EP2983961B1 - Verfahren zum ein- und ausschalten eines zuges sowie strecken- und zugeinrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum ein- und ausschalten eines zuges sowie strecken- und zugeinrichtung zur durchführung des verfahrens Download PDF

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EP2983961B1
EP2983961B1 EP14720939.9A EP14720939A EP2983961B1 EP 2983961 B1 EP2983961 B1 EP 2983961B1 EP 14720939 A EP14720939 A EP 14720939A EP 2983961 B1 EP2983961 B1 EP 2983961B1
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EP
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train
control device
train control
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switching
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Malte Hammerl
Jacob Johannes KOHLRUSS
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Siemens Mobility GmbH
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Siemens AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance
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    • 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 switching on and off of a train in a parking position, wherein a track and towing device for carrying out the method.
  • Trains are usually not operated 24 hours a day.
  • the train is parked in a parking area assigned to the track infrastructure.
  • Modern train control devices for example, with ETCS - European Train Control System - components, require exact position data not only driving, but also parked trains. So far, however, it is not possible to determine whether the standstill of the train assumed in this operating state was actually maintained when the train control unit was switched off. If trains are completely switched off at the end of service at parking positions, the exact safety-related traction position is lost.
  • the safety-related position of the train is not known and the initialization of the train position can only be determined by slowly passing over at least two location reference points, for example balises. Only then can the train be put into service from a train safety point of view.
  • At least the train control unit must remain active. The disadvantage is above all the required considerable energy consumption. To save energy, all unnecessary consumers, such as lights and air conditioning, are turned off in the train by the train control when stopping. Only the train control must remain active. This is a power consumption of about 200 W. up to 400 W, depending on the configuration.
  • the invention has for its object to provide an automatic method and a suitable for carrying out this method track and towing device for energy-efficient, staff-independent switching on and off of a train in a parking position. According to the method, the task for automatic switching on and off of a train is achieved by the features of the claim.
  • a track and towing device is provided according to claim 4, wherein the train control unit of the train is connected to at least one track reader and a fixed data memory, wherein in the parking position on the track reader and the train control unit in a track-side placemark stored position data in the fixed data memory can be copied and wherein the train control unit is deactivated and activated. Due to the parking position, in which the distance reading device of the train is positioned exactly vis a vis the stretchy local mark, the tracking information is also available during the powerless switching of the train - CMD / Cold Movement Detection. After the train is switched on again, it is immediately located, without the need for a balise crossing.
  • step E) position data of a second source are checked together with the position data of the placemark by means of a 2-out-of-2 principle. By checking the position data using two different sources, the train is most likely to be in the same position after being switched on as before it was switched off. The method is thus safe signaling.
  • a second data source for the position determination for example, an odometric method can be used.
  • step E) of claim 1 If the TAC-side verification of the three conditions mentioned in step E) of claim 1 has led to the result that at least one condition is false or there is an inconsistency, there is an error and the train controller transmits according to claim 3 a corresponding operating mode. for example, "delocalized" to the train monitoring system. The procedure is stopped until the error is corrected.
  • the figure shows a configuration for automatic driving in a parking area of a route infrastructure.
  • the configuration is shown after approaching a parking position of a train 1 in a storage area.
  • the train 1 is on a track 2 on a plaza 3 of the track 2.
  • a train monitoring system 4 is provided on the track side.
  • the train 1 is equipped for automatic train control with a train control unit 5, which is connected to a distance reading device 7 and a fixed data memory 8.
  • the train control unit 5 is connected to the train monitoring system 4 via a communication interface 10.
  • the train 1 is driven by the Switzerlandtown Scientific 5 to the position at which it is to be parked. This parking position is specified by the placemark 3, which transmits position data. The train 1 has reached its parking position when the distance reading device 7 is located directly above the placemark 3.
  • the train control unit 5 of the train 1 receives from the train monitoring system 4 a command that he should turn off. Condition for this is that the train 1 is above the corresponding placemark 3.
  • the train control unit 5 stores the position data received from the placemark 3 via the distance reading device 7 on the hard disk memory 8, which consumes no power.
  • the information is stored that the train 1 is in the operating mode "switch off without change of location".
  • the position data from a second source such as an odometry system of the train 1, together with the placemark information in a 2-by-2 - algorithm checked.
  • the train control unit 5 switches the train 1 off in a controlled manner and subsequently shuts itself down.
  • the train control unit 5 takes over the position data from the fixed data memory 8 and then discards the data on the fixed data memory 8.
  • the "delocalized" operating state is activated.
  • the train control unit 5 sends this state to the train monitoring system 4.
  • the train control unit 5 sends the current position data to the train monitoring system 4 and thus announces the operational readiness of the train 1.
  • the operational ready state of the train 1 is reached, that is, the train 1 is located, the fixed data memory 8 is in the Ausgansschreib, subsystems of the train 1 are booted and the train 1 is registered with the trackside train monitoring system 4 and can receive travel orders.
  • the method described enables the maintenance of signal-technically secure position information, while the train 1 is de-energized.
  • CMD - Cold Movement Detection - ensuring that the train 1 is after switching on in the same position as when switching off, an automatic switching on and off in a storage area without direct personnel expenditure is possible.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ein- und Ausschalten eines Zuges in einer Parkposition, wobei eine Strecken- und Zugeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
    Üblicherweise werden Züge nicht 24 Stunden am Tag durchgängig betrieben. Während einer Betriebspause wird der Zug in einem der Gleisinfrastruktur zugeordneten Abstellbereich abgestellt. Moderne Zugbeeinflussungseinrichtungen, beispielsweise mit ETCS - European Train Control System - Komponenten, benötigen genaue Positionsdaten nicht nur fahrender, sondern auch abgestellter Züge. Bisher ist es jedoch nicht möglich, festzustellen, ob bei ausgeschaltetem Zugsteuergerät der bei diesem Betriebszustand vorausgesetzte Stillstand des Zuges tatsächlich eingehalten wurde. Werden Züge zum Betriebsende an Parkpositionen komplett ausgeschaltet, geht die genaue sicherungstechnische Zugposition verloren. Nach dem Wiedereinschalten des Zuges ist die sicherungstechnische Position des Zuges nicht bekannt und die Initialisierung der Zugposition kann erst durch langsames Überfahren von mindestens zwei Ortsreferenzpunkten, zum Beispiel Balisen, ermittelt werden. Erst danach kann der Zug aus Zugsicherungs-Sicht in Betrieb genommen werden. Das bedeutet, dass automatische, fahrerlose Züge in Parkpositionen nicht komplett ausgeschaltet werden dürfen. Zumindest das Zugsteuergerät muss aktiv bleiben. Nachteilig ist vor allem der dazu erforderliche erhebliche Energiebedarf.
    Um Energie zu sparen, werden alle unnötigen Verbraucher, beispielsweise Licht und Klimaanlage, im Zug von der Zugsteuerung beim Abstellen ausgeschaltet. Nur die Zugsteuerung muss aktiv bleiben. Damit ist eine Leistungsaufnahme von ca. 200 W bis 400 W, abhängig von der Konfiguration, verbunden. Häufig ist es jedoch erforderlich, das Stromsystem, insbesondere den Fahrstrom, zum Beispiel für Wartungsarbeiten, in der Betriebspause, meistens in der Nacht zwischen 1:00 Uhr und 4:00 Uhr, abzuschalten. Dann muss Batteriestrom genutzt werden, um die Funktionalität des Zugsteuergerätes aufrechtzuerhalten. Die wesentlichen Funktionen, die Strom benötigen, sind die Positionsüberwachung beziehungsweise Ortung des Zuges sowie die Wiedereinschaltung der ausgeschalteten Komponenten. Fehlt eine sichere Positionsbestimmung beim Wiedereinschalten, kann der Zug nicht sofort fahrerlos in Betrieb genommen werden. Der Zug muss auf der Parkposition manuell eingeschaltet werden. Der automatische, fahrerlose Betrieb des Zuges ist erst nach vollständiger Positionsbestimmung z.B. mittels Überfahrt über zwei Balisen möglich.
  • Um den Totalausfall des Zugsteuergerätes zu verhindern und somit die Funktion der Positionsbestimmung nicht zu verlieren, muss die Zeit fehlender Stromzufuhr durch Batteriebetieb überbrückt werden. Damit bei den unterschiedlich langen Betriebspausen, in denen kein Stromsystem zur Verfügung steht, die Stromversorgung des Zugsteuergerätes gesichert ist, wird die Leistungsfähigkeit der Batterien sehr hoch dimensioniert. Diese aus Sicherheitsgründen überdimensionierten Batterien sind sehr groß und sehr schwer, so dass sie ein Hemmnis bezüglich energieeffizientem Fahren darstellen. Außerdem sind Batterien teuer in Anschaffung und Unterhalt.
  • Um die Zugsteuerung ohne Verlust der Positionsbestimmungsfunktion abschalten zu können, wurde in der DE 10 2010 061 878 A1 vorgeschlagen, die odometrisch ermittelte Position vor dem Abschalten des Zugsteuergerätes abzuspeichern und diese Position nach dem Wiedereinschalten als Initialisierungsposition zu verwenden. Notwendige sicherungstechnische Voraussetzung für die Verwendbarkeit der gespeicherten Zugposition ist, dass der Zug bei ausgeschalteter Zugsteuerung nicht bewegt wurde - CMD / Cold Movement Detection. Erfolgt dennoch eine Bewegung des Zuges, muss die Verwendung der ursprünglichen Position für Initialisierungszwecke durch Personal verhindert werden. Diese nicht technische Lösung ist in der Realität oft nicht umsetzbar. Außerdem benötigt auch die zur Positionsüberwachung vorgesehene Odometrieeinrichtung während der Phasen ausgeschalteter Zugsteuerung eine Stromversorgung und gegebenenfalls Batteriestrom.
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automatisches Verfahren und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Strecken- und Zugeinrichtung für energieeffizienteres, personalunabhängiges Ein- und Ausschalten eines Zuges in einer Parkposition anzugeben.
    Verfahrensgemäß wird die Aufgabe für automatisches Ein- und Ausschalten eines Zuges durch die Merkmale des Anspruches gelöst.
  • Zur Durchführung dieses Verfahrens ist gemäß Anspruch 4 eine Strecken- und Zugeinrichtung vorgesehen, bei der das Zugsteuergerät des Zuges mit mindestens einem Streckenlesegerät und einem Festdatenspeicher verbunden ist, wobei in der Parkposition über das Streckenlesegerät und das Zugsteuergerät in einer streckenseitigen Ortsmarke gespeicherte Positionsdaten in den Festdatenspeicher kopierbar sind und wobei das Zugsteuergerät deaktivierbar und aktivierbar ist.
    Durch die Parkposition, bei der das Streckenlesegerät des Zuges genau vis a vis der streckenseigen Ortsmarke positioniert wird, steht die Ortungsinformation auch während der Stromlosschaltung des Zuges zur Verfügung - CMD / Cold Movement Detection. Nach dem Wiedereinschalten des Zuges ist dieser sofort geortet, ohne dass eine Balisenüberfahrt dazu erforderlich wäre. Somit kann ein fahrerloser, automatischer Betrieb bereits im Zugabstellbereich ohne manuelle Eingriffe erfolgen. Die erforderlichen technischen Einrichtungen stehen häufig bereits zur Verfügung. Außerdem entfallen die für die Aufrechterhaltung der Ortung nach dem Stand der Technik erforderlichen Batterien. Letztlich wird der Energieverbrauch auf Null reduziert.
    Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des automatischen Verfahrens besteht gemäß Anspruch 2 darin, dass in Schritt E) Positionsdaten einer zweiten Quelle zusammen mit den Positionsdaten der Ortsmarke mittels eines 2-aus-2 - Prinzips überprüft werden. Durch die Überprüfung der Positionsdaten mittels zweier unterschiedlicher Quellen steht der Zug nach dem Einschalten mit größter Sicherheit an derselben Position, wie vor dem Ausschalten. Das Verfahren ist somit signaltechnisch sicher. Als zweite Datenquelle für die Positionsermittlung kann beispielsweise ein odometrisches Verfahren verwendet werden.
  • Falls die Zugsteuergerät-seitige Überprüfung der im Schritt E) von Anspruch 1 genannten drei Bedingungen zu dem Ergebnis geführt hat, dass mindestens eine Bedingung nicht zutrifft oder eine Inkonsistenz gegeben ist, liegt ein Fehler vor und das Zugsteuergerät überträgt gemäß Anspruch 3 einen entsprechenden Betriebsmodus, beispielsweise "delokalisiert", an das Zugüberwachungssystem. Der Verfahrensablauf wird damit gestoppt bis der Fehler behoben ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer figürlichen Darstellung näher erläutert.
  • Die Figur zeigt eine Konfiguration für automatisches Fahren in einem Abstellbereich einer Streckeninfrastruktur.
  • Die Konfiguration ist nach Anfahrt einer Parkposition eines Zuges 1 in einem Abstellbereich dargestellt. Der Zug 1 steht auf einem Gleis 2 über einer Ortsmarke 3 des Gleises 2. Zur Zugbeeinflussung ist streckenseitig ein Zugüberwachungssystem 4 vorgesehen. Der Zug 1 ist zur automatischen Zugsteuerung mit einem Zugsteuergerät 5 ausgestattet, das mit einem Streckenlesegerät 7 und einem Festdatenspeicher 8 verbunden ist. Das Zugsteuergerät 5 ist über eine Kommunikationsschnittstelle 10 mit dem Zugüberwachungssystem 4 verbunden.
  • Der Zug 1 wird durch das Zugsteuergerät 5 an die Position gefahren, an der er abgestellt werden soll. Diese Parkposition ist durch die Ortsmarke 3, die Positionsdaten sendet, vorgegeben. Der Zug 1 hat seine Parkposition erreicht, wenn sich das Streckenlesegerät 7 direkt über der Ortsmarke 3 befindet.
  • Um ein automatisches Ein- und Ausschalten des fahrerlosen Zuges 1 in dem Abstellbereich zu realisieren, wobei auch der Abstellbereich keinen Personalbedarf hat, ist folgendes Verfahren vorgesehen:
    • Schritt A)
  • Das Zugsteuergerät 5 des Zuges 1 empfängt vom Zugüberwachungssystem 4 ein Kommando, dass er sich ausschalten soll. Bedingung dafür ist, dass der Zug 1 über der entsprechenden Ortsmarke 3 steht.
    • Schritt B)
  • Das Zugsteuergerät 5 legt die von der Ortsmarke 3 über das Streckenlesegerät 7 empfangenen Positionsdaten auf dem Festplattenspeicher 8 ab, der keinen Strom verbraucht. Außerdem wird die Information gespeichert, dass sich der Zug 1 im Betriebsmodus "Ausschalten ohne Ortsveränderung" befindet. Um signaltechnische Sicherheit zu gewährleisten, werden die Positionsdaten von einer zweiten Quelle, beispielsweise einem Odometriesystem des Zuges 1 zusammen mit der Ortsmarkeninformationen in einem 2-von-2 - Algorithmus überprüft.
    • Schritt C)
  • Sind die Positionsdaten in dem Festdatenspeicher 8 abgelegt, schaltet das Zugsteuergerät 5 den Zug 1 kontrolliert aus und fährt sich anschließend selbst herunter.
    • Schritt D)
  • Zur Beendigung der Parkzeit in dem Abstellbereich werden der Zug und das Zugsteuergerät 5 eingeschaltet.
    • Schritt E)
  • Nach dem Einschalten des Zugsteuergerätes 5 überprüft dieses, ob folgende drei Bedingungen zutreffen und in sich konsistent sind:
    1. 1. Der Zug 1 befindet sich im Modus "Ausschalten ohne Ortsveränderung", welcher auf dem Festplattenspeicher 8 abgelegt ist.
    2. 2. Das Streckenlesegerät 7 des Zuges 1 empfängt von der Ortmarke Positionsdaten.
    3. 3. Auf dem Festdatenspeicher 8 befinden sich die in Schritt B) gespeicherten Positionsdaten, und diese stimmen mit den aktuellen, von der Ortsmarke gemäß Bedingung 2 empfangenen Positionsdaten überein.
    Schritt F)
  • Die drei Bedingungen treffen zu und sind in sich konsistent. Das Zugsteuergerät 5 übernimmt die Positionsdaten aus dem Festdatenspeicher 8 und verwirft anschließend die Daten auf dem Festdatenspeicher 8.
  • Falls nicht alle drei Bedingungen zutreffen und/oder nicht in sich konsistent sind, wird der Betriebszustand "delokalisiert" aktiviert. Das Zugsteuergerät 5 sendet diesen Zustand an das Zugüberwachungssystem 4.
  • Für den Normalfall, dass die drei Bedingungen zutreffen, sendet das Zugsteuergerät 5 die aktuellen Positionsdaten an das Zugüberwachungssystem 4 und gibt somit die Betriebsbereitschaft des Zuges 1 bekannt.
  • Der einsatzbereite Zustand des Zuges 1 ist erreicht, das heißt, der Zug 1 ist geortet, der Festdatenspeicher 8 ist im Ausganszustand, Subsysteme des Zuges 1 sind hochgefahren und der Zug 1 ist beim streckenseitigen Zugüberwachungssystem 4 angemeldet und kann Fahrtaufträge empfangen.
  • Das beschriebene Verfahren ermöglicht die Aufrechterhaltung einer signaltechnisch sicheren Positionsinformation, während der Zug 1 stromlos geschaltet ist. Durch diese als CMD - Cold Movement Detection - bezeichnete Sicherstellung, dass der Zug 1 sich nach dem Einschalten an der selben Position, wie beim Ausschalten befindet, ist ein automatisches Ein- und Ausschalten in einem Abstellbereich ohne unmittelbarem Personalaufwand möglich.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Ein- und Ausschalten eines Zuges (1) in einer Parkposition , wobei zugseitig ein Zugsteuergerät (5) und streckenseitig ein Zugüberwachungssystem (4) vorgesehen sind, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    A) Anfahren der Parkposition, in der ein mit dem Zugsteuergerät (5) verbundenes Streckenlesegerät (7) von einer streckenseitigen Ortsmarke (3) gesendete erste Positionsdaten empfängt,
    B) Zugsteuergerät-seitige Speicherung der ersten Positionsdaten und des Betriebsmodus "Ausschalten ohne Ortsveränderung" in einem Festdatenspeicher (8),
    C) Ausschalten des Zuges (1), Herunterfahren des Zugsteuergerätes (5) und Reduzieren eines Energieverbrauchs des Zugs auf Null,
    D) Einschalten des Zuges (1) inklusive des Zugsteuergerätes (5),
    E) Zugsteuergerät-seitige Überprüfung folgender Bedingungen:
    - erstens: der Betriebsmodus "Ausschalten ohne Ortsveränderung" ist auf dem Festdatenspeicher (8) gespeichert,
    - zweitens: das Streckenlesegerät (7) empfängt zweite Positionsdaten von der Ortsmarke (3) und
    - drittens: die zweiten Positionsdaten stimmen mit den auf dem Festdatenspeicher (8) gespeicherten ersten Positionsdaten überein,
    F) Bei Bejahung der Bedingungen gemäß Schritt E) Zugsteuergerät-seitige Übernahme der Positionsdaten zur Zuglokalisierung beim streckenseitigen Zugüberwachungssystems (4) und Verwerfung der Daten gemäß Schritt B) auf dem Festdatenspeicher (8).
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt E) Positionsdaten einer zweiten Quelle zusammen mit den Positionsdaten der Ortsmarke (3) mittels eines 2-aus-2 - Prinzips überprüft werden.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei Verneinung mindestens einer Bedingung gemäß Schritt E) eine Zugsteuergerät-seitige Übertragung eines Betriebsmodus "delokalisiert" an das Zugüberwachungssystem (4) erfolgt.
  4. Strecken- und Zugeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Zugsteuergerät (5) des Zuges (1) mit einem Streckenlesegerät (7) und einem Festdatenspeicher (8) verbunden ist, wobei in der Parkposition über das Streckenlesegerät (7) und das Zugsteuergerät (5) in einer streckenseitigen Ortsmarke (3) gespeicherte Positionsdaten in den Festdatenspeicher (8) kopierbar sind und wobei das Zugsteuergerät (5) deaktivierbar und aktivierbar ist.
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