EP2874857A2 - Betrieb eines schienenfahrzeugs mittels etcs-einrichtung - Google Patents

Betrieb eines schienenfahrzeugs mittels etcs-einrichtung

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EP2874857A2
EP2874857A2 EP13762763.4A EP13762763A EP2874857A2 EP 2874857 A2 EP2874857 A2 EP 2874857A2 EP 13762763 A EP13762763 A EP 13762763A EP 2874857 A2 EP2874857 A2 EP 2874857A2
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EP
European Patent Office
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etcs
primary
rail vehicle
computer
secondary computer
Prior art date
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EP13762763.4A
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Markus Dymek
Carsten HASSELKUSS
Udo RABENECK
Christian Wilke
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication date
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Publication of EP2874857B1 publication Critical patent/EP2874857B1/de
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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
    • B61L15/0063—Multiple on-board control systems, e.g. "2 out of 3"-systems
    • 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
    • B61L15/0018—Communication with or on the vehicle or train
    • B61L15/0027—Radio-based, e.g. using GSM-R
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/20—Trackside control of safe travel of vehicle or train, e.g. braking curve calculation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/30—Trackside multiple control systems, e.g. switch-over between different systems
    • B61L27/33—Backup systems, e.g. switching when failures occur
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/20—Trackside control of safe travel of vehicle or train, e.g. braking curve calculation
    • B61L2027/202—Trackside control of safe travel of vehicle or train, e.g. braking curve calculation using European Train Control System [ETCS]

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a rail vehicle by means of ETCS device
  • the European Train Control System (short ETCS) is a component of a unified European
  • the technical component of this digital railway technology is the GSM-R railway mobile communications system. ETCS is intended to address the large number of individual, individualized countries
  • ETCS Detach train control systems. ETCS takes over several functions. It oversees the
  • the ETCS onboard unit which evaluates the received data
  • ETCS vehicle device (also referred to as ETCS device) essentially consists of ETCS computers (also referred to as "EVC", European Vital Computer),
  • balise reader including Euroradio
  • brake access including Euroradio
  • ETCS modes are also defined.
  • the modes describe the states in which the EVC can be located. An overview can be found e.g. at http: // de. wikipedia.org / wiki / ETCS.
  • the object of the invention is to avoid the above-mentioned disadvantages and, in particular, even in the event of a failure of an ETCS hardware, a possible
  • the calculator is a
  • Processing component a computer, a graphics processing unit, a graphics processing unit, a graphics processing unit, a graphics processing unit, a graphics processing unit, a graphics processing unit, a graphics processing unit, a graphics processing unit, a graphics processing unit, a graphics processing unit, a graphics processing unit, a graphics processing unit, a graphics processing unit, a graphics processing unit, a graphics processing unit, a graphics processing unit, a graphics processing unit, a graphics processing circuitry
  • the computer itself can also be redundant or distributed.
  • the computer is in particular an on-board computer of a car of the rail vehicle.
  • the computer is also referred to here as an example as an EVC or ETCS computer or may be part of such.
  • the primary computer or primary ETCS device is normally used to operate the rail vehicle. If the error occurs, then a - possibly restricted - train protection function can still be guaranteed by means of the then activated secondary computer (or at least part of the secondary ETCS device). This has the advantage that the train command at Failure of a component of the primary ETCS device can still be continued automatically at least in some cases of error.
  • the rail vehicle also referred to as "train”
  • the car may be a traction vehicle, a travel car, a freight car or a combination of such compartments or functions.
  • the traction unit has a driver's cab (also referred to as an operator station) and can be designed with or without drive.
  • the traction vehicle may in particular be a locomotive.
  • the ETCS device is preferably in a car of the
  • the rail vehicle can have a plurality of secondary ETCS devices (each with a computer) and that, if appropriate, a (secondary) computer can be activated from these multiple secondary ETCS devices.
  • a development is that the error case includes at least one of the following options:
  • the secondary computer is put from a state "sleeping" in an active state.
  • the rail vehicle is braked, - At rest of the rail vehicle, the primary ETCS device at least partially, in particular up to a recording device and a
  • the secondary computer is activated and used to operate the rail vehicle in conjunction with the
  • the secondary computer is functional, takes over e.g. the secondary computer in conjunction with this cab display the function of vehicle security. It is also a development that the primary ETCS device is switched isolated and this isolation is signaled to the secondary computer, in particular via a bus system, a line or a radio link. As a result of this signaling, the secondary computer can be activated and used to operate the rail vehicle.
  • Computer is used to operate the rail vehicle by providing at least one of the following functionalities:
  • the secondary computer can use the full
  • the secondary computer for the operation of the rail vehicle uses a first Baiisenantenne at the top of the rail vehicle relative to the direction of travel. Also in this case, the secondary computer can provide the full security functionality of the rail vehicle
  • Baiisenantenne the rail vehicle for the operation of the rail vehicle uses.
  • the ETCS Level 2 mode the
  • composition of the rail vehicle as a fixed distance (offset).
  • this distance can be processed in the control of the rail vehicle by the second computer and a distance-adjusted distance to the ETCS line center be reported.
  • the second computer provides transparent processing of the data for the ETCS hub.
  • the primary ETCS device in the event of a failure of the primary ETCS device, the primary ETCS device is inactive switchable
  • Device for operating a rail vehicle which is set up such that - In case of failure of a primary ETCS device, the device receives a message to activate and can be activated after switching off the primary ETCS device and used to operate the rail vehicle.
  • the device may be the secondary ETCS device, in particular the secondary computer of this secondary ETCS device.
  • Computer program product that is directly loadable into a memory of a digital computer, comprising
  • Program code parts adapted to perform steps of the method described herein.
  • executable instructions e.g., in the form of program code
  • program code executable instructions
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a
  • FIG. 2 shows an example of switching between ETCS devices, in particular EVCs of the ETCS devices, using a flowchart.
  • ETCS calculator the function of
  • primary EVC and secondary EVC are chosen only as illustrative terms for the fact that one of the computers (the primary EVC) was previously active and is at least partially replaced by the other computer (the secondary EVC). Accordingly, the primary EVC is part of the primary ETCS device and the secondary EVC part of the secondary ETCS device.
  • ETCS devices are in one
  • JRU Juridical Recorder
  • DMI Driver Machine Interface
  • the secondary (“sleeping") EVC is signaled the isolation of the primary EVC (ETCS systems and thus their EVCs are electrically connected).
  • VMB Bus system
  • Profinet Profinet
  • CAN Bus system
  • the secondary EVC leaves the mode "sleeping" and takes over the safety functions of the rail vehicle.
  • the scope of these backup functions may vary, ranging e.g. from a simple one
  • Fig.l shows a schematic representation of a
  • Each of the ETCS devices 103 to 106 has, inter alia, a computer 108 to 111 (also referred to as EVC).
  • EVC computer 108 to 111
  • the rail vehicle 101 moves in the direction of travel 102, before the occurrence of the error case, the ETCS device 106 is active, the other ETCS devices 103 to 105 are inactive, eg in the state "asleep". If it comes to the error case in the ETCS device 106, this is at least partially inactive and it takes over, for example, the computer 110 of the ETCS device 105.
  • the computers 108 to 111 and the ETCS devices 103 to 106 are shown in FIG. 1 exemplarily via a bus 107
  • Track and rail vehicle are equipped for ETCS Level 2, the secondary EVC and the
  • Driver's cabs are connected via a bus.
  • the secondary EVC provides the same modes in ETCS Level 2 as the primary (formerly active) EVC and establishes a connection to the RBC via GSM-R. If there is access to the data of the Baiisen antenna at the top of the rail vehicle (via a separate and / or remote Baiisenkanal), then the security functions can be provided in full or maintained.
  • the data will be e.g. the local Baiisenantenne of the car, in which the secondary EVC is located,
  • the backup function is so
  • the top of the rail vehicle has the balise run over long before the local Baiisenantenne receives the data from the Beautyse.
  • the local Baiisenantenne receives the data from the Beautyse.
  • the track is equipped for ETCS Level 1, the secondary EVC and the cab display are connected by a bus.
  • Baiisenantenne at the top of the rail vehicle a significantly limited monitoring of the secondary EVC is provided. Thus, preferably only a predetermined maximum speed and a temporary speed limit are monitored.
  • the secondary EVC can be used as the source of the speed signal, regardless of the ETCS level.
  • the speed information from the secondary EVC on the cab display of the car that is the primary ETCS system is the speed information from the secondary EVC on the cab display of the car that is the primary ETCS system
  • a condensed representation of the information can be selected or it can be between
  • a GSM-R module is the primary ETCS device
  • the GSM-R module of the secondary ETCS device can be used, if necessary by means of the secondary EVC.
  • Fig. 2 illustrates an exemplary switching
  • ETCS facilities in particular EVCs of the ETCS facilities
  • ETCS facilities in particular EVCs of the ETCS facilities
  • a step 201 an error is detected in the primary ETCS device, the rail vehicle is decelerated to a standstill in a step 202.
  • the primary ETCS device is at least partially disabled (e.g., disabled, isolated), and in step 204, the previously dormant EVC of the secondary ETCS device is activated.
  • the rail vehicle is operated by means of the secondary EVC.
  • Such an operation may e.g. Depending on the ETCS level, the train protection functionality may vary. Due to the autonomous design of the primary and secondary ETCS facilities, reliability can therefore be guaranteed
  • One advantage is that the availability of technical train protection by ETCS in trains with multiple ETCS facilities is significantly increased, thereby reducing the relapse to a backup based on operational regulations with personnel responsibility, which increases the safety of the overall system.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

Es wird vorgeschlagen, eine in einem Schienenfahrzeug mitlaufende aber für den Betrieb nicht genutzte sekundäre ETCS-Einrichtung zumindest teilweise zu nutzen, falls ein Fehler in der primären ETCS-Einrichtung auftritt. In diesem Fall übernimmt ein sekundärer EVC die Rolle des primären EVC und in einer Vielzahl von Anwendungsfällen zumindest einige Zugsicherungsfunktionen. Dies hat den Vorteil, dass die Zugsicherung bei Ausfall einer Komponente der primären ETCS-Einrichtung zumindest in einigen Fehlerfällen noch automatisiert fortgesetzt werden kann.

Description

Beschreibung
Betrieb eines Schienenfahrzeugs mittels ETCS-Einrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines
Schienenfahrzeugs mittels einer sekundären ETCS-Einrichtung im Fehlerfall der primären ETCS-Einrichtung. Auch werden dementsprechend ein Schienenfahrzeug sowie eine Vorrichtung vorgeschlagen .
Das European Train Control System (kurz ETCS) ist eine Komponente eines einheitlichen europäischen
Eisenbahnverkehrsleitsystems, das unter dem
Buchstabenkürzel ERTMS entwickelt wurde. Die zweite
technische Komponente dieser digitalen Bahntechnologie ist das Bahn-Mobilfunksystem GSM-R. ETCS soll die Vielzahl der in den einzelnen Ländern eingesetzten individuellen
Zugsicherungssysteme ablösen. ETCS übernimmt mehrere Funktionen. Es überwacht die
örtliche Höchstgeschwindigkeit, die Höchstgeschwindigkeit des Zuges, die korrekte Fahrtstrecke des Zuges, die
Fahrtrichtung, die Eignung des Zuges für die Strecke und die Einhaltung besonderer Betriebsvorschriften.
Diese Informationen werden durch die Bausteine des ETCS verarbeitet :
- streckenseitig die im Gleis verlegten Eurobaiisen oder Euroloops bei ETCS Level 1, sowie bei ETCS Level 2 und 3 die mit dem Stellwerk verbundene
ETCS-Streckenzentrale (RBC, Radio Block Centre) ,
- fahrzeugseitig die ETCS-Onboard Unit (OBU) , die die empfangenen Daten auswertet, dem
Triebfahrzeugführer anzeigt und den Zug im
Gefahrenfall automatisch vor einem Gefahrenpunkt zum Halten bringt. Die ETCS-Fahrzeugeinrichtung (auch bezeichnet als ETCS- Einrichtung) besteht im Wesentlichen aus ETCS-Rechner (auch bezeichnet als "EVC", European Vital Computer),
Führerstandsanzeige (DMI, Driver Machine Interface),
Wegmesseinrichtung, GSM-R-Übertragungseinrichtung
(einschließlich Euroradio), Balisenleser und Bremszugriff.
Neben den ETCS-Levels sind auch ETCS-Modi definiert. Die Modi beschreiben die Zustände, in denen sich der EVC befinden kann. Eine Übersicht findet sich z.B. unter http : //de . wikipedia .org/wiki/ETCS.
Die ETCS-Fahrzeugeinrichtung ist nicht vollständig
redundant aufgebaut. Damit führen Einzelausfälle in der EVC-Hardware sowie in angeschlossenen Komponenten, wie z.B. der Baiisenantenne, zu einem kompletten Systemausfall. Die ETCS-Fahrzeugeinrichtung wechselt in der Regel in den
Zustand "Systemfehler" ("system failure") und wird
infolgedessen isoliert. Sofern keine vollständige
redundante Ausrüstung fahrzeug- und streckenseitig
vorhanden ist, steht in diesem Fall kein funktionsfähiges System zur Fahrzeugsicherung mehr zur Verfügung.
Einerseits ist bekannt, Strecken und Schienenfahrzeuge mit redundanten Systemen auszustatten. So werden zusätzlich zu den ETCS-Einrichtungen zweite Zugsicherungsebenen
nationaler Systeme eingesetzt. Nationale
Zugsicherungssysteme sind auf den Fahrzeugen vorhanden und können bei Isolation des ETCS-Systems im herkömmlichen Modus als eigenständige Systeme ("stand alone" Systeme) betrieben werden.
Andererseits existieren betriebliche Regelungen zum Fahren ohne überwachendes Zugsicherungssystem, bei denen der
Betrieb in Personalverantwortung durchgeführt wird. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere auch bei einem Ausfall einer ETCS-Hardware eine möglichst
weitgehende automatisierte Unterstützung zur Zugsicherung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind
insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs,
- das eine primäre ETCS-Einrichtung mit einem
primären Rechner und eine sekundäre ETCS- Einrichtung mit einem sekundären Rechner aufweist,
- bei dem in einem Fehlerfall der primären ETCS- Einrichtung von dem primären Rechner auf den sekundären Rechner umgeschaltet wird,
- bei dem der sekundäre Rechner zum Betrieb des
Schienenfahrzeugs eingesetzt wird.
Bei dem Rechner handelt es sich um eine
Verarbeitungskomponente, einen Computer, einen
MikroController oder eine Vielzahl dieser Elemente. Der Rechner selbst kann auch redundant oder verteilt ausgeführt sein. Der Rechner ist insbesondere ein On-board Rechner eines Wagens des Schienenfahrzeugs. Der Rechner wird hier beispielhaft auch als EVC oder ETCS-Rechner bezeichnet bzw. kann Teil eines solchen sein.
Der primäre Rechner bzw. die primäre ETCS-Einrichtung werden im Normalfall zum Betrieb des Schienenfahrzeugs verwendet. Tritt der Fehlerfall auf, so kann eine - ggf. eingeschränkte - Zugsicherungsfunktion noch mittels des dann aktivierten sekundären Rechners (bzw. zumindest eines Teils der sekundären ETCS-Einrichtung) gewährleistet werden. Dies hat den Vorteil, dass die Zugsicherung bei Ausfall einer Komponente der primären ETCS-Einrichtung zumindest in einigen Fehlerfällen noch automatisiert fortgesetzt werden kann. Hierbei sei angemerkt, dass das Schienenfahrzeug (auch bezeichnet als "Zug") mindestens einen Wagen aufweist, wobei der Wagen ein Triebfahrzeug, ein Reisewagen, ein Güterwagen oder eine Kombination aus derartigen Abteilen oder Funktionen sein kann. Das Triebfahrzeug weist eine Führerkabine (auch bezeichnet als Bedienplatz) auf und kann mit oder ohne Antrieb ausgeführt sein. Das Triebfahrzeug kann insbesondere eine Lokomotive sein. Die ETCS- Einrichtung ist vorzugsweise in einem Wagen des
Schienenfahrzeugs angeordnet.
Weiterhin sei angemerkt, dass das Schienenfahrzeug mehrere sekundäre ETCS-Einrichtungen (mit je einem Rechner) aufweisen kann und dass ggf. ein (sekundärer) Rechner aus diesen mehreren sekundären ETCS-Einrichtungen aktiviert werden kann.
Eine Weiterbildung ist es, dass der Fehlerfall mindestens eine der folgenden Möglichkeiten umfasst:
- einen Ausfall einer Komponente der primären ETCS- Einrichtung;
- eine Fehlermeldung betreffend die primäre ETCS- Einrichtung .
Eine andere Weiterbildung ist es, dass
- in dem Fehlerfall die primäre ETCS-Einrichtung
isoliert geschaltet wird,
- der sekundäre Rechner von einem Zustand "schlafend" in einen aktiven Zustand versetzt wird.
Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass
- in dem Fehlerfall das Schienenfahrzeug abgebremst wird, - im Stillstand des Schienenfahrzeugs die primäre ETCS-Einrichtung zumindest teilweise, insbesondere bis auf ein Aufzeichnungsgerät und eine
Führerstandsanzeige, mittels ETCS-Isolierschalter isoliert geschaltet und eine ETCS Level 2
Verbindung zu einer ETCS-Streckenzentrale
unterbrochen wird,
- der sekundäre Rechner aktiviert und zum Betrieb des Schienenfahrzeugs in Verbindung mit der
Führerstandsanzeige der primären ETCS-Einrichtung eingesetzt wird.
Sofern die Führerstandsanzeige in dem Wagen des
Schienenfahrzeugs mit der primären ETCS-Einrichtung nicht Ursache des Systemfehlers war und weiterhin
funktionstüchtig ist, übernimmt z.B. der sekundäre Rechner in Verbindung mit dieser Führerstandsanzeige die Funktion der Fahrzeugsicherung. Auch ist es eine Weiterbildung, dass die primäre ETCS- Einrichtung isoliert geschaltet wird und diese Isolation dem sekundären Rechner signalisiert wird, insbesondere über ein Bussystem, eine Leitung oder eine Funkverbindung. Infolge dieser Signalisierung kann der sekundäre Rechner aktiviert und zum Betrieb des Schienenfahrzeugs eingesetzt werden .
Ferner ist es eine Weiterbildung, dass der sekundäre
Rechner zum Betrieb des Schienenfahrzeugs eingesetzt wird, indem er mindestens eine der folgenden Funktionalitäten bereitstellt :
- eine Überwachung der höchsten zulässigen
Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs,
- eine Überwachung der höchsten zulässigen
Geschwindigkeit der Strecke, insbesondere basierend auf externen Vorgaben. Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass für den Fall, dass die Strecke und das Schienenfahrzeug für ETCS Level 2 ausgerüstet sind, der sekundäre Rechner die
gleichen Modi in ETCS Level 2 zur Verfügung stellt wie der Rechner der isolierten primären ETCS-Einrichtung und kommuniziert mit der ETCS-Streckenzentrale anhand der Funkübertragungseinrichtung, insbesondere der GSM-R- Funkübertragungseinrichtung .
Hierbei kann der sekundäre Rechner die volle
Sicherungsfunktionalität des Schienenfahrzeugs
gewährleisten . Eine Ausgestaltung ist es, dass der sekundäre Rechner für den Betrieb des Schienenfahrzeugs eine erste Baiisenantenne an der Spitze des Schienenfahrzeugs bezogen auf dessen Fahrtrichtung nutzt. Auch in diesem Fall kann der sekundäre Rechner die volle Sicherungsfunktionalität des Schienenfahrzeugs
gewährleisten .
Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass der sekundäre Rechner, falls die Baiisenantenne an der Spitze des Schienenfahrzeugs nicht nutzbar ist, eine andere
Baiisenantenne des Schienenfahrzeugs für den Betrieb des Schienenfahrzeugs nutzt. Beispielsweise kann in dem ETCS Level 2 Modus die
Entfernung von der verwendeten Baiisenantenne zu der Spitze des Schienenfahrzeugs (diese ist aufgrund der
Zusammensetzung des Schienenfahrzeugs bekannt) als ein fester Abstand (Offset) berücksichtigt werden. So kann dieser Abstand bei der Steuerung des Schienenfahrzeugs von dem zweiten Rechner verarbeitet werden und eine um den Abstand bereinigte Entfernung an die ETCS-Streckenzentrale gemeldet werden. Insofern liefert der zweite Rechner eine transparente Aufbereitung der Daten für die ETCS-Strecken- zentrale . Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass der sekundäre
Rechner insbesondere in einem Modus ETCS Level 1 eine reduzierte Sicherungsfunktionalität für den Betrieb des Schienenfahrzeugs bereitstellt.
Die reduzierte Sicherungsfunktionalität erfordert
insbesondere eine Kontrolle des Betriebs durch den
Triebwagenführer. Beispielsweise kann bei reduzierter
Sicherungsfunktionalität eine Geschwindigkeitsüberwachung (der maximalen Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs und/oder der temporären Geschwindigkeitseinschränkung) bereitgestellt werden, die Verantwortung der Kontrolle der Geschwindigkeit liegt in diesem Fall beim Triebwagenführer.
Die Ausführungen betreffend das Verfahren gelten für die anderen Anspruchskategorien entsprechend.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Schienenfahrzeug
- mit einer primären ETCS-Einrichtung aufweisend
einen primären Rechner,
- mit einer sekundären ETCS-Einrichtung aufweisend einen sekundären Rechner,
- wobei in einem Fehlerfall der primären ETCS- Einrichtung die primäre ETCS-Einrichtung inaktiv schaltbar ist,
- wobei in dem Fehlerfall der sekundäre Rechner
aktivierbar ist und für den Betrieb des
Schienenfahrzeugs einsetzbar ist. Die obige Aufgabe wird zudem gelöst mittels einer
Vorrichtung zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs, die derart eingerichtet ist, dass - in einem Fehlerfall einer primären ETCS-Einrichtung die Vorrichtung eine Nachricht zur Aktivierung erhält und nach dem Abschalten der primären ETCS- Einrichtung aktivierbar und zum Betrieb des Schienenfahrzeugs einsetzbar ist.
Bei der Vorrichtung kann es sich um die sekundäre ETCS- Einrichtung, insbesondere um den sekundären Rechner dieser sekundären ETCS-Einrichtung handeln.
Die hier vorgestellte Lösung umfasst ferner ein
Computerprogrammprodukt, das direkt in einen Speicher eines digitalen Computers ladbar ist, umfassend
Programmcodeteile, die dazu geeignet sind, Schritte des hier beschriebenen Verfahrens durchzuführen.
Weiterhin wird das oben genannte Problem gelöst mittels eines computerlesbaren Speichermediums, z.B. eines
beliebigen Speichers, umfassend von einem Computer
ausführbare Anweisungen (z.B. in Form von Programmcode), die dazu geeignet sind, dass der Computer Schritte des hier beschriebenen Verfahrens durchführt.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese
erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen
Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Es zeigen Fig.l eine schematische Darstellung eines
Schienenfahrzeugs mit einer Vielzahl von Wagen, von denen ein Teil der Wagen ETCS-Einrichtungen mit EVCs aufweisen;
Fig.2 ein beispielhaftes Umschalten zwischen ETCS- Einrichtungen, insbesondere EVCs der ETCS- Einrichtungen, anhand eines Flussdiagramms.
Bei Schienenfahrzeugen mit mehreren ETCS- Fahrzeugeinrichtungen, die elektrisch verbunden sind, übernimmt ein sekundärer EVC, der bis dahin im Modus
"schlafend" ("sleeping") war, nach bzw. bei Isolation des führenden aktiven EVC (d.h. des primären EVC, auch
bezeichnet als ETCS-Rechner) die Funktion der
Fahrzeugsicherung .
Hierbei sei angemerkt, dass primärer EVC und sekundärer EVC nur als beispielhaft veranschaulichende Begriffe dafür gewählt sind, dass einer der Rechner (der primäre EVC) zuvor aktiv war und zumindest teilweise durch den anderen Rechner (den sekundären EVC) ersetzt wird. Entsprechend ist der primäre EVC Teil der primären ETCS-Einrichtung und der sekundäre EVC Teil der sekundären ETCS-Einrichtung.
Vorzugsweise sind mehrere ETCS-Einrichtungen in einem
Schienenfahrzeug vorgesehen, beispielsweise in
unterschiedlichen Wagen des Schienenfahrzeugs.
Damit kann zumindest ein Teil der automatisierten
Zugsicherung, insbesondere der ETCS-Funktionalität , aufrechterhalten werden.
Abhängig von der Fahrzeug- und Streckenauslegung werden Sicherungsfunktionen in unterschiedlichem Umfang
aufrechterhalten . Tritt ein Fehler in der primären ETCS-Einrichtung auf, der einen Wechsel in einen Modus "Systemfehler" bedingt, so wird das Schienenfahrzeug beispielsweise abgebremst und im Stillstand wird diese defekte primäre ETCS-Einrichtung mittels ETCS-Isolationsschalter isoliert. Dadurch werden alle mit der ETCS-Einrichtung verbundenen
Sicherungsfunktionen deaktiviert. Eine in ETCS Level 2 vorhandene Verbindung zum RBC wird unterbrochen. Die
Komponenten Aufzeichnungsgerät (Juridical Recorder, JRU) und Führerstandsanzeige (Driver Machine Interface, DMI) sind vorzugsweise von einer solchen Isolation nicht
betroffen .
Sofern die Führerstandsanzeige in dem Wagen des
Schienenfahrzeugs mit der primären ETCS-Einrichtung nicht Ursache des Systemfehlers war und weiterhin
funktionstüchtig ist, übernimmt z.B. der sekundäre EVC nach einem Moduswechsel in Verbindung mit dieser
Führerstandsanzeige die Funktion der Fahrzeugsicherung.
Dem sekundären ("schlafenden") EVC wird die Isolation des primären EVC signalisiert (ETCS-Systeme und somit ihre EVCs sind elektrisch verbunden) . Je nach Aufbau des
Schienenfahrzeugs wird diese Signalisierung über ein
Bussystem (MVB, Profinet, CAN) , eine Leitung oder eine Funkverbindung realisiert. Der sekundäre EVC verlässt den Modus "schlafend" und übernimmt Sicherungsfunktionen des Schienenfahrzeugs. Der Umfang dieser Sicherungsfunktionen kann variieren und reicht z.B. von einer einfachen
Maximalgeschwindigkeitsüberwachung bis zu einer vollen Zugüberwachung ("füll supervision" ) .
Fig.l zeigt eine schematische Darstellung eines
Schienenfahrzeugs 101 mit einer Vielzahl von Wagen, von denen ein Teil der Wagen eine ETCS-Einrichtung 103 bis 106 aufweisen. Jede der ETCS-Einrichtungen 103 bis 106 weist u.a. einen Rechner 108 bis 111 (auch bezeichnet als EVC) auf. Das Schienenfahrzeug 101 bewegt sich in Fahrtrichtung 102, vor Eintritt des Fehlerfalls ist die ETCS-Einrichtung 106 aktiv, die anderen ETCS-Einrichtungen 103 bis 105 sind inaktiv, z.B. in dem Zustand "schlafend". Kommt es zu dem Fehlerfall in der ETCS-Einrichtung 106, so wird diese zumindest teilweise inaktiv geschaltet und es übernimmt beispielsweise der Rechner 110 der ETCS-Einrichtung 105. Die Rechner 108 bis 111 bzw. die ETCS-Einrichtungen 103 bis 106 sind in Fig.l beispielhaft über einen Bus 107
verbunden .
Vorteilhaft können die folgenden Szenarien unterschieden werden :
Szenario 1 :
Strecke und Schienenfahrzeug sind für ETCS Level 2 ausgerüstet, der sekundäre EVC und die
Führerstandsanzeige sind über einen Bus miteinander verbunden .
Der sekundäre EVC stellt gleiche Modi in ETCS Level 2 zur Verfügung wie der primäre (vormals aktive) EVC und baut eine Verbindung zum RBC über GSM-R auf. Besteht Zugriff auf die Daten der Baiisenantenne an der Spitze des Schienenfahrzeugs (über einen separaten und/oder abgesetzten Baiisenkanal), so können die Sicherungsfunktionen im vollen Umfang bereitgestellt bzw. aufrechterhalten werden.
Besteht hingegen kein Zugriff auf diese Daten, werden die Daten z.B. der lokalen Baiisenantenne desjenigen Wagens, in dem der sekundäre EVC verortet ist,
verwendet. Die Sicherungsfunktion ist damit
eingeschränkt, weil die Daten zu spät (nicht an der
Spitze des Fahrzeugs) abgegriffen werden. Mit anderen Worten hat die Spitze des Schienenfahrzeugs die Balise längst überfahren bevor die lokale Baiisenantenne die Daten von der Balise erhält. Hierbei werden z.B.
Grenzbaiisen zu spät erkannt, was zu einer verzögerten Reaktion führt.
Szenario 2 :
Die Strecke ist für ETCS Level 1 ausgerüstet, der sekundäre EVC und die Führerstandsanzeige sind über einen Bus miteinander verbunden.
Besteht Zugriff auf die Daten der Baiisenantenne an der Fahrzeugspitze, werden die gleichen Modi wie im primären EVC bereitgestellt.
Besteht hingegen kein Zugriff auf die Daten der
Baiisenantenne an der Spitze des Schienenfahrzeugs, wird eine deutlich eingeschränkte Überwachung von dem sekundären EVC bereitgestellt. So wird vorzugsweise lediglich eine vorgegebene maximale Geschwindigkeit und eine temporäre Geschwindigkeitseinschränkung überwacht .
Da Daten von der Strecke nicht an der Spitze des Schienenfahrzeugs abgegriffen werden, erfolgt eine Reaktion ggf. zu spät; die Zugsicherungsfunktion ist entsprechend eingeschränkt.
(c) Szenario 3:
Der sekundäre EVC kann unabhängig von dem ETCS Level als Quelle für das Geschwindigkeitssignal genutzt werden. Insofern kann die Geschwindigkeitsinformation von dem sekundären EVC auf der Führerstandsanzeige desjenigen Wagens, der das primäre ETCS-System
aufweist, angezeigt werden. Falls eine Anzeigekomponente in der Führerstandsanzeige des Wagens mit dem primären ETCS-System ausfällt kann die verbleibende Anzeige genutzt werden, die notwendigen
Informationen für einen sicheren Zugbetrieb anzuzeigen. Vorzugsweise kann hierfür eine verdichtete Darstellung der Information gewählt werden oder es kann zwischen
unterschiedlichen Ansichten umgeschaltet werden.
Falls ein GSM-R Modul der primären ETCS-Einrichtung
ausfällt, kann das GSM-R Modul der sekundären ETCS- Einrichtung, ggf. mittels des sekundären EVC, genutzt werden .
Fig.2 veranschaulicht ein beispielhaftes Umschalten
zwischen ETCS-Einrichtungen, insbesondere EVCs der ETCS- Einrichtungen, anhand eines Flussdiagramms.
In einem Schritt 201 wird ein Fehler in der primären ETCS- Einrichtung festgestellt, das Schienenfahrzeug wird in einem Schritt 202 bis zum Stillstand abgebremst. In einem Schritt 203 wird die primäre ETCS-Einrichtung zumindest teilweise inaktiv geschaltet (z.B. abgeschaltet, isoliert) und in einem Schritt 204 wird der zuvor schlafende EVC der sekundären ETCS-Einrichtung aktiviert. In einem Schritt 205 wird das Schienenfahrzeug mittels des sekundären EVC betrieben. Ein solcher Betrieb kann z.B. je nach ETCS Level in unterschiedlichem Umfang der Zugsicherungsfunktionalität erfolgen . Durch die autonome Auslegung der primären und sekundären ETCS-Einrichtungen kann somit die Ausfallsicherheit
reduziert werden.
Somit ermöglicht es die vorgestellte Lösung, dass eine in Schienenfahrzeuge eingebundene ETCS-Einrichtung, die bisher nur rein passiv im Modus "schlafend" ("sleeping")
mitgeführt wird, jetzt Sicherungsfunktionen bei Ausfall der primären ETCS-Einrichtung (oder eines Teils davon) bereitstellt und somit als redundantes System mit voller oder reduzierter Sicherungsfunktion fungiert.
Ein Vorteil liegt darin, dass die Verfügbarkeit der technischen Zugsicherung durch ETCS in Zügen mit mehreren ETCS-Einrichtungen deutlich erhöht wird und dadurch der Rückfall auf eine Sicherung auf Basis betrieblicher Regelungen mit Personalverantwortung reduziert wird, was die Sicherheit des Gesamtsystems erhöht.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das mindestens eine gezeigte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugs zeichenliste
101 Schienenfahrzeug
102 Fahrtrichtung
103-106 ETCS- (Fahrzeug-) Einrichtung
107 elektrische Verbindung der ETCS-Einrichtungen bzw. EVCs, z.B. in Form eines Bussystems
108-111 EVC (Rechner der ETCS-Einrichtung) 201-205 Schritte eines Verfahrens zur Nutzung einer
sekundären ETCS-Einrichtung bzw. eines Rechners der sekundären ETCS-Einrichtung

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs (101),
- das eine primäre ETCS-Einrichtung (106) mit einem primären Rechner (111) und eine sekundäre ETCS- Einrichtung (105) mit einem sekundären Rechner (110) aufweist,
- bei dem in einem Fehlerfall der primären ETCS- Einrichtung (106) von dem primären Rechner (111) auf den sekundären Rechner (110) umgeschaltet wird (201, 204),
- bei dem der sekundäre Rechner (110) zum Betrieb des Schienenfahrzeugs (101) eingesetzt wird (205).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Fehlerfall mindestens eine der folgenden Möglichkeiten umfasst:
- einen Ausfall einer Komponente der primären ETCS- Einrichtung;
- eine Fehlermeldung betreffend die primäre ETCS- Einrichtung .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- bei dem in dem Fehlerfall die primäre ETCS- Einrichtung isoliert geschaltet wird (203) ,
- bei dem der sekundäre Rechner von einem Zustand
"schlafend" in einen aktiven Zustand versetzt wird (204) .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- bei dem in dem Fehlerfall das Schienenfahrzeug
abgebremst wird (202),
- bei dem im Stillstand des Schienenfahrzeugs die
primäre ETCS-Einrichtung zumindest teilweise, insbesondere bis auf ein Aufzeichnungsgerät und eine Führerstandsanzeige, mittels ETCS- Isolierschalter isoliert geschaltet und eine ETCS Level 2 Verbindung zu einer ETCS-Streckenzentrale unterbrochen wird (203) ,
- bei dem der sekundäre Rechner aktiviert und zum
Betrieb des Schienenfahrzeugs in Verbindung mit der Führerstandsanzeige der primären ETCS-Einrichtung eingesetzt wird (204, 205) .
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei dem die primäre ETCS-Einrichtung isoliert geschaltet wird und diese Isolation dem sekundären Rechner
signalisiert wird, insbesondere über ein Bussystem, eine Leitung oder eine Funkverbindung (107) .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der sekundäre Rechner zum Betrieb des
Schienenfahrzeugs eingesetzt wird, indem er mindestens eine der folgenden Funktionalitäten bereitstellt:
- eine Überwachung der höchsten zulässigen
Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs,
- eine Überwachung der höchsten zulässigen
Geschwindigkeit der Strecke, insbesondere basierend auf externen Vorgaben.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem für den Fall, dass die Strecke und das
Schienenfahrzeug für ETCS Level 2 ausgerüstet sind, der sekundäre Rechner die gleichen Modi in ETCS Level 2 zur Verfügung stellt wie der Rechner der isolierten primären ETCS-Einrichtung und mit der ETCS- Streckenzentrale kommuniziert anhand der
Funkübertragungseinrichtung, insbesondere der GSM-R- Funkübertragungseinrichtung .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der sekundäre Rechner für den Betrieb des
Schienenfahrzeugs eine erste Baiisenantenne an der Spitze des Schienenfahrzeugs bezogen auf dessen
Fahrtrichtung nutzt.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der sekundäre Rechner, falls die Baiisenantenne an der Spitze des Schienenfahrzeugs nicht nutzbar ist, eine andere Baiisenantenne des Schienenfahrzeugs für den Betrieb des Schienenfahrzeugs nutzt.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der sekundäre Rechner, insbesondere in einem Modus ETCS Level 1, eine reduzierte Sicherungsfunktionalität für den Betrieb des Schienenfahrzeugs bereitstellt.
Schienenfahrzeug (101)
- mit einer primären ETCS-Einrichtung (106)
aufweisend einen primären Rechner (111),
- mit einer sekundären ETCS-Einrichtung (105)
aufweisend einen sekundären Rechner (110),
- wobei in einem Fehlerfall (201) der primären ETCS- Einrichtung die primäre ETCS-Einrichtung inaktiv schaltbar ist (203) ,
- wobei in dem Fehlerfall der sekundäre Rechner
aktivierbar ist und für den Betrieb des
Schienenfahrzeugs einsetzbar ist (204, 205).
Vorrichtung (110, 105) zum Betrieb eines
Schienenfahrzeugs (101), die derart eingerichtet ist, dass
- in einem Fehlerfall einer primären ETCS-Einrichtung die Vorrichtung eine Nachricht zur Aktivierung erhält und nach dem Abschalten der primären ETCS- Einrichtung aktivierbar ist und zum Betrieb des Schienenfahrzeugs einsetzbar ist (201, 203, 204, 205) .
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