den Zwischenschritt der P44-Lösung.
  • Alternativ zu manueller Auswahl des Zugsicherungssystems durch den Triebfahrzugführer kann die Schnittstelle 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 von der Schnittstelle über ein Profinet/-bus-IO-Modul gelesen werden.
  • Durch die sichere Speicherung der erlaubten Konfigurationen im Einbauschrank auf dem Fahrzeug ergeben sich folgende Vorteile:
    • Die Schnittstelle muß nicht projektiert werden, sondern bildet ihre Projektierung dynamisch aus den Codes.
    • Durch die flexible Erweiterung um zusätzliche Konfigurationen werden weitere Länder befahrbar, ohne das Schrankkonzept ändern zu müssen.
    • Die Schnittstelle 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 MDS-Codierung trägt, die von der Schnittstelle 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 der Schnittstelle und dem Fahrzeug beschränkt. Die sichere Eigenschaft der Schnittstelle 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. Die Schnittstelle 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 an der Schnittstelle 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.
  • Die Schnittstelle 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 an der Schnittstelle angezeigt. Der Triebfahrzeugführer wählt über das DMI der Schnittstelle das zu aktivierende Altsystem aus - manuelle Transition. Alternativ können über entsprechend projektierte Eurobalisen zu aktivierende Altsysteme angekündigt und von der Schnittstelle empfangen werden - automatische Transition. Die Schnittstelle aktiviert / deaktiviert daraufhin das jeweilige Altsystem über das Profinet/-bus/-IO-Modul der Kassette.
  • In der einfachsten Form ist die Schnittstelle ein betriebliches Overlay-System zu den bisher parallel und unabhängig voneinander fest eingebauten Altsystemen, welches nun die Einbauflexibiltät ermöglicht. Sobald die Schnittstelle ein Altsystem aktiviert hat, bedient der Triebfahrzeugführer dieses wie gewohnt. Die Schnittstelle 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 die Schnittstelle und überlässt dem EVC die Transitionen. Die Funktionalität der Schnittstelle steht dann auch dem EVC zur Verfügung.
  • Die Funktionalität der Schnittstelle kann stand-alone auf einer SIL4-HW realisiert werden oder als Applikation zusammen mit einem EVC auf einer gemeinsamen HW laufen.
  • Vorzugsweise ist die Schnittstelle 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 einer Schnittstelle 5 verbunden, welche das von einem Triebfahrzeugführer 6 oder durch externe Streckeneinrichtungen 7 ausgewählte Zugsicherungssystem 4 auf Zulässigkeit überprüft. Dazu enthält die Schnittstelle 5 ein Register, welches die den nationalen Gegebenheiten entsprechenden Konfigurationen zwischen Schienenfahrzeug 1 und Zugsicherungssystem 4 beinhaltet. Dieses Register kann auch Bestandteil des fahrzeugtypspezifischen Speichers 3 sein, so dass die Schnittstelle 5 nur noch Vergleichsfunktionen ausführt und keiner Projektierung mehr bedarf. Die Schnittstelle 5 wird dadurch universell, d. h. für jeden Fahrzeugtyp und jede Konfiguration zwischen Schienenfahrzeug und
  • Zugsicherungssystem - auch bei deren Änderungen - einsetzbar.

Claims (4)

  1. Schienenfahrzeug (1) mit mindestens einem Zugsicherungssystem (4),
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnittstelle zur Prüfung einer Zulassung der Konfiguration zwischen Schienenfahrzeug und Zugsicherungssystem vorgesehen ist.
  2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle zur Aktivierung des Zugsicherungssystems (4) in Abhängigkeit von Streckeninformationen ausgebildet ist.
  3. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    einen von der Schnittstelle 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 von der Schnittstelle 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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