EP3049305B1 - Bedienanordnung für den führerraum eines schienenfahrzeugs - Google Patents

Bedienanordnung für den führerraum eines schienenfahrzeugs Download PDF

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EP3049305B1
EP3049305B1 EP14808568.1A EP14808568A EP3049305B1 EP 3049305 B1 EP3049305 B1 EP 3049305B1 EP 14808568 A EP14808568 A EP 14808568A EP 3049305 B1 EP3049305 B1 EP 3049305B1
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unit
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Andreas Ackermann
Markus Hollfelder
Andreas Horn
Uwe RASTOFER
Thomas TRÖGER
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Siemens AG
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B61C17/12—Control gear; Arrangements for controlling locomotives from remote points in the train or when operating in multiple units

Definitions

  • the invention relates to an operating arrangement for the driver's compartment of a rail vehicle with a plurality of display and control units.
  • An operating arrangement with the features defined in the preamble of claim 1 is known from DE-A1-197 43 306 known.
  • the invention has for its object to provide a control arrangement that allows high flexibility with little effort, for example in the redundancy of display and control units or in the integration of additional functional units.
  • an operating arrangement according to claim 1 is proposed.
  • a significant advantage of the operating arrangement according to the invention is that it can be produced inexpensively, because similar display and control units can be used, resulting in a cost-reducing piece-rate effect.
  • the user has the advantage that only display and control units of a type must be kept for exchange purposes.
  • the availability of the control arrangement is increased because the similar display and control units can replace each other (redundancy).
  • the state unit decides which data is displayed on the available display and control units.
  • the calculation units are designed such that they each image data to image parts for display on the display and control Generate units, and the state unit is designed in terms of their configuration logic such that from the image data to the image parts each produce a complete display on the display and control units.
  • the state unit decides dynamically which image data are displayed on which display and operating units
  • the display and operating units with the calculation units exchange at least image data and operator actions.
  • a further calculation unit is provided which in one of the connection of a calculation unit corresponding manner with the display and control units, the state unit and the function Units of the rail vehicle is connected. This achieves a redundant configuration of the operating arrangement in an important area.
  • the state unit can also be configured redundantly, if this is necessary due to the safety rating of the operating arrangement.
  • the availability of the operating arrangement can also be increased by the use of redundant network components.
  • this can be achieved by using redundant Ethernet switches.
  • the operating arrangement according to the invention has the advantage of integrating additional calculation units which are connected on the one hand to the data network and on the other hand to an additional functional unit for the rail vehicle. In this way, retrofitting or supplementing the operating arrangement can be made easily without requiring changes to the existing calculation units and display and operating units.
  • Another advantage of the operating arrangement according to the invention is the possibility of the function of the calculation unit directly to integrate into the functional unit, resulting in a reduction in hardware costs.
  • an operating arrangement BA has a data network which is designed as an Ethernet network EN.
  • display and control units AE1 to AE6 Connected to the Ethernet network EN are display and control units AE1 to AE6, which are functionally identical and therefore interchangeable.
  • Each display and control unit AE1 to AE6 has a programmable computer (not shown), each with a display, input medium in the form of a touch screen or buttons and an Ethernet interface.
  • the operating software of the display and control units AE1 to AE6 is permanently stored and does not change during operation with the control arrangement BA.
  • the operating software is not specific and independent of the functional units of the rail vehicle.
  • a calculation unit BE1 Connected to the Ethernet network EN is also a calculation unit BE1, which represents a programmable computer (not shown) with an Ethernet interface; a display and input medium does not have the calculation unit BE1.
  • the calculation unit BE1 is also connected via a bus B to functional units FE1 to FE3 of the rail vehicle.
  • the calculation unit BE1 accordingly contains corresponding function-specific operating and application software. It can also store variable payload data on integrated mass storage devices.
  • the illustrated control arrangement BA further includes a further calculation unit BE2, which is for obtaining a redundant Embodiment is used and therefore executed as the one calculation unit BE1 and arranged in the control arrangement BA and circuitry is linked.
  • the additional calculation unit BE3 is structured as the calculation units BE1 and BE2, but differs in terms of the supplementary functional unit FE4 in their operating and application software.
  • the Essential for the operation of the illustrated operating arrangement BA is a state unit ZE, which is connected to the Ethernet network EN.
  • the state unit ZE represents a logical unit which is formed by a programmable computer (not shown) with an Ethernet interface, but without a display and input medium.
  • the state unit ZE contains a specific configuration logic dependent on the respective equipment of the rail vehicle, which regulates the interaction of the display and control units AE1 to AE6 with the calculation units BE1 to BE4.
  • the state unit ZE determines the respective state and configures the display on the basis of an algorithmic method as a function of the respective state of the functional units of the rail vehicle and the availability of the display and control units AE1 to AE6 and the calculation units BE1 to BE4 and control units AE1 to AE6 and the calculation units BE1 to BE4, respectively, by transmitting configuration data.
  • This configuration data receives the respective display and control unit AE1 to AE6;
  • the respective display and control unit AE1 to AE6 receives image data from the computing units BE1 to BE4 and combines them based on the received configuration data to form a graphical display.
  • the image data are generated on the basis of the configuration data sent by the state unit ZE from the respective calculation unit BE1 to BE4 and sent to the respective currently responsible display and control unit AE1 to AE6.
  • the image data are preferably assigned in each case to image parts of the display.
  • the communication between the display and control units AE1 to AE6 and the calculation units BE1 to BE4 is carried out by means of a communication protocol, wherein the transmission of the image data from the calculation units BE1 to BE4 with a compression method depending on the respective Requirements for update cycle, security classification and respective load of the Ethernet network EN is made.
  • the allocation of necessary resources for individual connections is configured by the state unit ZE.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Description

  • Bedienanordnung für den Führerraum eines Schienenfahrzeugs Die Erfindung betrifft eine Bedienanordnung für den Führerraum eines Schienenfahrzeugs mit mehreren Anzeige- und Bedien-Einheiten. Eine Bedienanordnung mit den im Oberbegriff von Anspruch 1 definierten Merkmalen ist aus der DE-A1-197 43 306 bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bedienanordnung anzugeben, die bei geringem Aufwand eine hohe Flexibilität ermöglicht, beispielsweise bei der Redundanz von Anzeige-und Bedien-Einheiten oder bei der Integration zusätzlicher Funktions-Einheiten.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Bedienanordnung nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Bedienanordnung besteht darin, dass sie kostengünstig herstellbar ist, weil gleichartige Anzeige- und Bedien-Einheiten verwendet werden können, was zu einem kostensenkenden Stückzahleffekt führt. Benutzerseitig ergibt sich der Vorteil, dass nur Anzeige- und Bedien-Einheiten eines Typs zu Austauschzwecken vorgehalten werden müssen.
  • Darüber hinaus wird die Verfügbarkeit der Bedienanordnung erhöht, weil sich die gleichartigen Anzeige- und Bedien-Einheiten gegenseitig ersetzen können (Redundanz). Anhand der verfügbaren Anzeige- und Bedien-Einheiten sowie der mindestens einen Berechnungs-Einheit und dem Zustand des Schienenfahrzeuges entscheidet die Zustands-Einheit, welche Daten auf den verfügbaren Anzeige- und Bedien-Einheiten angezeigt werden.
  • Um die Anzeigen auf den Anzeige- und Bedien-Einheiten besonders gut mit vergleichsweise geringem Aufwand den jeweiligen unterschiedlichen Betriebszuständen des Schienenfahrzeugs entsprechend erzeugen zu können, sind die Berechnungs-Einheiten derart ausgebildet, dass sie jeweils Bilddaten zu Bildteilen für Anzeigen auf den Anzeige- und Bedien-Einheiten erzeugen, und die Zustands-Einheit ist hinsichtlich ihrer Konfigurationslogik derart ausgebildet, dass aus den Bilddaten zu den Bildteilen jeweils eine vollständige Anzeige auf den Anzeige- und Bedien-Einheiten entsteht. Auf den Anzeige-und Bedien-Einheiten werden also die Bilddaten aus unterschiedlichen Berechnungs-Einheiten zu einem Gesamtbild zusammengesetzt. Abhängig vom jeweils gültigen Zustand der Bedienanordnung entscheidet die Zustands-Einheit dynamisch, welche Bilddaten auf welchen Anzeige- und Bedien-Einheiten angezeigt werden
  • Es wird aus Kostengründen als vorteilhaft erachtet, wenn die Anzeige- und Bedien-Einheiten, die Berechnungs-Einheiten und die Zustands-Einheit über standardisierte Schnittstellen mit dem Daten-Netzwerk verbunden sind. Als Daten-Netzwerk kommen verschiedene Netzwerke in Frage; vorteilhaft erscheint es, als Daten-Netzwerk ein Ethernet-Netzwerk einzusetzen, weil dieses in der Datenverarbeitung bewährt und eingeführt ist.
  • Über das Daten-Netzwerk tauschen die Anzeige- und Bedien-Einheiten mit den Berechnungs-Einheiten mindestens Bilddaten und Bedienhandlungen aus.
  • Zu einer besonders zuverlässigen Arbeitsweise trägt es bei, wenn bei der erfindungsgemäßen Bedienanordnung eine weitere Berechnungs-Einheit vorgesehen ist, die in einer der Anschaltung der einen Berechnungs-Einheit entsprechenden Weise mit den Anzeige- und Bedien-Einheiten, der Zustands-Einheit und den Funktions-Einheiten des Schienenfahrzeugs verbunden ist. Damit ist eine redundante Ausgestaltung der Bedienanordnung in einem wichtigen Bereich erzielt.
  • Zur Erhöhung der Verfügbarkeit kann die Zustands-Einheit auch redundant ausgebildet sein, wenn dies aufgrund der Sicherheitseinstufung der Bedienanordnung erforderlich ist.
  • Die Verfügbarkeit der Bedienanordnung kann darüber hinaus durch den Einsatz redundanter Netzwerkkomponenten erhöht werden. Im Falle eines Ethernet-Netzwerkes kann dies durch den Einsatz redundanter Ethernet-Switches erreicht werden.
  • Desweiteren bietet die erfindungsgemäße Bedienanordnung den Vorteil, zusätzliche Berechnungs-Einheiten zu integrieren, die einerseits mit dem Daten-Netz und andererseits mit einer zusätzlichen Funktions-Einheit für das Schienenfahrzeug verbunden sind. Auf diese Weise kann einfach eine Nachrüstung oder Ergänzung der Bedienanordnung vorgenommen werden, ohne dass Änderungen an den bestehenden Berechnungs-Einheiten sowie Anzeige- und Bedien-Einheiten notwendig werden.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Bedienanordnung ist die Möglichkeit, die Funktion der Berechnungs-Einheit direkt in die Funktions-Einheit zu integrieren, womit eine Senkung der Hardware-Kosten erzielt wird.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in der Figur in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bedienanordnung gezeigt.
  • Wie die Figur erkennen lässt, weist eine Bedienanordnung BA ein Daten-Netzwerk auf, das als Ethernet-Netzwerk EN ausgebildet ist. Mit dem Ethernet-Netzwerk EN sind Anzeige- und Bedien-Einheiten AE1 bis AE6 verbunden, die funktional identisch und daher austauschbar sind. Jede Anzeige- und Bedien-Einheit AE1 bis AE6 weist einen programmierbaren Rechner auf (nicht dargestellt) mit jeweils einem Display, Eingabemedium in Form eines Touchscreen oder Tasten und einer Ethernet-Schnittstelle. Die Betriebssoftware der Anzeige- und Bedien-Einheiten AE1 bis AE6 wird dauerhaft gespeichert und ändert sich während des Betriebs mit der Bedienanordnung BA nicht. Außerdem ist die Betriebssoftware nicht spezifisch und unabhängig von den Funktions-Einheiten des Schienenfahrzeugs. Es erfolgt auch keine Speicherung von Nutzdaten oder Konfigurationsdaten seitens der Anzeige- und Bedien-Einheiten AE1 bis AE6. Dadurch ist eine einfache Austauschbarkeit der Anzeige-und Bedien-Einheiten AE1 bis AE6 untereinander erreicht.
  • An das Ethernet-Netzwerk EN ist ferner eine Berechnungs-Einheit BE1 angeschlossen, die einen programmierbaren Rechner (nicht gezeigt) mit einer Ethernet-Schnittstelle darstellt; ein Display und Eingabemedium besitzt die Berechnungs-Einheit BE1 nicht. Die Berechnungs-Einheit BE1 ist außerdem über einen Bus B mit Funktions-Einheiten FE1 bis FE3 des Schienenfahrzeugs verbunden. Die Berechnungs-Einheit BE1 enthält demzufolge entsprechende funktionsspezifische Betriebs- und Applikationssoftware. Sie kann auch veränderliche Nutzdaten auf integrierten Massenspeichern speichern.
  • Die dargestellte Bedienanordnung BA enthält ferner eine weitere Berechnungs-Einheit BE2, die zur Gewinnung einer redundanten Ausführungsform dient und demzufolge wie die eine Berechnungs-Einheit BE1 ausgeführt und in der Bedienanordnung BA angeordnet und schaltungstechnisch verknüpft ist.
  • Mit dem Ethernet-Netzwerk EN ist auch eine zusätzliche Berechnungs-Einheit BE3 verbunden, mittels der eine ergänzende Funktions-Einheit FE4 für das Schienenfahrzeug in die Bedienanordnung eingebunden wird. Die zusätzliche Berechnungs-Einheit BE3 ist so aufgebaut wie die Berechnungs-Einheiten BE1 und BE2, unterscheidet sich jedoch im Hinblick auf die ergänzende Funktions-Einheit FE4 in ihrer Betriebs- und Applikationssoftware.
  • Ferner ist gemäß der Figur an das Ethernet-Netzwerk EN eine ergänzende Funktions-Einheit FE5 mit bereits integrierter Berechnungs-Einheit BE4 angeschlossen.
  • Wesentlich für die Funktionsweise der dargestellten Bedienanordnung BA ist eine Zustands-Einheit ZE, die an das Ethernet-Netzwerk EN angeschlossen ist. Die Zustands-Einheit ZE stellt eine logische Einheit dar, die von einem programmierbaren Rechner (nicht gezeigt) mit Ethernet-Schnittstelle, jedoch ohne Display und Eingabemedium gebildet wird.
  • Die Zustands-Einheit ZE enthält eine spezifische, von der jeweiligen Ausrüstung des Schienenfahrzeugs abhängige Konfigurationslogik, die das Zusammenwirken der Anzeige- und Bedien-Einheiten AE1 bis AE6 mit den Berechnungs-Einheiten BE1 bis BE4 regelt.
  • Die Zustands-Einheit ZE bestimmt anhand eines algorithmischen Verfahrens in Abhängigkeit von dem jeweiligen Zustand der Funktions-Einheiten des Schienenfahrzeugs und der Verfügbarkeit der Anzeige- und Bedien-Einheiten AE1 bis AE6 und der Berechnungs-Einheiten BE1 bis BE4 den jeweiligen Zustand und konfiguriert die Anzeige- und Bedien-Einheiten AE1 bis AE6 und die Berechnungs-Einheiten BE1 bis BE4 entsprechend durch Aussenden von Konfigurationsdaten.
  • Diese Konfigurationsdaten empfängt die jeweilige Anzeige- und Bedien-Einheit AE1 bis AE6; außerdem empfängt die jeweilige Anzeige- und Bedien-Einheit AE1 bis AE6 Bilddaten von den Berechnungs-Einheiten BE1 bis BE4 und kombiniert diese anhand der empfangenen Konfigurationsdaten zur Bildung einer grafischen Anzeige. Die Bilddaten werden anhand der von der Zustands-Einheit ZE ausgesendeten Konfigurationsdaten von der jeweiligen Berechnungs-Einheit BE1 bis BE4 erzeugt und an die jeweils aktuell zuständige Anzeige- und Bedien-Einheit AE1 bis AE6 gesendet. Dabei sind die Bilddaten bevorzugt jeweils Bildteilen der Anzeige zugeordnet.
  • Die Kommunikation zwischen den Anzeige- und Bedien-Einheiten AE1 bis AE6 und den Berechnungs-Einheiten BE1 bis BE4 erfolgt mittels eines Kommunikations-Protokolls, wobei die Übertragung der Bilddaten von den Berechnungs-Einheiten BE1 bis BE4 aus mit einem Kompressionsverfahren in Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen hinsichtlich Aktualisierungszyklus, Sicherheitseinstufung und jeweiliger Belastung des Ethernet-Netzwerks EN erfolgt. Dabei wird die Zuteilung von nötigen Ressourcen für einzelne Verbindungen von der Zustands-Einheit ZE konfiguriert.
  • Mittels des Kommunikations-Protokolls werden zu den Berechnungs-Einheiten BE1 bis BE4 auch Eingaben übertragen, die an den Anzeige- und Bedien-Einheiten AE1 bis AE6 vorgenommen worden sind.

Claims (7)

  1. Bedienanordnung (BA) für den Führerraum eines Schienenfahrzeugs mit mehreren Anzeige- und Bedien-Einheiten (AE1 bis AE6), wobei
    • mindestens eine Berechnungs-Einheit (BEI bis BE4) vorgesehen ist, welche Prozessdaten von Funktions-Einheiten (FE1 bis FE5) des Schienenfahrzeugs in Bilddaten umwandelt und Bedienhandlungs-Daten aufgrund von an den Anzeige- und Bedien-Einheiten (AE1 bis AE6) vorgenommenen Bedienhandlungen verarbeitet, und
    • wobei die Anzeige- und Bedien-Einheiten (AE1 bis AE6) mit den Berechnungs-Einheiten (BEI bis BE4) über ein Daten-Netzwerk (EN) mittels eines Netzwerkprotokolls zur Übertragung der Bilddaten und der Bedienhandlungs-Daten in Verbindung stehen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Anzeige- und Bedien-Einheiten (AE1 bis AE6) derart ausgebildet sind, dass sie funktional identisch und austauschbar sind, und
    • eine Zustands-Einheit (ZE) mit dem Daten-Netzwerk (EN)verbunden ist, die mittels einer schienenfahrzeugspezifischen Konfigurationslogik der möglichen Kombinationen der Anzeige- und Bedien-Einheiten (AE1 bis AE6) und der mindestens einen Berechnungs-Einheit (BEI bis BE4) in Abhängigkeit vom jeweiligen Zustand des Schienenfahrzeugs den jeweils gültigen Zustand der Bedienanordnung (BA) bestimmt.
  2. Bedienanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    • die Berechnungs-Einheiten (BEI bis BE4) derart ausgebildet sind, dass sie jeweils Bilddaten zu Bildteilen für Anzeigen auf den Anzeige- und Bedien-Einheiten (AE1 bis AE6) erzeugen, und
    • die Zustands-Einheit (ZE) hinsichtlich ihrer Konfigurationslogik derart ausgebildet ist, dass aus den Bilddaten zu den Bildteilen jeweils eine vollständige Anzeige auf den Anzeige- und Bedien-Einheiten (AE1 bis AE6) entsteht.
  3. Bedienanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    • die Anzeige- und Bedien-Einheiten (AE1 bis AE6), die Berechnungs-Einheiten (BEI bis BE3) und die Zusatz-Einheit (ZE) über standardisierte Schnittstellen mit dem Daten-Netzwerk (EN) verbunden sind.
  4. Bedienanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    • das Daten-Netzwerk ein Ethernet-Netzwerk (EN) ist.
  5. Bedienanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    • die Zustands-Einheit (ZE) redundant ausgebildet ist.
  6. Bedienanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    • die Funktion zumindest einer Berechnungs-Einheit (BE4) in eine Funktions-Einheit (FE5) integriert ist.
  7. Bedienanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    • zusätzliche Berechnungs-Einheiten (BE3) vorgesehen sind, die einerseits mit dem Daten-Netz (EN) und andererseits mit einer zusätzlichen Funktions-Einheit (FE4) für das Schienenfahrzeug verbunden sind.
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