EP3209535A1 - Establishing an ad hoc communication network, and priority-controlled data transmission in a rail vehicle - Google Patents

Establishing an ad hoc communication network, and priority-controlled data transmission in a rail vehicle

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Publication number
EP3209535A1
EP3209535A1 EP15804116.0A EP15804116A EP3209535A1 EP 3209535 A1 EP3209535 A1 EP 3209535A1 EP 15804116 A EP15804116 A EP 15804116A EP 3209535 A1 EP3209535 A1 EP 3209535A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
network
sensor units
rail vehicle
data
hoc network
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15804116.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Harald Fischer
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Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3209535A1 publication Critical patent/EP3209535A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0072—On-board train data handling
    • 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
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    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/06—Management of faults, events, alarms or notifications
    • H04L41/0686—Additional information in the notification, e.g. enhancement of specific meta-data
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
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    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/08—Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
    • H04L43/0852—Delays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
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    • B61L15/0018—Communication with or on the vehicle or train
    • B61L15/0036—Conductor-based, e.g. using CAN-Bus, train-line or optical fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • H04W84/22—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks with access to wired networks

Definitions

  • the invention relates to a method for a communication ⁇ construction and to a data transmission between sensor units in a rail vehicle.
  • Rail vehicles are usually equipped with sensor units for monitoring the operational safety and with sensor units for monitoring the general operation.
  • These sensor units are used to detect operational safety-related parameters, such as temperatures, vibrations or the like, or the detection of - only operationally relevant - operating parameters, such as the switching state of a switch, the operating ⁇ state of an aggregate or the like.
  • the measured variables and / or operating parameters detected by the sensor units are usually transmitted to one or more control units or the like as data, optionally processed and finally made available to the operating personnel on board the rail vehicle and / or a central traffic control center as information.
  • a connection of the sensor units to a bus, a network, a communication channel or the like is required.
  • the sensor units independently form an ad hoc network with a network topology for data transmission in a rail vehicle and configure and change the network topology in the course of data ⁇ transmission.
  • a sensor unit may be prepared for a detection of a physical ⁇ rule measured variable, such as a temperature, a force and / or a displacement or the like.
  • a sensor unit may be prepared for detecting an operating parameter of the rail vehicle, for example a switching state of a switch, an operating state of an aggregate, a fill level of a resource or the like.
  • at least some of the ⁇ sensor units each having a Kommunikati ⁇ onshim for forming an, in particular wireless, Kom ⁇ munikationskanals on to another one of the sensor units.
  • An ad hoc network in the sense of the invention can be understood to mean a communication network that is formed between at least two of the sensor units, preferably between a multiplicity of the sensor units.
  • the ad hoc network may have a meshed network topology, with the neighborhood relationships between the individual
  • Sensor units of the ad hoc network can be configured such that at least some of the sensor units are connected to more than one sensor unit via a respective communication ⁇ channel.
  • the ad hoc network may be formed independently by the sensor units by the Sen ⁇ sorritten determine their respective neighborhood relationships to the other sensor units by sending and / or receiving signals and a function of the transmitted and / or received signals and / or form a plurality of communication channels to an adjacent sensor unit and / or to a plurality of adjacent sensor units.
  • the ad-hoc network can be a setting of network Para ⁇ meters, a set-up, adapting, especially on time-varying conditions, the ad-hoc network ver ⁇ stood.
  • the rail cars may be equipped with a plurality of, in particular satisfacarti ⁇ gen, sensor units and that its connection or connections to one or to a network can be expensive.
  • the off ⁇ exchange of individual sensor units and / or the installation of additional sensor units can be connected to a not insignificant cabling and / or with a not insignificant manual setup effort.
  • Network with a static, ie temporally not readily changeable, network topology are insufficiently responding to the failure of individual sensor units, so it may possibly lead to data loss and thus to a deterioration of the reliability and / or the operating ⁇ run.
  • the invention enables a reduced copy ⁇ tion of the effort for cabling and / or the establishment of the network, because communication between the sensor units is wireless, the device can be done independently by the foregoing manner of transmitting and / or Emp ⁇ captures of signals , By forming a meshed, time-varying network topology, data can be avoided in the event of failure of a sensor unit by a suitable diversion of the data transmission or by a change in the network topology. In this way, a particularly high level of operational safety of the rail vehicle can be achieved.
  • the ad hoc network is formed between operational safety-relevant sensor units and only operationally relevant sensor units.
  • a reliability-relevant sensor unit may be a sensor unit which is prepared for a metrological detection of a measurement relevant to operational safety.
  • An operational safety measure a Tempe ⁇ temperature, a vibration, a force, a displacement or the like, in particular a vibration magnitude on a bogie of the rail vehicle, a temperature in the drive system of the rail vehicle, an overhead line voltage, a Achslagertemperatur, a working fluid temperature, the velocity of the rail vehicle or the ⁇ same.
  • a measured variable can then be relevant to operational safety if an operating action of the rail vehicle driver and / or a train control by a rail traffic control center is to be carried out when the permissible numerical value of this measured variable is exceeded or exceeded.
  • a merely operationally relevant sensor unit may be a Sen ⁇ sor that is prepared to a detection of a Radioparame ⁇ ters of the rail vehicle.
  • a Sen ⁇ sor that is prepared to a detection of a Radioparame ⁇ ters of the rail vehicle.
  • Such a Be ⁇ operating parameters, the switching state of a switch in the rail vehicle, a temperature in a passenger compartment of the rail vehicle may be a Sen ⁇ sor that is prepared to a detection of a Radioparame ⁇ ters of the rail vehicle.
  • Rail vehicle an outside temperature, an operating state of an aggregate of the rail vehicle or the like.
  • An operating parameter may then be operative only relevant when a ⁇ Be serving action is not necessarily a deviation of the operating parameter of a desirable state run for influencing the rail vehicle.
  • a purely istsrele ⁇ -relevant sensor unit for detecting measured quantities can be prepared, that of a mere information of passengers
  • Rail vehicle and / or the operator of the rail ⁇ vehicle can be determined.
  • a particularly closely meshed ad hoc network with a variety of neighborhood relationships between see the sensor units are formed.
  • Data transmission paths are achieved in the so closely meshed ad hoc network.
  • a particularly advantageous structured data transmission and / or a simply constructed network can be achieved when an ad hoc network feldsconcesrele ⁇ relevant data and only operationally relevant data is transferred via the.
  • This data relevant to operational safety can in particular be control data and / or sensor data.
  • These only operation-relevant data can be in particular seat reservation data, infotainment data and / or billing data.
  • Network can be saved effort, since the establishment of several single-purpose networks can be avoided.
  • data relevant to operational safety are routed via a network sub-topology, which is formed by only operation-relevant sensor units.
  • a network topology part in the sense of the invention a part of the entire ad-hoc network can be understood, which can be formed in particular by a subset of the sensor units from ⁇ .
  • this network sub-topology can be formed between two sensor-relevant sensor units.
  • the network sub-topology may include one, two, or more of the meshes of the entire ad hoc network.
  • Advantage ⁇ way legally be the operational safety-related data additionally routed via the formed by only operational sensor units network sub-topology. In this way, a redundant data transmission is achieved, whereby a further increased reliability level of the rail vehicle can be achieved.
  • an access point to a higher-level network is connected to the ad hoc network.
  • the access point may be a so-called wireless access point, a network terminal as an end connection to a fixed network ⁇ infrastructure or the like.
  • the parent network may be a wired network, such as a LAN network, an Ethernet network, a bus system, or the like.
  • the network topology is formed and / or configured as a function of a prioritization of the sensor units.
  • the sensor units may be prioritized by a breakdown into a number of categories.
  • a sensor unit which is prepared for detecting a reliability relevant measurement, have a high Priori ⁇ tion.
  • a sensor unit that is prepared for a determination of a purely operationally relevant parameter may have a comparatively lower prioritization.
  • the network topology can be such, depending on the prioritization
  • Afterbil ⁇ det that initially the sensor units with a highest priority, form a network topology part, following which the sensor units with a high prioritizing form a network sub-topology and finally form the sensor units with a medium prioritization another network sub-topology.
  • the further network topology can be formed in such a manner depending on the prioritization of the sensor units that first the sensor units with a highest prioritization, subsequently the sensor units with a high prioritization and finally the sensor units are integrated with a medium prioritization.
  • a Prozes ⁇ sorkapaztician, a storage capacity or the like - may be before ⁇ the network topology be configured such that sensor units are removed with a relatively low priority from the network topology.
  • the ad hoc network is designed as a so-called multhop-wireless network.
  • the data is transmitted from one sensor unit to a next sensor unit and / or via a series of further sensor units - the data initially not being routed via an intermediate infrastructure - and an access point to one derived from parent network.
  • This can be a runtime Data transmission to the access point depends on whether the data is routed to the access point via a short route between a few sensor units or a longer route between a plurality of sensor units.
  • the network topology is formed and / or configured as a function of a predetermined maximum transit time of a data transmission starting from one of the sensor units.
  • the predetermined maximum running time may be a duration of the data transmission ⁇ between a particular sensor unit and a driver's cab of the rail vehicle control center.
  • the maximum allowable running time is not more than 35 milliseconds.
  • a warning signal is routed via the ad hoc network if a predetermined maximum transit time of a data transmission starting from one of the sensor units is exceeded.
  • the warning signal may be passed to a cab control center of the slide ⁇ nenGermanes, to a railway control center, a signal box or the like.
  • a control action for influencing of the rail vehicle such as a reduction in the speed of the slide ⁇ nenGermanes by the rail vehicle driver and / or a Interlocking operator initiated.
  • a warning signal is routed via the at least partially formed ad hoc network if a predefined maximum time duration up to a complete formation of the ad hoc network is exceeded.
  • the ad hoc network can then be completely formed if all required sensor units are integrated into the network topology.
  • the predetermined maximum amount of time up to a complete formation of the ad hoc network may be from ⁇ dependent on the operating state of the rail vehicle.
  • the predetermined maximum period of time during commissioning of the rail vehicle is several seconds to several minutes.
  • this maximum time period may be only a few tenths of a second to several seconds. So can be registered with simple means, whether all necessary sensor units are connected to the network topology, thereby again Incr ⁇ tes level of operational reliability can be achieved.
  • the invention is directed to a rail vehicle having a communication network comprising a plurality of network nodes.
  • the communica ⁇ tion network is an ad hoc network
  • the network nodes are sensor units.
  • the sensor units are arranged in a bogie of the rail vehicle.
  • the sensor units are prepared to metrologically detect a vibration magnitude of the bogie and / or a journal bearing temperature. In this way, cabling effort for connecting the sensor units to a higher-level control unit and / or to a higher-level network can be avoided since the sensor units form a wireless network topology.
  • the ad hoc network is connected to an access point to a parent network.
  • the higher-level network can be a wired network, in particular a LAN network, an Ethernet network, a bus system or the like. In this way, a reliable connection of the sensor units of the bogie to a, in particular central, network infrastructure of the rail vehicle can be achieved with simple means.
  • the access point is arranged to form a übergeord ⁇ Neten network above a bogie of the rail vehicle ⁇ tool.
  • the access point is arranged such that a reliable wireless communi cation ⁇ connection of the sensor units can be achieved to the access point with an adequate signal strength to data transmission.
  • Figure 1 is a schematic representation of a rail vehicle with a communication network.
  • the communication network 4 is an ad hoc network 8 and the network nodes 6 are sensor units lOa-j, 12a-c, 14a-e, 16a-e.
  • the same features, but which can slightly differently ⁇ , for example in an amount or a numerical value in a dimension of a position and / or a function or the like are numeral with the same reference and or in an other strainsbuchsta ⁇ ben. If the reference number mentioned alone without reference letters, so all of the entspre ⁇ sponding features is addressed.
  • a plurality of wireless communication links that form an intermeshed network topology N is formed or is directed ⁇ . For reasons of simplified depictability, these aforementioned wireless communication links are not explicitly provided with reference numerals.
  • ad hoc network 8 shown does not of course have to be restricted to the traction vehicle 18, but can also be set up in rail vehicle carriages of the rail vehicle 2, not shown here.
  • the traction unit 18 has two bogies 20a, 20b.
  • the bogies 20 have wheelsets 22, wherein the drive ⁇ vehicle 18 via the wheelsets 22 on a track 24 is supported from ⁇ .
  • the sensor units 14a-e are arranged in the bogie 20a, the sensor units 16a-e in the bogie 20b of the traction vehicle 18 or of the rail vehicle 2.
  • the white ⁇ direct sensor units 12a-c and lOa-j are in the traction unit 18 or in the rail vehicle 2 locally distributed at various locations, for example in a passenger compartment of a traction system of aggregates on an installation technique or the like arranged.
  • the sensor units 12 and 10 can be used at arbitrary locations of the rail vehicle 2 for detecting measured variables and / or operating conditions. Be attached parameters.
  • the arranged in the bogies 20 sensor units 14 and 16 are prepared to detect vibration quantities of the wheelsets and / or a Achslagertemperatur metrologically.
  • the ad hoc network 8 is connected via a plurality of access points 26a, 26b, 26c, 26d, 26e and 26f to a higher-level tivgebun ⁇ denes network 28.
  • the wired network 28 is a bus system 30 which is connected to a driver control center 32.
  • the access points 26a, 26c, 26d and 26f are disposed in relative proximity to the bogies above the sensor units 14 and 16, respectively, so that reliable wireless connection of the sensor units 14 and 16 to the access points 26a, 26c, 26d and 26f with sufficient signal strength is reached.
  • the sensor units 14a-e and 16a-e are operationally relevant sensor units which are prepared for the metrological detection of operational safety relevant measured variables or data.
  • the sensor units 12a-c and 10a-j are only operationally relevant sensor units which are prepared for detecting operating parameters of the rail vehicle 2, for example an interior temperature, a seat occupancy or the like.
  • the network topology N of the ad hoc network 8 is subdivided into network sub-topologies Ni, N 2 , N 3 and N 4 .
  • the network part topology i is formed between the reliability ⁇ relevant sensor units 14a-e.
  • the network sharing topology N 2 is formed between the reliability-relevant sensor units 16a-e.
  • the network sub-topology N 3 is formed between the only operation-relevant sensor units 12 a, 12 b and 12 c.
  • the network sub-topology N 4 is between the only operationally relevant Sensor units 10a-j formed.
  • a net zwerkteiltopologie is formed both by reliability-related sensor units as well as only operationally relevant sensor units, ie by sensor units of different categories.
  • the sensor units 10, 12, 14 and 16 For a communication structure and for a data transmission between the sensor units 10, 12, 14 and 16 in the rail vehicle 2 or with the driver's cab 32, the sensor units 10, 12, 14 and 16 form the ad hoc network 8 with the Net zwerktopologie N independently, ie in particular while avoiding manual intervention by an operator from.
  • the network topology N or the network components Ni, N 2 , N 3 and N 4 are changed over time, in particular in the course of the data transmission and / or during the course of the communication setup.
  • the sensor units 10, 12, 14 and 16 In order to form the network topology N or to establish communication within the ad-hoc network 12 - after commissioning of the rail vehicle 2 and / or after loss of a communication connection - the sensor units 10, 12, 14 and 16 send search signals and / or receive them Search signals from neighboring sensor units.
  • the manner in which the network topology N or wireless communication channels are formed between the sensor units 10, 12, 14, and 16 may depend on a variety of criteria.
  • the Net zwerktopolo- energy N depending on prioritization Pi, P 2, P3 and P4 of the sensor units 14, 16 is formed 12 or 10 and / or configured, that is to changing Geradehei ⁇ th adapted, changed over time, set up, modified or the like. More precisely, first the wireless communication connection or the network component topology Ni is formed between the sensor units 14 with the priority Pi, which in the present case is the comparatively highest priority. Subsequently, the network sub-topology N2 is formed between the sensor units 16 with the next higher prioritization P2.
  • the Netzanneiltopologie N3 between the sensor units 12a, 12b and 12c with the next higher prioritization P3 and finally the network sub-topology N 4 between the sensor units lOa-j with the present ge ⁇ smallest prioritization P 4 is formed.
  • the prioritizations Pi, P2, P3 and P4 depend on whether the relevant sensor units detect operational safety-relevant measured variables or determine only operationally relevant operating parameters of the rail vehicle 2. However, a large number of further prioritizations are also possible on the basis of further criteria.
  • the data transmission between the sensor units 10, 12, 14 and 16 or from the sensor units to the driver control center 32 is effected by a multi-hop connection, in which the data from a sensor unit via one and / or several further sensor units to a the access points are passed ⁇ 26 in the parent network 28 to the cab control center 32nd A is Adjustab ⁇ loin duration of the data transmission from a transmitter sorritt to the cab control center 32 depends since ⁇ at substantially of a number of hops, that is, from the number of sensor units, over which the data are derived from.
  • the driver control center 32 has the driver control center 32 a memory unit 34 with a stored in this record 36 with respect to a predetermined maximum transit time t m .
  • the network topology N is formed and / or configured as a function of the predetermined maximum transit time t m for the driver's guidance center of a data transmission starting from one of the sensor units 10, 12, 14 and / or 16. In the present case, the network topology N is dependent on the
  • the sensor unit 16a In order to form the network topology N, for example after commissioning of the rail vehicle 2 or after loss of a communication connection of a single or several sensor units, the sensor unit 16a sends a search signal S.
  • the search signal S is received by the adjacent sensor units 10i, 16b and 16c.
  • the search signal S is 26e from the adjacent sensor unit via the LOI loj sensor unit and the access point in turn the wired network 28 and forwarded via the latter authorized to bring ⁇ rerstandleitstelle 32nd
  • the search signal S received by the sensor unit 16b is introduced via the access point 26d into the wired network 28 and via the latter to the driver's station
  • the duration of the search signal t is 2 .
  • the search signal S received by the sensor unit 16c is introduced into the wired network 28 via the sensor unit 16d and the access point 26f and forwarded by this to the driver control center 32.
  • the duration of the data transfer is t3.
  • the running times ti, t2 and t3 are compared with the permissible maxima ⁇ len transit time t m. If one of the transit times ti, t 2 and / or t3 exceeds the maximum transit time t m , the data transmission path on which the corresponding transit time is based is discarded for future data transmission starting from the sensor unit 16a. In the present case the data ⁇ transmission paths are discarded from the sensor unit 16a via the sensor units LOI and 16c.
  • the data transmission path which allows the ge ⁇ slightest term, herein, the delay time t 2, for future data transmissions from the sensor unit 16a preferably - here about the sensor unit 16b - is used.
  • the network topology N is accordingly trained and / or configured.
  • warning signal W on the ad-hoc network 8 more precisely, starting from the sensor unit 16a via the sensor unit ⁇ LOI, the sensor unit loj, the access point 26e passed over the wired network 28 to the cab control center ⁇ 32nd Depending on this warning signal W a corresponding operating action by the rail vehicle driver, for example, a reduction in the rail vehicle speed, can be made.
  • a record 38 is stored with respect to a maximum period of time z m until a complete formation of the ad hoc network 8.
  • the ad hoc network 8 can then be fully forms ⁇ if all necessary sensor units are involved in the network topology and their N data receivable from the cab control center. Is the maximum time for m exceeded until complete formation of the ad hoc network station 8, then a warning signal W is passed through the at least partially formed ⁇ ad-hoc network.
  • the reliability-relevant sensor units 14 and 16 respectively record reliability-relevant data D s , wherein in the present exemplary embodiment, for reasons of simplified representability, only the operational safety-related data D s detected by the sensor unit 14 b are shown schematically.
  • both reliability-relevant data D s and only operation-relevant data D b are transmitted.
  • the operational safety-related data D s are the one about the network topology part of Ni, which is formed between the ⁇ be operational safety relevant sensor units 14a-e is transmitted.
  • the operational safety ⁇ relevant data D s via the communication link will be- seen the sensor units 14b and 12a transmitted and thus introduced into the network part topology N3, which is formed of only operation ⁇ relevant sensor units 12a, 12b and 12c. In this way, a redundant data transmission of the operational safety relevant data D s and consequently achieved a high level of operational safety of the rail vehicle 2.

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Abstract

The invention relates to a method for establishing communication and for transmitting data between sensor units (10a-j, 12a-c, 14a-e, 16a-e) in a rail vehicle (2) and to a rail vehicle (2) comprising a communication network (4) which has multiple network nodes (6). An advantageous communication network (4) and/or an advantageous data transmission can be achieved if the sensor units (10a-j, 12a-c, 14a-e, 16a-e) independently form an ad hoc network (8) with a network topology (N) for transmitting data in the rail vehicle (2), configure said network, and change the network topology (N) over the course of the data transmission and/or if the communication network (4) is an ad hoc network (8) and the network nodes (6) are sensor units (10a-j, 12a-c, 14a-e, 16a-e).

Description

AUFBAU EINES AD-HOC-KOMMUNIKATIONSNETZWERKS UND PRIORITÄTSGESTEUERTE  CONSTRUCTION OF AN AD-HOC COMMUNICATION NETWORK AND PRIORITY-CONTROLLED
DATENÜBERTRAGUNG IN EINEM SCHIENENFAHRZEUG  DATA TRANSMISSION IN A RAIL VEHICLE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu einem Kommunikations¬ aufbau und zu einer Datenübertragung zwischen Sensoreinheiten in einem Schienenfahrzeug. The invention relates to a method for a communication ¬ construction and to a data transmission between sensor units in a rail vehicle.
Schienenfahrzeuge sind üblicherweise mit Sensoreinheiten zur Überwachung der Betriebssicherheit und mit Sensoreinheiten zur Überwachung des generellen Betriebsablaufs ausgerüstet. Rail vehicles are usually equipped with sensor units for monitoring the operational safety and with sensor units for monitoring the general operation.
Diese Sensoreinheiten dienen der Erfassung von betriebssicherheitsrelevanten Messgrößen, wie beispielsweise Temperaturen, Schwingungen oder dergleichen, bzw. der Erfassung von - lediglich betriebsrelevanten - Betriebsparametern, wie beispielsweise dem Schaltzustand eines Schalters, dem Betriebs¬ zustand eines Aggregats oder dergleichen. These sensor units are used to detect operational safety-related parameters, such as temperatures, vibrations or the like, or the detection of - only operationally relevant - operating parameters, such as the switching state of a switch, the operating ¬ state of an aggregate or the like.
Die von den Sensoreinheiten erfassten Messgrößen und/oder Betriebsparameter werden üblicherweise an eine oder an mehrere Steuereinheiten oder dergleichen als Daten übertragen, gegebenenfalls verarbeitet und letztlich dem Betriebspersonal an Bord des Schienenfahrzeuges und/oder einer zentralen Verkehrsleitstelle als Informationen zur Verfügung gestellt. The measured variables and / or operating parameters detected by the sensor units are usually transmitted to one or more control units or the like as data, optionally processed and finally made available to the operating personnel on board the rail vehicle and / or a central traffic control center as information.
Zum Zweck dieser Datenübertragung ist eine Anbindung der Sensoreinheiten an einen Bus, ein Netzwerk, einen Kommunikationskanal oder dergleichen erforderlich. For the purpose of this data transmission, a connection of the sensor units to a bus, a network, a communication channel or the like is required.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein vorteilhaftes Kommuni¬ kationsnetzwerk zwischen den Sensoreinheiten vorzuschlagen. It is an object of the invention to propose an advantageous communi cation ¬ network between the sensor units.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine vorteil¬ hafte Datenübertragung zwischen den Sensoreinheiten zu ermöglichen . Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem die Sensoreinheiten selbstständig ein Ad-hoc-Netzwerk mit einer Netzwerktopologie zur Datenübertragung in einem Schienenfahrzeug ausbilden und konfigurieren und die Netzwerktopologie im Laufe der Daten¬ übertragung verändern. In particular, it is an object of the invention to enable a beneficial ¬ exemplary data transmission between the sensor units. This object is achieved by a method of the type mentioned, in which the sensor units independently form an ad hoc network with a network topology for data transmission in a rail vehicle and configure and change the network topology in the course of data ¬ transmission.
Eine Sensoreinheit kann zu einer Erfassung einer physikali¬ schen Messgröße, wie beispielsweise einer Temperatur, einer Kraft und/oder einer Verschiebung oder dergleichen vorbereitet sein. Eine Sensoreinheit kann zu einer Erfassung eines Betriebsparameters des Schienenfahrzeuges, beispielsweise einem Schaltzustand eines Schalters, einem Betriebszustand eines Aggregates, einem Füllstand eines Betriebsmittels oder dergleichen vorbereitet sein. Vorteilhafterweise weisen zu¬ mindest einige der Sensoreinheiten jeweils eine Kommunikati¬ onseinheit zum Ausbilden eines, insbesondere drahtlosen, Kom¬ munikationskanals zu einer weiteren der Sensoreinheiten auf. Unter einem Ad-hoc-Netzwerk im Sinne der Erfindung kann ein Kommunikationsnetzwerk verstanden werden, dass zwischen zumindest zwei der Sensoreinheiten, vorzugsweise zwischen einer Vielzahl der Sensoreinheiten, ausgebildet ist. Das Ad-hoc- Netzwerk kann eine vermaschte Netzwerktopologie aufweisen, wobei die Nachbarschaftsbeziehungen zwischen den einzelnenA sensor unit may be prepared for a detection of a physical ¬ rule measured variable, such as a temperature, a force and / or a displacement or the like. A sensor unit may be prepared for detecting an operating parameter of the rail vehicle, for example a switching state of a switch, an operating state of an aggregate, a fill level of a resource or the like. Advantageously, at least some of the ¬ sensor units each having a Kommunikati ¬ onseinheit for forming an, in particular wireless, Kom ¬ munikationskanals on to another one of the sensor units. An ad hoc network in the sense of the invention can be understood to mean a communication network that is formed between at least two of the sensor units, preferably between a multiplicity of the sensor units. The ad hoc network may have a meshed network topology, with the neighborhood relationships between the individual
Sensoreinheiten des Ad-hoc-Netzwerks derart ausgestaltet sein können, dass zumindest einige der Sensoreinheiten mit mehr als einer Sensoreinheit über jeweils einen Kommunikations¬ kanal verbunden sind. Das Ad-hoc-Netzwerk kann durch die Sen- soreinheiten selbstständig ausgebildet werden, indem die Sen¬ soreinheiten ihre jeweiligen Nachbarschaftsbeziehungen zu weiteren Sensoreinheiten durch das Senden und/oder Empfangen von Signalen ermitteln und in Abhängigkeit der gesendeten und/oder empfangenen Signale einen und/oder mehrere Kommuni- kationskanäle zu einer benachbarten Sensoreinheit und/oder zu mehreren benachbarten Sensoreinheiten ausbilden. Sensor units of the ad hoc network can be configured such that at least some of the sensor units are connected to more than one sensor unit via a respective communication ¬ channel. The ad hoc network may be formed independently by the sensor units by the Sen ¬ soreinheiten determine their respective neighborhood relationships to the other sensor units by sending and / or receiving signals and a function of the transmitted and / or received signals and / or form a plurality of communication channels to an adjacent sensor unit and / or to a plurality of adjacent sensor units.
Unter einer Konfiguration beziehungsweise einem Konfigurieren des Ad-hoc-Netzwerks kann eine Einstellung von Netzwerkpara¬ metern, ein Einrichten, ein Anpassen, insbesondere an zeitlich veränderliche Gegebenheiten, des Ad-hoc-Netzwerks ver¬ standen werden. Under a configuration or a configuration the ad-hoc network can be a setting of network Para ¬ meters, a set-up, adapting, especially on time-varying conditions, the ad-hoc network ver ¬ stood.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass Schienenfahrzeuge mit einer Vielzahl von, insbesondere verschiedenarti¬ gen, Sensoreinheiten ausgestattet sein können und dass deren Verbindung beziehungsweise Anbindung zu einem beziehungsweise an ein Netzwerk aufwändig sein kann. Insbesondere der Aus¬ tausch einzelner Sensoreinheiten und/oder der Einbau zusätzlicher Sensoreinheiten kann mit einem nicht unwesentlichen Verkabelungsaufwand und/oder mit einem nicht unwesentlichen manuellen Einrichtungsaufwand verbunden sein. Zudem kann bei einer herkömmlichen Anbindung der Sensoreinheiten an einThe invention proceeds from the consideration that the rail cars may be equipped with a plurality of, in particular verschiedenarti ¬ gen, sensor units and that its connection or connections to one or to a network can be expensive. In particular, the off ¬ exchange of individual sensor units and / or the installation of additional sensor units can be connected to a not insignificant cabling and / or with a not insignificant manual setup effort. In addition, in a conventional connection of the sensor units to a
Netzwerk mit einer statischen, d. h. zeitlich nicht ohne Weiteres veränderlichen, Netzwerktopologie nur unzureichend auf den Ausfall einzelner Sensoreinheiten reagiert werden, sodass es gegebenenfalls zu Datenverlusten und folglich zu einer Be- einträchtigung der Betriebssicherheit und/oder des Betrieb¬ ablaufs kommen kann. Die Erfindung ermöglicht eine Verringe¬ rung des Aufwands zur Verkabelung und/oder zur Einrichtung des Netzwerks, denn die Kommunikation zwischen den Sensoreinheiten erfolgt drahtlos, wobei die Einrichtung selbstständig durch die vorgenannte Art und Weise des Sendens und/oder Emp¬ fangens von Signalen erfolgen kann. Durch das Ausbilden einer vermaschten, zeitlich veränderlichen Netzwerktopologie, können Daten bei Ausfall einer Sensoreinheit durch eine ange- passte Umleitung der Datenübertragung beziehungsweise durch eine Veränderung der Netzwerktopologie vermieden werden. Derart kann ein besonders hohes Betriebssicherheitsniveau des Schienenfahrzeuges erreicht werden. Network with a static, ie temporally not readily changeable, network topology are insufficiently responding to the failure of individual sensor units, so it may possibly lead to data loss and thus to a deterioration of the reliability and / or the operating ¬ run. The invention enables a reduced copy ¬ tion of the effort for cabling and / or the establishment of the network, because communication between the sensor units is wireless, the device can be done independently by the foregoing manner of transmitting and / or Emp ¬ captures of signals , By forming a meshed, time-varying network topology, data can be avoided in the event of failure of a sensor unit by a suitable diversion of the data transmission or by a change in the network topology. In this way, a particularly high level of operational safety of the rail vehicle can be achieved.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Ad-hoc-Netzwerk zwischen betriebssicherheitsrelevanten Sensoreinheiten und lediglich betriebsrelevanten Sensoreinheiten ausgebildet . Eine betriebssicherheitsrelevante Sensoreinheit kann eine Sensoreinheit sein, die zu einer messtechnischen Erfassung einer betriebssicherheitsrelevanten Messgröße vorbereitet ist . In an advantageous embodiment of the invention, the ad hoc network is formed between operational safety-relevant sensor units and only operationally relevant sensor units. A reliability-relevant sensor unit may be a sensor unit which is prepared for a metrological detection of a measurement relevant to operational safety.
Eine betriebssicherheitsrelevante Messgröße kann eine Tempe¬ ratur, eine Schwingung, eine Kraft, eine Verschiebung oder dergleichen sein, insbesondere eine Schwingungsgröße an einem Drehgestell des Schienenfahrzeugs, eine Temperatur im An- triebssystem des Schienenfahrzeugs, eine Oberleitungsspannung, eine Achslagertemperatur, eine Betriebsflüssigkeitstemperatur, die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges oder der¬ gleichen . Eine Messgröße kann dann betriebssicherheitsrelevant sein, wenn bei einem Unter- beziehungsweise Überschreiten eines zulässigen Zahlenwertes dieser Messgröße eine Bedienhandlung des Schienenfahrzeugführers und/oder eine Zugbeeinflussung durch eine Schienenverkehrsleitstelle vorzunehmen ist. An operational safety measure, a Tempe ¬ temperature, a vibration, a force, a displacement or the like, in particular a vibration magnitude on a bogie of the rail vehicle, a temperature in the drive system of the rail vehicle, an overhead line voltage, a Achslagertemperatur, a working fluid temperature, the velocity of the rail vehicle or the ¬ same. A measured variable can then be relevant to operational safety if an operating action of the rail vehicle driver and / or a train control by a rail traffic control center is to be carried out when the permissible numerical value of this measured variable is exceeded or exceeded.
Eine lediglich betriebsrelevante Sensoreinheit kann eine Sen¬ soreinheit sein, die zu einer Erfassung eines Betriebsparame¬ ters des Schienenfahrzeugs vorbereitet ist. Ein solcher Be¬ triebsparameter kann der Schaltzustand eines Schalters im Schienenfahrzeug, eine Temperatur in einem Fahrgastraum desA merely operationally relevant sensor unit may be a Sen ¬ soreinheit that is prepared to a detection of a Betriebsparame ¬ ters of the rail vehicle. Such a Be ¬ operating parameters, the switching state of a switch in the rail vehicle, a temperature in a passenger compartment of the
Schienenfahrzeuges, eine Außentemperatur, ein Betriebszustand eines Aggregates des Schienenfahrzeugs oder dergleichen sein. Rail vehicle, an outside temperature, an operating state of an aggregate of the rail vehicle or the like.
Ein Betriebsparameter kann dann lediglich betriebsrelevant sein, wenn bei einer Abweichung des Betriebsparameters von einem wünschenswerten Zustand nicht notwendigerweise eine Be¬ dienhandlung zur Beeinflussung des Schienenfahrzeugs auszuführen ist. Insbesondere kann eine lediglich betriebsrele¬ vante Sensoreinheit zur Erfassung von Messgrößen vorbereitet sein, die zu einer bloßen Information von Fahrgästen desAn operating parameter may then be operative only relevant when a ¬ Be serving action is not necessarily a deviation of the operating parameter of a desirable state run for influencing the rail vehicle. In particular, a purely betriebsrele ¬-relevant sensor unit for detecting measured quantities can be prepared, that of a mere information of passengers
Schienenfahrzeugs und/oder des Bedienpersonals des Schienen¬ fahrzeuges bestimmt sein können. Durch die Ausbildung des Ad-hoc-Netzwerks zwischen betriebs¬ sicherheitsrelevanten und lediglich betriebsrelevanten Sensoreinheiten kann ein besonders eng vermaschtes Ad-hoc-Netz- werk mit einer Vielzahl von Nachbarschaftsbeziehungen zwi- sehen den Sensoreinheiten gebildet werden. Somit kann auch bei einem Ausfall einer oder mehrerer Sensoreinheiten eine sichere Datenübertragung durch die Nutzung alternativer Rail vehicle and / or the operator of the rail ¬ vehicle can be determined. By forming the ad hoc network between operating ¬ safety-relevant and only operationally relevant sensor units, a particularly closely meshed ad hoc network with a variety of neighborhood relationships between see the sensor units are formed. Thus, even with a failure of one or more sensor units secure data transmission by the use of alternative
Datenübertragungswege in dem derart eng vermaschten Ad-hoc- Netzwerk erreicht werden. Data transmission paths are achieved in the so closely meshed ad hoc network.
Eine besonders vorteilhaft strukturierte Datenübertragung und/oder ein einfach aufgebautes Netzwerk kann erreicht werden, wenn über das Ad-hoc-Netzwerk betriebssicherheitsrele¬ vante Daten und lediglich betriebsrelevante Daten übertragen werden. Diese betriebssicherheitsrelevanten Daten können insbesondere Steuerdaten und/oder Sensordaten sein. Diese lediglich betriebsrelevanten Daten können insbesondere Platzreservierungsdaten, Infotainmentdaten und/oder Abrechnungsdaten sein. Durch diese Art und Weise der konsolidierten Datenüber- tragung von verschiedenartigen Daten in ein und demselbenA particularly advantageous structured data transmission and / or a simply constructed network can be achieved when an ad hoc network betriebssicherheitsrele ¬ relevant data and only operationally relevant data is transferred via the. This data relevant to operational safety can in particular be control data and / or sensor data. These only operation-relevant data can be in particular seat reservation data, infotainment data and / or billing data. By this way of consolidating data transmission of disparate data in one and the same
Netzwerk kann Aufwand eingespart werden, da eine Einrichtung mehrerer einzelzweckgebundener Netzwerke vermieden werden kann . In einer weiteren Ausgestaltung werden betriebssicherheitsrelevante Daten über eine Netzwerkteiltopologie geleitet, welche durch lediglich betriebsrelevante Sensoreinheiten ausgebildet ist. Unter einer Netzwerkteiltopologie im Sinne der Erfindung kann ein Teil des gesamten Ad-hoc-Netzwerks verstanden werden, der insbesondere durch eine Untergruppe der Sensoreinheiten aus¬ gebildet sein kann. In einem einfachst anzunehmenden Fall kann diese Netzwerkteiltopologie zwischen zwei lediglich be- triebsrelevanten Sensoreinheiten ausgebildet sein. Die Netz- werkteiltopologie kann beispielsweise ein, zwei oder mehrere der Maschen des gesamten Ad-hoc-Netzwerkes umfassen. Vorteil¬ hafterweise werden die betriebssicherheitsrelevanten Daten zusätzlich über die durch lediglich betriebsrelevante Sensoreinheiten ausgebildete Netzwerkteiltopologie geleitet. Auf diese Weise wird eine redundante Datenübertragung erreicht, wodurch ein nochmals erhöhtes Betriebssicherheitsniveau des Schienenfahrzeuges erreicht werden kann. Network can be saved effort, since the establishment of several single-purpose networks can be avoided. In a further refinement, data relevant to operational safety are routed via a network sub-topology, which is formed by only operation-relevant sensor units. Under a network topology part in the sense of the invention, a part of the entire ad-hoc network can be understood, which can be formed in particular by a subset of the sensor units from ¬. In a simplest case, this network sub-topology can be formed between two sensor-relevant sensor units. For example, the network sub-topology may include one, two, or more of the meshes of the entire ad hoc network. Advantage ¬ way legally be the operational safety-related data additionally routed via the formed by only operational sensor units network sub-topology. In this way, a redundant data transmission is achieved, whereby a further increased reliability level of the rail vehicle can be achieved.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein Zugangspunkt zu einem übergeordneten Netzwerk an das Ad-hoc-Netzwerk angebunden . According to a preferred embodiment, an access point to a higher-level network is connected to the ad hoc network.
Der Zugangspunkt kann ein sogenannter Wireless Access Point, ein Netzwerkendgerät als Endanbindung an eine feste Netz¬ infrastruktur oder dergleichen sein. Das übergeordnete Netzwerk kann ein kabelgebundenes Netzwerk, beispielsweise ein LAN-Netzwerk, ein Ethernet-Netzwerk, ein Bus-System oder dergleichen sein. Durch die derartige Verbindung zwischen dem Ad-hoc-Netzwerk und dem übergeordneten, insbesondere kabelgebundenen, Netzwerk kann eine einfache Übertragung der durch die Sensoreinheiten erfassten Messgrößen und/oder Betriebs- parameter in eine weitere Netzwerkstruktur des Schienenfahrzeuges erreicht werden. The access point may be a so-called wireless access point, a network terminal as an end connection to a fixed network ¬ infrastructure or the like. The parent network may be a wired network, such as a LAN network, an Ethernet network, a bus system, or the like. As a result of the connection between the ad hoc network and the superordinate, in particular wired, network, a simple transmission of the measured variables and / or operating parameters detected by the sensor units into a further network structure of the rail vehicle can be achieved.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Netzwerktopolo- gie in Abhängigkeit einer Priorisierung der Sensoreinheiten ausgebildet und/oder konfiguriert. In an advantageous development, the network topology is formed and / or configured as a function of a prioritization of the sensor units.
Die Sensoreinheiten können durch eine Untergliederung in eine Anzahl von Kategorien priorisiert sein. Beispielsweise kann eine Sensoreinheit, die zur Erfassung einer betriebssicher- heitsrelevanten Messgröße vorbereitet ist, eine hohe Priori¬ sierung aufweisen. Dementsprechend kann eine Sensoreinheit, die zu einer Ermittlung eines lediglich betriebsrelevanten Parameters vorbereitet ist, eine im Vergleich niedrigere Priorisierung aufweisen. Beispielsweise kann die Netzwerk- topologie in Abhängigkeit der Priorisierung derart ausgebil¬ det werden, dass zunächst die Sensoreinheiten mit einer höchsten Priorisierung eine Netzwerkteiltopologie ausbilden, darauf folgend die Sensoreinheiten mit einer hohen Priorisie- rung eine Netzwerkteiltopologie ausbilden und abschließend die Sensoreinheiten mit einer mittleren Priorisierung eine weitere Netzwerkteiltopologie ausbilden. Für den Fall, dass das Ad-hoc-Netzwerk bereits zumindest zu einem Teil ausgebildet ist, kann die weitere Netzwerktopolo- gie derart in Abhängigkeit der Priorisierung der Sensoreinheiten ausgebildet werden, dass zunächst die Sensoreinheiten mit einer höchsten Priorisierung, darauf folgend die Sensor- einheiten mit einer hohen Priorisierung und abschließend die Sensoreinheiten mit einer mittleren Priorisierung eingebunden werden. Durch die derart an die Priorisierung der Sensoreinheiten angepasste Ausbildung und/oder Konfiguration der Netz- werktopologie kann sichergestellt werden, dass betriebs- sicherheitsrelevanter Daten bevorzugt übertragen werden, so dass deren Verlust und letztlich eine Beeinträchtigung der Betriebssicherheit vermieden werden können. The sensor units may be prioritized by a breakdown into a number of categories. For example, a sensor unit, which is prepared for detecting a reliability relevant measurement, have a high Priori ¬ tion. Accordingly, a sensor unit that is prepared for a determination of a purely operationally relevant parameter may have a comparatively lower prioritization. For example, the network topology can be such, depending on the prioritization ausgebil ¬ det that initially the sensor units with a highest priority, form a network topology part, following which the sensor units with a high prioritizing form a network sub-topology and finally form the sensor units with a medium prioritization another network sub-topology. In the event that the ad hoc network is already at least partially formed, the further network topology can be formed in such a manner depending on the prioritization of the sensor units that first the sensor units with a highest prioritization, subsequently the sensor units with a high prioritization and finally the sensor units are integrated with a medium prioritization. By means of the training and / or configuration of the network topology adapted to the prioritization of the sensor units, it is possible to ensure that data relevant to operational safety are preferably transmitted, so that their loss and, ultimately, an impairment of operational reliability can be avoided.
Insbesondere für den Fall, dass lediglich begrenzte Netzwerk- ressourcen - eine Datenübertragungsbandbreite, eine Prozes¬ sorkapazität, eine Speicherkapazität oder dergleichen - vor¬ liegen kann die Netzwerktopologie derart konfiguriert werden, dass Sensoreinheiten mit einer vergleichsweise niedrigen Priorisierung aus der Netzwerktopologie entfernt werden. Particularly in the case that only limited network resources - a data transmission bandwidth, a Prozes ¬ sorkapazität, a storage capacity or the like - may be before ¬ the network topology be configured such that sensor units are removed with a relatively low priority from the network topology.
Durch die derart an die Priorisierung der Sensoreinheiten angepasste Ausbildung und/oder Konfiguration der Netzwerktopologie kann sichergestellt werden, dass auch bei begrenzten Netzwerkressourcen stets eine sichere Übertragung betriebssicherheitsrelevanter Daten sichergestellt ist. By thus adapted to the prioritization of the sensor units training and / or configuration of the network topology can be ensured that even with limited network resources always safe transmission of operational security relevant data is ensured.
Vorzugsweise ist das Ad-hoc-Netzwerk als sogenanntes multi- hop-wireless-Netzwerk ausgebildet. Bei einer derartigen Ausbildung des Ad-hoc-Netzwerks werden die Daten von einer Sensoreinheit zu einer nächsten Sensoreinheit und/oder über eine Reihe weiterer Sensoreinheiten übertragen - wobei die Daten hierbei zunächst nicht über eine zwischengeschaltete Infra¬ struktur geleitet werden - und einem Zugangspunkt zu einem übergeordneten Netzwerk abgeleitet. Dabei kann eine Laufzeit der Datenübertragung bis zu dem Zugangspunkt davon abhängen, ob die Daten über eine kurze Route zwischen einigen wenigen Sensoreinheiten oder eine längere Route zwischen einer Vielzahl von Sensoreinheiten zu dem Zugangspunkt geleitet werden. Preferably, the ad hoc network is designed as a so-called multhop-wireless network. In such a configuration of the ad hoc network, the data is transmitted from one sensor unit to a next sensor unit and / or via a series of further sensor units - the data initially not being routed via an intermediate infrastructure - and an access point to one derived from parent network. This can be a runtime Data transmission to the access point depends on whether the data is routed to the access point via a short route between a few sensor units or a longer route between a plurality of sensor units.
Um eine wirksame Überwachung der Betriebssicherheit des To effectively monitor the operational safety of the
Schienenfahrzeuges gewährleisten zu können, kann es erforderlich sein, dass eine Laufzeit der Datenübertragung ausgehend von betriebssicherheitsrelevanten Sensoreinheiten eine vor- gegebene maximal zulässige Laufzeit nicht überschreitet. It can be necessary for a rail vehicle to be ensured that a transit time of the data transmission based on sensor units relevant to operational safety does not exceed a predetermined maximum permissible running time.
Insbesondere deshalb ist es vorteilhaft, wenn die Netzwerk- topologie in Abhängigkeit von einer vorgegebenen maximalen Laufzeit einer von einer der Sensoreinheiten ausgehenden Datenübertragung ausgebildet und/oder konfiguriert wird. Die vorgegebene maximale Laufzeit kann eine Laufzeit der Daten¬ übertragung zwischen einer bestimmten Sensoreinheit und einer Führerstandleitstelle des Schienenfahrzeuges sein. Vorteilhafterweise beträgt die maximal zulässige Laufzeit nicht mehr als 35 Millisekunden. Derart werden Zeitverzöge¬ rungen in der Datenübertragung innerhalb des Ad-hoc-Netzwerks vermieden, wodurch eine besonders wirksame Überwachung der Betriebssicherheit erreicht werden kann. In particular, it is therefore advantageous if the network topology is formed and / or configured as a function of a predetermined maximum transit time of a data transmission starting from one of the sensor units. The predetermined maximum running time may be a duration of the data transmission ¬ between a particular sensor unit and a driver's cab of the rail vehicle control center. Advantageously, the maximum allowable running time is not more than 35 milliseconds. Such Zeitverzöge ¬ conclusions be avoided in data transmission within the ad hoc network, whereby a particularly effective monitoring of operational reliability can be achieved.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird ein Warnsignal über das Ad-hoc-Netzwerk geleitet, wenn eine vorgegebene maximale Laufzeit einer von einer der Sensoreinheiten ausgehenden Datenübertragung überschritten wird. In an advantageous development, a warning signal is routed via the ad hoc network if a predetermined maximum transit time of a data transmission starting from one of the sensor units is exceeded.
Das Warnsignal kann an eine Führerstandleitstelle des Schie¬ nenfahrzeuges, an eine Schienenverkehrsleitzentrale, ein Stellwerk oder dergleichen geleitet werden. Vorteilhafterweise wird in Abhängigkeit des Warnsignals eine Bedienhandlung zur Beeinflussung des Schienenfahrzeuges, beispielsweise eine Verringerung der Geschwindigkeit des Schie¬ nenfahrzeuges durch den Schienenfahrzeugführer und/oder einen Stellwerkbediener eingeleitet. The warning signal may be passed to a cab control center of the slide ¬ nenfahrzeuges, to a railway control center, a signal box or the like. Advantageously, in response to the warning signal is a control action for influencing of the rail vehicle, such as a reduction in the speed of the slide ¬ nenfahrzeuges by the rail vehicle driver and / or a Interlocking operator initiated.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn bei einer Überschreitung der maximal vorgegebenen Laufzeit der Datenübertragung eine Neu- konfiguration der Netzwerktopologie vorgenommen wird, sodass durch geänderte Nachbarschaftsbeziehungen zwischen den Sensoreinheiten eine vorteilhaft verkürzte Route für die Daten¬ übertragung erreicht werden kann. Auf diese Weise kann eine Beeinträchtigung der Betriebssicherheit des Schienenfahrzeu- ges durch übermäßig lange Laufzeiten der Datenübertragung vermieden werden. It is also advantageous if, during a predetermined exceeding the maximum duration of the data transmission, a new configuration of the network topology is performed, so that an advantageously shortened route for the data transfer ¬ can be achieved by changing neighborhood relationships between the sensor units. In this way, an impairment of the operational safety of the rail vehicle can be avoided by excessively long transit times of the data transmission.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Warnsignal über das zumindest teilweise ausgebildete Ad-hoc-Netz- werk geleitet, wenn eine vorgegebene maximale Zeitdauer bis zu einem vollständigen Ausbilden des Ad-hoc-Netzwerkes überschritten wird. In a further advantageous refinement, a warning signal is routed via the at least partially formed ad hoc network if a predefined maximum time duration up to a complete formation of the ad hoc network is exceeded.
Das Ad-hoc-Netzwerk kann dann vollständig ausgebildet sein, wenn sämtliche erforderlichen Sensoreinheiten in die Netz- werktopologie eingebunden sind. Die vorgegebene maximale Zeitdauer bis zu einem vollständigen Ausbilden des Ad-hoc- Netzwerks kann vom Betriebszustand des Schienenfahrzeuges ab¬ hängig sein. Vorzugsweise beträgt die vorgegebene maximale Zeitdauer bei einer Inbetriebnahme des Schienenfahrzeuges mehrere Sekunden bis mehrere Minuten. Bei einer bereits er¬ folgten vollständigen Ausbildung des Ad-hoc-Netzwerkes gefolgt von einem Verbindungsverlust zumindest einer der Sen¬ soreinheiten mit dem Ad-hoc-Netzwerk kann diese maximale Zeitdauer lediglich einige Zehntelsekunden bis mehrere Sekunden betragen. Derart kann mit einfachen Mitteln registriert werden, ob sämtliche notwendigen Sensoreinheiten mit der Netzwerktopologie verbunden sind, wodurch ein nochmals erhöh¬ tes Niveau der Betriebssicherheit erreicht werden kann. The ad hoc network can then be completely formed if all required sensor units are integrated into the network topology. The predetermined maximum amount of time up to a complete formation of the ad hoc network may be from ¬ dependent on the operating state of the rail vehicle. Preferably, the predetermined maximum period of time during commissioning of the rail vehicle is several seconds to several minutes. In an already he followed ¬ complete formation of the ad hoc network followed by a loss of connection at least one of Sen ¬ soreinheiten with the ad hoc network, this maximum time period may be only a few tenths of a second to several seconds. So can be registered with simple means, whether all necessary sensor units are connected to the network topology, thereby again Incr ¬ tes level of operational reliability can be achieved.
Außerdem ist die Erfindung auf ein Schienenfahrzeug mit einem Kommunikationsnetzwerk aufweisend mehrere Netzwerkknoten gerichtet . Bei dem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeug ist das Kommunika¬ tionsnetzwerk ein Ad-hoc-Netzwerk und die Netzwerkknoten sind Sensoreinheiten. Durch die derartige Ausstattung des Schie- nenfahrzeuges mit einem Ad-hoc-Netzwerk kann insbesondere Aufwand zur Verkabelung der Sensoreinheiten und Aufwand zur Einrichtung des Netzwerkes vermieden werden, da die Netzwerkknoten des Ad-hoc-Netzwerkes drahtlos miteinander verbundene Sensoreinheiten sind, die zudem dazu vorbereitet sind, die Netzwerktopologie des Ad-hoc-Netzwerkes selbstständig auszu¬ bilden und/oder zu konfigurieren. In addition, the invention is directed to a rail vehicle having a communication network comprising a plurality of network nodes. In the inventive rail vehicle the communica ¬ tion network is an ad hoc network, and the network nodes are sensor units. By providing such equipment of the rail vehicle with an ad hoc network, it is possible, in particular, to avoid expenditure for wiring the sensor units and the effort required to set up the network, since the network nodes of the ad hoc network are wirelessly interconnected sensor units, which are also prepared for this purpose are to form the network topology of the ad hoc network independently ¬ and / or configure.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind zumindest mehrere der Sensoreinheiten in einem Drehgestell des Schienenfahrzeu- ges angeordnet. Vorteilhafterweise sind die Sensoreinheiten dazu vorbereitet, eine Schwingungsgröße des Drehgestells und/oder eine Achslagertemperatur messtechnisch zu erfassen. Auf diese Weise kann Verkabelungsaufwand zur Anbindung der Sensoreinheiten an eine übergeordnete Steuereinheit und/oder an ein übergeordnetes Netzwerk vermieden werden, da die Sensoreinheiten eine drahtlose Netzwerktopologie ausbilden. In an advantageous embodiment, at least several of the sensor units are arranged in a bogie of the rail vehicle. Advantageously, the sensor units are prepared to metrologically detect a vibration magnitude of the bogie and / or a journal bearing temperature. In this way, cabling effort for connecting the sensor units to a higher-level control unit and / or to a higher-level network can be avoided since the sensor units form a wireless network topology.
In einer bevorzugten Ausbildungsform ist das Ad-hoc-Netzwerk an einen Zugangspunkt zu einem übergeordneten Netzwerk ange- bunden. Das übergeordnete Netzwerk kann ein kabelgebundenes Netzwerk, insbesondere ein LAN-Netzwerk, ein Ethernet-Netz- werk, ein Bus-System oder dergleichen sein. Derart kann mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Anbindung der Sensoreinheiten des Drehgestelles an eine, insbesondere zentrale, Netzwerkinfrastruktur des Schienenfahrzeuges erreicht werden. In a preferred embodiment, the ad hoc network is connected to an access point to a parent network. The higher-level network can be a wired network, in particular a LAN network, an Ethernet network, a bus system or the like. In this way, a reliable connection of the sensor units of the bogie to a, in particular central, network infrastructure of the rail vehicle can be achieved with simple means.
Es ist vorteilhaft, wenn der Zugangspunkt zu einem übergeord¬ neten Netzwerk oberhalb eines Drehgestelles des Schienenfahr¬ zeuges angeordnet ist. Zweckmäßigerweise ist der Zugangspunkt derart angeordnet, dass eine zuverlässige drahtlose Kommuni¬ kationsanbindung der Sensoreinheiten an den Zugangspunkt mit einer ausreichenden Signalstärke zu Datenübertragung erreicht werden kann. Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unter¬ ansprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergege- ben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale je¬ weils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie dem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen kombinierbar . It is advantageous if the access point is arranged to form a übergeord ¬ Neten network above a bogie of the rail vehicle ¬ tool. Advantageously, the access point is arranged such that a reliable wireless communi cation ¬ connection of the sensor units can be achieved to the access point with an adequate signal strength to data transmission. The previously given description of advantageous embodiments includes numerous features that claims in the individual ¬ partly to several combined wiedergege- ben are. However, these features may conveniently be considered individually and combined into meaningful further combinations. In particular, these features are sorted ¬ weils individually and combined in any suitable combination with the method according to the invention as well as the rail vehicle according to the invention according to the independent claims.
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 Beschreibung des Ausführungsbeispiels, dass im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert wird. Das Ausführungsbeispiel dient der Erläuterung der Erfindung und beschränkt die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht im Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können geeignete Merkmale des Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus dem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein weiteres Ausfüh¬ rungsbeispiel eingebracht und/oder mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden. The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiment, which will be explained in connection with the drawing. The embodiment serves to illustrate the invention and does not limit the invention to the combination of features specified therein, not even with respect to functional features. Appropriate features of the embodiment may also be considered explicitly isolated, removed from the embodiment, introduced into another exporting approximately ¬ for example, and / or combined with any of the claims.
Es zeigt: It shows:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Schienenfahr- zeugs mit einem Kommunikationsnetzwerk. Figure 1 is a schematic representation of a rail vehicle with a communication network.
Figur 1 zeigt ein Schienenfahrzeug 2 mit einem Kommunikati¬ onsnetzwerk 4 aufweisend mehrere Netzwerkknoten 6. Das Kommunikationsnetzwerk 4 ist ein Ad-hoc-Netzwerk 8 und die Netzwerkknoten 6 sind Sensoreinheiten lOa-j, 12a-c, 14a- e, 16a-e. Gleiche Merkmale, die jedoch geringfügige Unterschiede auf¬ weisen können, beispielsweise in einem Betrag beziehungsweise einem Zahlenwert, in einer Abmessung, einer Position und/oder einer Funktion oder dergleichen sind mit der gleichen Bezugs- ziffer und einem beziehungsweise einem anderen Bezugsbuchsta¬ ben gekennzeichnet. Wird die Bezugsziffer alleine ohne einen Bezugsbuchstaben erwähnt, so ist die Gesamtheit der entspre¬ chenden Merkmale angesprochen. Zwischen den Sensoreinheiten 10, 12, 14 und 16 ist eine Vielzahl von drahtlosen Kommunikationsverbindungen, die eine ver- maschte Netzwerktopologie N bilden, ausgebildet bzw. einge¬ richtet. Aus Gründen der vereinfachten Darstellbarkeit sind diese vorgenannten drahtlosen Kommunikationsverbindungen nicht explizit mit Bezugszeichen versehen. 1 shows a rail vehicle 2 with a Kommunikati ¬ onsnetzwerk 4 comprising a plurality of network node 6. The communication network 4 is an ad hoc network 8 and the network nodes 6 are sensor units lOa-j, 12a-c, 14a-e, 16a-e. The same features, but which can slightly differently ¬, for example in an amount or a numerical value in a dimension of a position and / or a function or the like are numeral with the same reference and or in an other Bezugsbuchsta ¬ ben. If the reference number mentioned alone without reference letters, so all of the entspre ¬ sponding features is addressed. Between the sensor units 10, 12, 14 and 16, a plurality of wireless communication links that form an intermeshed network topology N is formed or is directed ¬. For reasons of simplified depictability, these aforementioned wireless communication links are not explicitly provided with reference numerals.
Aus Gründen der besseren Darstellbarkeit ist lediglich ein Triebfahrzeug 18 des Schienenfahrzeuges 2 dargestellt, wobei sich das dargestellte Ad-hoc-Netzwerk 8 selbstverständlich nicht auf das Triebfahrzeug 18 beschränken muss, sondern auch in hier nicht dargestellten Schienenfahrzeugwagen des Schienenfahrzeugs 2 eingerichtet sein kann. For reasons of better representability, only one traction vehicle 18 of the rail vehicle 2 is shown, wherein the ad hoc network 8 shown does not of course have to be restricted to the traction vehicle 18, but can also be set up in rail vehicle carriages of the rail vehicle 2, not shown here.
Das Triebfahrzeug 18 weist zwei Drehgestelle 20a, 20b auf. Die Drehgestelle 20 weisen Radsätze 22 auf, wobei das Trieb¬ fahrzeug 18 über die Radsätze 22 auf einen Gleiskörper 24 ab¬ stützt ist. The traction unit 18 has two bogies 20a, 20b. The bogies 20 have wheelsets 22, wherein the drive ¬ vehicle 18 via the wheelsets 22 on a track 24 is supported from ¬ .
Die Sensoreinheiten 14a-e sind im Drehgestell 20a, die Sen- soreinheiten 16a-e im Drehgestell 20b des Triebfahrzeugs 18 beziehungsweise des Schienenfahrzeugs 2 angeordnet. Die wei¬ teren Sensoreinheiten 12a-c und lOa-j sind im Triebfahrzeug 18 beziehungsweise im Schienenfahrzeug 2 örtlich verteilt an verschiedenen Stellen, beispielsweise in einem Fahrgastraum, an einem Traktionssystem, an Aggregaten, an einer Installationstechnik oder dergleichen angeordnet. Generell können die Sensoreinheiten 12 und 10 an beliebigen Stellen des Schienenfahrzeuges 2 zur Erfassung von Messgrößen und/oder Betriebs- Parametern angebracht sein. The sensor units 14a-e are arranged in the bogie 20a, the sensor units 16a-e in the bogie 20b of the traction vehicle 18 or of the rail vehicle 2. The white ¬ direct sensor units 12a-c and lOa-j are in the traction unit 18 or in the rail vehicle 2 locally distributed at various locations, for example in a passenger compartment of a traction system of aggregates on an installation technique or the like arranged. In general, the sensor units 12 and 10 can be used at arbitrary locations of the rail vehicle 2 for detecting measured variables and / or operating conditions. Be attached parameters.
Die in den Drehgestellen 20 angeordneten Sensoreinheiten 14 und 16 sind dazu vorbereitet, Schwingungsgrößen der Radsätze und/oder eine Achslagertemperatur messtechnisch zu erfassen. The arranged in the bogies 20 sensor units 14 and 16 are prepared to detect vibration quantities of the wheelsets and / or a Achslagertemperatur metrologically.
Das Ad-hoc-Netzwerk 8 ist über mehrere Zugangspunkte 26a, 26b, 26c, 26d, 26e und 26f an ein übergeordnetes kabelgebun¬ denes Netzwerk 28 angebunden. Im vorliegenden Ausführungsbei- spiel ist das kabelgebundene Netzwerk 28 ein Bus-System 30, das an eine Führerstandleitstelle 32 angeschlossen ist. Die Zugangspunkte 26a, 26c, 26d und 26f sind in relativer Nähe zu den Drehgestellen oberhalb der Sensoreinheiten 14 beziehungsweise 16 angeordnet, sodass eine zuverlässige drahtlose An- bindung der Sensoreinheiten 14 und 16 an die Zugangspunkte 26a, 26c, 26d und 26f mit einer ausreichenden Signalstärke erreicht wird. The ad hoc network 8 is connected via a plurality of access points 26a, 26b, 26c, 26d, 26e and 26f to a higher-level kabelgebun ¬ denes network 28. In the present exemplary embodiment, the wired network 28 is a bus system 30 which is connected to a driver control center 32. The access points 26a, 26c, 26d and 26f are disposed in relative proximity to the bogies above the sensor units 14 and 16, respectively, so that reliable wireless connection of the sensor units 14 and 16 to the access points 26a, 26c, 26d and 26f with sufficient signal strength is reached.
Die Sensoreinheiten 14a-e und 16a-e sind betriebssicherheits- relevante Sensoreinheiten, die zur messtechnischen Erfassung von betriebssicherheitsrelevanten Messgrößen beziehungsweise Daten vorbereitet sind. The sensor units 14a-e and 16a-e are operationally relevant sensor units which are prepared for the metrological detection of operational safety relevant measured variables or data.
Die Sensoreinheiten 12a-c und lOa-j sind lediglich betriebs- relevante Sensoreinheiten, die zur Erfassung von Betriebsparametern des Schienenfahrzeugs 2, beispielsweise einer Innenraumtemperatur, einer Sitzplatzbelegung oder dergleichen, vorbereitet sind. Die Netzwerktopologie N des Ad-hoc-Netzwerks 8 ist in Netz- werkteiltopologien Ni, N2, N3 und N4 untergliedert. Die Netz- werkteiltopologie i ist zwischen den betriebssicherheits¬ relevanten Sensoreinheiten 14a-e ausgebildet. Die Netzwerk- teiltopologie N2 ist zwischen den betriebssicherheitsrelevan- ten Sensoreinheiten 16a-e ausgebildet. Die Netzwerkteiltopo- logie N3 ist zwischen den lediglich betriebsrelevanten Sensoreinheiten 12a, 12b und 12c ausgebildet. Die Netzwerkteil- topologie N4 ist zwischen den lediglich betriebsrelevanten Sensoreinheiten 10a-j ausgebildet. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass eine Net zwerkteiltopologie sowohl durch betriebssicherheitsrelevante Sensoreinheiten als auch durch lediglich betriebsrelevante Sensoreinheiten, d. h. durch Sensoreinheiten verschiedener Kategorien ausgebildet ist. The sensor units 12a-c and 10a-j are only operationally relevant sensor units which are prepared for detecting operating parameters of the rail vehicle 2, for example an interior temperature, a seat occupancy or the like. The network topology N of the ad hoc network 8 is subdivided into network sub-topologies Ni, N 2 , N 3 and N 4 . The network part topology i is formed between the reliability ¬ relevant sensor units 14a-e. The network sharing topology N 2 is formed between the reliability-relevant sensor units 16a-e. The network sub-topology N 3 is formed between the only operation-relevant sensor units 12 a, 12 b and 12 c. The network sub-topology N 4 is between the only operationally relevant Sensor units 10a-j formed. Of course, it is also possible that a net zwerkteiltopologie is formed both by reliability-related sensor units as well as only operationally relevant sensor units, ie by sensor units of different categories.
Zu einem Kommunikationsaufbau und zu einer Datenübertragung zwischen den Sensoreinheiten 10, 12, 14 und 16 in dem Schienenfahrzeug 2 beziehungsweise mit der Führerstandleitstelle 32 bilden die Sensoreinheiten 10, 12, 14 und 16 das Ad-hoc- Netzwerk 8 mit der Net zwerktopologie N selbstständig, d.h. insbesondere unter Vermeidung von manuellen Eingriffen durch ein Bedienpersonal, aus. Dabei wird die Net zwerktopologie N beziehungsweise sind die Net zwerkteiltopologien Ni, N2, N3 und N4 über der Zeit, insbesondere im Laufe der Datenübertragung und/oder im Laufe des Kommunikationsaufbaus , verändert. For a communication structure and for a data transmission between the sensor units 10, 12, 14 and 16 in the rail vehicle 2 or with the driver's cab 32, the sensor units 10, 12, 14 and 16 form the ad hoc network 8 with the Net zwerktopologie N independently, ie in particular while avoiding manual intervention by an operator from. In this case, the network topology N or the network components Ni, N 2 , N 3 and N 4 are changed over time, in particular in the course of the data transmission and / or during the course of the communication setup.
Zum Ausbilden der Net zwerktopologie N beziehungsweise zum Kommunikationsaufbau innerhalb des Ad-hoc-Net zwerks 8 - nach einer Inbetriebnahme des Schienenfahrzeugs 2 und/oder nach einem Verlust einer Kommunikationsverbindung - senden die Sensoreinheiten 10, 12, 14 und 16 Suchsignale und/oder empfangen solche Suchsignale von benachbarten Sensoreinheiten. Die Art und Weise, auf welche die Net zwerktopologie N bezie- hungsweise die drahtlosen Kommunikationskanäle zwischen den Sensoreinheiten 10, 12, 14 und 16 ausgebildet wird, kann von einer Vielzahl von Kriterien abhängen. In order to form the network topology N or to establish communication within the ad-hoc network 12 - after commissioning of the rail vehicle 2 and / or after loss of a communication connection - the sensor units 10, 12, 14 and 16 send search signals and / or receive them Search signals from neighboring sensor units. The manner in which the network topology N or wireless communication channels are formed between the sensor units 10, 12, 14, and 16 may depend on a variety of criteria.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Net zwerktopolo- gie N in Abhängigkeit von Priorisierungen Pi, P2, P3 und P4 der Sensoreinheiten 14, 16, 12 beziehungsweise 10 ausgebildet und/oder konfiguriert, das heißt an sich ändernde Gegebenhei¬ ten angepasst, zeitlich verändert, eingerichtet, modifiziert oder dergleichen. Genauer wird zunächst die drahtlose Kommu- nikationsverbindung beziehungsweise die Net zwerkteiltopologie Ni zwischen den Sensoreinheiten 14 mit der Priorität Pi, welche vorliegend die vergleichsweise höchste Priorität ist, ausgebildet . Darauf folgend wird die Netzwerkteiltopologie N2 zwischen den Sensoreinheiten 16 mit der nächsthöheren Priorisierung P2 ausgebildet. Weiter wird die Netzwerteiltopologie N3 zwischen den Sensoreinheiten 12a, 12b und 12c mit der nächsthöheren Priorisierung P3 und abschließend die Netzwerkteiltopologie N4 zwischen den Sensoreinheiten lOa-j mit der vorliegend ge¬ ringsten Priorisierung P4 ausgebildet. Die Priorisierungen Pi, P2, P3 und P4 richten sich danach, ob die betreffenden Sensoreinheiten betriebssicherheitsrelevante Messgrößen erfassen oder lediglich betriebsrelevante Betriebsparameter des Schienenfahrzeuges 2 ermitteln. Es sind aber auch eine Vielzahl weiterer Priorisierungen anhand wei- terer Kriterien möglich. In the present embodiment, the Net zwerktopolo- energy N depending on prioritization Pi, P 2, P3 and P4 of the sensor units 14, 16 is formed 12 or 10 and / or configured, that is to changing Gegebenhei ¬ th adapted, changed over time, set up, modified or the like. More precisely, first the wireless communication connection or the network component topology Ni is formed between the sensor units 14 with the priority Pi, which in the present case is the comparatively highest priority. Subsequently, the network sub-topology N2 is formed between the sensor units 16 with the next higher prioritization P2. Next, the Netzwerteiltopologie N3 between the sensor units 12a, 12b and 12c with the next higher prioritization P3 and finally the network sub-topology N 4 between the sensor units lOa-j with the present ge ¬ smallest prioritization P 4 is formed. The prioritizations Pi, P2, P3 and P4 depend on whether the relevant sensor units detect operational safety-relevant measured variables or determine only operationally relevant operating parameters of the rail vehicle 2. However, a large number of further prioritizations are also possible on the basis of further criteria.
Insbesondere, wenn begrenzte Ressourcen innerhalb des Ad-hoc- Netzwerks 8 und/oder innerhalb des übergeordneten Netzwerks 28 beziehungsweise des Bus-Systems 30 vorliegen, erfolgt eine zeitlich gestaffelte Verbindung der Sensoreinheiten 10, 12, 14 und 16 in Abhängigkeit deren Priorisierungen Pi bis P4, sodass die am höchsten priorisierten Sensoreinheiten bevorzugt in das Ad-hoc-Netzwerk 8 eingebunden beziehungsweise an das übergeordnete kabelgebundene Netzwerk 28 über die Zu- gangspunkte 26 angebunden werden. In particular, if there are limited resources within the ad hoc network 8 and / or within the superordinate network 28 or the bus system 30, there is a time-staggered connection of the sensor units 10, 12, 14 and 16 as a function of their priorities Pi to P 4 , so that the highest priority sensor units are preferably integrated into the ad hoc network 8 or connected to the higher-level wired network 28 via the access points 26.
Die Datenübertragung zwischen den Sensoreinheiten 10, 12, 14 und 16 beziehungsweise von den Sensoreinheiten zu der Führer- standleitstelle 32 erfolgt durch eine multi-hop-Verbindung, bei der die Daten von einer Sensoreinheit über eine und/oder mehrere weitere Sensoreinheiten bis hin zu einem der Zugangs¬ punkte 26 in das übergeordnete Netzwerk 28 bis hin zu der Führerstandleitstelle 32 geleitet werden. Eine sich einstel¬ lende Laufzeit der Datenübertragung ausgehend von einer Sen- soreinheit bis hin zu der Führerstandleitstelle 32 hängt da¬ bei im Wesentlichen von einer Anzahl von hops, das heißt von der Anzahl von Sensoreinheiten, über welche die Daten abgeleitet werden, ab. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Führerstandleitstelle 32 eine Speichereinheit 34 mit einem in dieser gespeicherten Datensatz 36 bezüglich einer vorgegebenen maximalen Laufzeit tmauf. Die Netzwerktopologie N wird in Abhängigkeit der vorgegebenen maximalen Laufzeit tm zur Führerstandleitstelle einer von einer der Sensoreinheiten 10, 12, 14 und/oder 16 ausgehenden Datenübertragung ausgebildet und/oder konfiguriert. Vorliegend wird die Netzwerktopologie N in Abhängigkeit derThe data transmission between the sensor units 10, 12, 14 and 16 or from the sensor units to the driver control center 32 is effected by a multi-hop connection, in which the data from a sensor unit via one and / or several further sensor units to a the access points are passed ¬ 26 in the parent network 28 to the cab control center 32nd A is Adjustab ¬ loin duration of the data transmission from a transmitter soreinheit to the cab control center 32 depends since ¬ at substantially of a number of hops, that is, from the number of sensor units, over which the data are derived from. In the present embodiment has the driver control center 32 a memory unit 34 with a stored in this record 36 with respect to a predetermined maximum transit time t m . The network topology N is formed and / or configured as a function of the predetermined maximum transit time t m for the driver's guidance center of a data transmission starting from one of the sensor units 10, 12, 14 and / or 16. In the present case, the network topology N is dependent on the
Laufzeiten von Datenübertragungen ausgehend von den betriebssicherheitsrelevanten Sensoreinheiten 14 und 16 konfiguriert und/oder ausgebildet. Hierfür notwendige Verfahrensschritte werden im Folgenden exemplarisch für die Sensoreinheit 16a erläutert: Running times of data transmissions based on the reliability-related sensor units 14 and 16 configured and / or trained. For this necessary process steps are explained below by way of example for the sensor unit 16a:
Zum Ausbilden der Netzwerktopologie N, beispielsweise nach einer in Betriebnahme des Schienenfahrzeuges 2 oder nach einem Verlust einer Kommunikationsanbindung einer einzelnen oder mehrerer Sensoreinheiten, sendet die Sensoreinheit 16a ein Suchsignal S. In order to form the network topology N, for example after commissioning of the rail vehicle 2 or after loss of a communication connection of a single or several sensor units, the sensor unit 16a sends a search signal S.
Das Suchsignal S wird von den benachbarten Sensoreinheiten lOi, 16b und 16c empfangen. The search signal S is received by the adjacent sensor units 10i, 16b and 16c.
Das Suchsignal S wird von der benachbarten Sensoreinheit lOi über die Sensoreinheit lOj und den Zugangspunkt 26e in das kabelgebundene Netzwerk 28 ein- und über letzteres zur Füh¬ rerstandleitstelle 32 weitergeleitet. Die hierfür benötigte Laufzeit des Suchsignals ausgehend von Sensoreinheit 16a be¬ trägt ti. The search signal S is 26e from the adjacent sensor unit via the LOI loj sensor unit and the access point in turn the wired network 28 and forwarded via the latter authorized to bring ¬ rerstandleitstelle 32nd The time required for this purpose of the search signal starting from the sensor unit 16a be ¬ contributes ti.
Das von der Sensoreinheit 16b empfangene Suchsignal S wird über den Zugangspunkt 26d in das kabelgebundene Netzwerk 28 eingeleitet und über letzteres an die FührerstandleitstelleThe search signal S received by the sensor unit 16b is introduced via the access point 26d into the wired network 28 and via the latter to the driver's station
32 weitergeleitet. Dabei beträgt die Laufzeit des Suchsignals t2. Das von der Sensoreinheit 16c empfangene Suchsignal S wird über die Sensoreinheit 16d und den Zugangspunkt 26f in das kabelgebundene Netzwerk 28 eingeleitet und durch dieses an die Führerstandleitstelle 32 weitergeleitet. Dabei beträgt die Laufzeit der Datenübertragung t3. 32 forwarded. The duration of the search signal t is 2 . The search signal S received by the sensor unit 16c is introduced into the wired network 28 via the sensor unit 16d and the access point 26f and forwarded by this to the driver control center 32. The duration of the data transfer is t3.
Die Laufzeiten ti, t2 und t3 werden mit der zulässigen maxima¬ len Laufzeit tm verglichen. Überschreitet eine der Laufzeiten ti, t2 und/oder t3 die maximale Laufzeit tm, so wird der der entsprechenden Laufzeit zugrunde liegende Datenübertragungs¬ weg für eine zukünftige Datenübertragung ausgehend von der Sensoreinheit 16a verworfen. Vorliegend werden die Daten¬ übertragungswege ausgehend von der Sensoreinheit 16a über die Sensoreinheiten lOi und 16c verworfen. The running times ti, t2 and t3 are compared with the permissible maxima ¬ len transit time t m. If one of the transit times ti, t 2 and / or t3 exceeds the maximum transit time t m , the data transmission path on which the corresponding transit time is based is discarded for future data transmission starting from the sensor unit 16a. In the present case the data ¬ transmission paths are discarded from the sensor unit 16a via the sensor units LOI and 16c.
Stattdessen wird der Datenübertragungsweg, welcher die ge¬ ringsten Laufzeit erlaubt, vorliegend die Laufzeit t2, für zukünftige Datenübertragungen ausgehend von der Sensoreinheit 16a bevorzugt - hier über die Sensoreinheit 16b - verwendet. Die Netzwerktopologie N wir dementsprechend ausgebildet und/oder konfiguriert. Instead, the data transmission path, which allows the ge ¬ slightest term, herein, the delay time t 2, for future data transmissions from the sensor unit 16a preferably - here about the sensor unit 16b - is used. The network topology N is accordingly trained and / or configured.
Es sind Betriebszustände des Ad-hoc-Netzwerks 8 denkbar, in denen eine laufzeitminimale Datenübertragung auf eine Daten- übertragungsroute ausgehend von einer Sensoreinheit über mög¬ lichst wenigen weitere Sensoreinheiten zur Führerstandleit¬ stelle 32 nicht ohne Weiteres erreicht wird. There are operating conditions of the Ad-hoc network 8 conceivable in which a term minimum data transfer to a data transmission route from a sensor unit as to possible ¬ lichst few more sensor units for Führerstandleit ¬ spot 32 is not easily achieved.
Kommt es beispielsweise zu einem Verlust der drahtlosen Kom- munikation zwischen den Sensoreinheiten 16a und 16d und können deshalb von der Sensoreinheit 16a erfasste betriebs¬ sicherheitsrelevante Messwerte beziehungsweise Daten nicht auf der Route mit der kürzest möglichen Laufzeit übertragen werden, so wird ein Warnsignal W über das Ad-hoc-Netzwerk 8, genauer ausgehend von der Sensoreinheit 16a über die Sensor¬ einheit lOi, die Sensoreinheit lOj, den Zugangspunkt 26e über das kabelgebundene Netzwerk 28 bis hin zu der Führerstand¬ leitstelle 32 geleitet. In Abhängigkeit dieses Warnsignals W kann eine entsprechende Bedienhandlung durch den Schienenfahrzeugführer, beispielsweise eine Verringerung der Schienenfahrzeuggeschwindigkeit, vorgenommen werden. In der Speichereinheit 34 der Führerstandleitstelle 32 ist ein Datensatz 38 bezüglich einer maximalen Zeitdauer zm bis zu einem vollständigen Ausbilden des Ad-hoc-Netzwerks 8 gespeichert. Das Ad-hoc-Netzwerk 8 kann dann vollständig ausge¬ bildet sein, wenn sämtliche erforderlichen Sensoreinheiten in die Netzwerktopologie N eingebunden sind und deren Daten von der Führerstandleitstelle empfangbar sind. Wird die maximale Zeitdauer zm bis zum vollständigen Ausbilden des Ad-hoc-Netz- werks 8 überschritten, so wird ein Warnsignal W über das zu¬ mindest teilweise ausgebildete Ad-hoc-Netzwerk geleitet. If, for example to a loss of the wireless communica- tion detected by the sensor unit 16a operation ¬ safety-relevant measurement values or data is not transmitted on the route with the shortest possible travel time between the sensor units 16a and 16d, and may therefore, it is a warning signal W on the ad-hoc network 8, more precisely, starting from the sensor unit 16a via the sensor unit ¬ LOI, the sensor unit loj, the access point 26e passed over the wired network 28 to the cab control center ¬ 32nd Depending on this warning signal W a corresponding operating action by the rail vehicle driver, for example, a reduction in the rail vehicle speed, can be made. In the storage unit 34 of the driver control center 32, a record 38 is stored with respect to a maximum period of time z m until a complete formation of the ad hoc network 8. The ad hoc network 8 can then be fully forms ¬ if all necessary sensor units are involved in the network topology and their N data receivable from the cab control center. Is the maximum time for m exceeded until complete formation of the ad hoc network station 8, then a warning signal W is passed through the at least partially formed ¬ ad-hoc network.
Die betriebssicherheitsrelevanten Sensoreinheiten 14 und 16 erfassen jeweils betriebssicherheitsrelevante Daten Ds, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Gründen der vereinfachten Darstellbarkeit lediglich die durch die Sensoreinheit 14b erfassten betriebssicherheitsrelevanten Daten Ds schematisch dargestellt sind. Die Sensoreinheiten 12 und 10 erfas¬ sen jeweils lediglich betriebsrelevante Daten Db, wobei aus Gründe der vereinfachten Darstellbarkeit lediglich die be¬ triebsrelevanten Daten Db, welche durch die Sensoreinheit 12a erfasst werden, schematisch dargestellt sind. Über das Ad- hoc-Netzwerk 8 werden sowohl betriebssicherheitsrelevante Daten Ds als auch lediglich betriebsrelevante Daten Db übertragen . Die betriebssicherheitsrelevanten Daten Ds werden zum einen über die Netzwerkteiltopologie Ni , welche zwischen den be¬ triebssicherheitsrelevanten Sensoreinheiten 14a-e ausgebildet ist, übertragen. Zusätzlich werden die betriebssicherheits¬ relevanten Daten Ds über die Kommunikationsverbindung zwi- sehen den Sensoreinheiten 14b und 12a übertragen und somit in die Netzwerkteiltopologie N3, welche aus lediglich betriebs¬ relevanten Sensoreinheiten 12a, 12b und 12c ausgebildet ist, eingeleitet. Derart wird eine redundante Datenübertragung der betriebssicherheitsrelevanten Daten Ds und folglich ein hohes Betriebssicherheitsniveau des Schienenfahrzeuges 2 erreicht. The reliability-relevant sensor units 14 and 16 respectively record reliability-relevant data D s , wherein in the present exemplary embodiment, for reasons of simplified representability, only the operational safety-related data D s detected by the sensor unit 14 b are shown schematically. The sensor units 12 and 10 erfas ¬ sen only operationally-relevant data D respectively, being shown for the sake of simplified representability merely be pushed ¬ relevant data D b, which are detected by the sensor unit 12a schematically b. Via the ad hoc network 8, both reliability-relevant data D s and only operation-relevant data D b are transmitted. The operational safety-related data D s are the one about the network topology part of Ni, which is formed between the ¬ be operational safety relevant sensor units 14a-e is transmitted. In addition, the operational safety ¬ relevant data D s via the communication link will be- seen the sensor units 14b and 12a transmitted and thus introduced into the network part topology N3, which is formed of only operation ¬ relevant sensor units 12a, 12b and 12c. In this way, a redundant data transmission of the operational safety relevant data D s and consequently achieved a high level of operational safety of the rail vehicle 2.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zu einem Kommunikationsaufbau und zu einer 1. A method for establishing communication and a
Datenübertragung zwischen Sensoreinheiten (lOa-j, 12a-c, 14a- e, 16a-e) in einem Schienenfahrzeug (2), Data transmission between sensor units (10a-j, 12a-c, 14a-e, 16a-e) in a rail vehicle (2),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Sensoreinheiten (lOa-j, 12a-c, 14a-e, 16a-e) selbständig ein Ad-hoc-Netzwerk (8) mit einer Netzwerktopologie (N) zur Datenübertragung in dem Schienenfahrzeug (2) ausbilden und konfigurieren und die Netzwerktopologie (N) im Laufe der Datenübertragung verändern. the sensor units (10a-j, 12a-c, 14a-e, 16a-e) independently form and configure an ad-hoc network (8) with a network topology (N) for data transmission in the rail vehicle (2) and the network topology ( N) in the course of the data transfer.
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Ad-hoc-Netzwerk (8) zwischen betriebssicherheitsrelevanten Sensoreinheiten (14a-e, 16a-e) und lediglich betriebs¬ relevanten Sensoreinheiten (lOa-j, 12a-c) ausgebildet wird. the ad hoc network (8) between safety-relevant sensor units (14a-e, 16a-e) and only operation ¬ relevant sensor units (lOa-j, 12a-c) is formed.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 3. The method according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
über das Ad-hoc-Netzwerk (8) betriebssicherheitsrelevante Daten (Ds) , insbesondere Steuerdaten und/oder Sensordaten, und lediglich betriebsrelevante Daten (Db) , insbesondere Platzreservierungsdaten, Infotainmentdaten und/oder Abrech- nungsdaten, übertragen werden. via the ad-hoc network (8) reliability-relevant data (D s ), in particular control data and / or sensor data, and only operational data (D b ), in particular seat reservation data, infotainment data and / or billing data transmitted.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, 4. Method according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
betriebssicherheitsrelevante Daten (Ds) zusätzlich über eine Netzwerkteiltopologie (N3, N4) geleitet werden, welche durch lediglich betriebsrelevante Sensoreinheiten (lOa-j, 12a-c) ausgebildet ist. reliability-relevant data (D s ) additionally via a network sub-topology (N3, N 4 ) are passed, which is formed by only operationally relevant sensor units (lOa-j, 12a-c).
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, 5. Method according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
ein Zugangspunkt (26a-f) zu einem übergeordneten kabelgebun¬ denen Netzwerk (28, 30) an das Ad-hoc-Netzwerk (8) angebunden wird . an access point (26a-f) is connected to a higher-level kabelgebun ¬ which network (28, 30) to the ad hoc network (8).
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
die Netzwerktopologie (N) in Abhängigkeit einer Priorisierung (P1-4) der Sensoreinheiten (lOa-j, 12a-c, 14a-e, 16a-e) ausge¬ bildet und/oder konfiguriert wird. the network topology (N) as a function of a prioritization (P1-4) of the sensor units (10a-j, 12a-c, 14a-e, 16a-e) is ¬ forms and / or configured.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, 7. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Netzwerktopologie (N) in Abhängigkeit von einer vorgege¬ benen maximalen Laufzeit (tm) zu einer Führerstandleitstelle (32) einer von einer der Sensoreinheiten (lOa-j, 12a-c, 14a- e, 16a-e) ausgehenden Datenübertragung ausgebildet und/oder konfiguriert wird. the network topology (N) depending on a specified differently surrounded maximum duration (t m) to a cab control center (32) of one of one of the sensor units (lOa-j, 12a-c, 14a-e, 16a-e) formed outgoing data transfer, and / or is configured.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, 8. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
ein Warnsignal (W) über das Ad-hoc-Netzwerk (8) geleitet wird, wenn eine vorgegebene maximale Laufzeit (tm) zu einer Führerstandleitstelle (32) einer von einer der Sensoreinhei¬ ten (lOa-j, 12a-c, 14a-e, 16a-e) ausgehenden Datenübertragung überschritten wird. a warning signal (W) is routed via the ad hoc network (8) if a predetermined maximum transit time (t m ) to a driver's station (32) of one of the Sensoreinhei ¬ th (lOa-j, 12a-c, 14a -e, 16a-e) outgoing data transmission is exceeded.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, 9. Method according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
ein Warnsignal (W) über das zumindest teilweise ausgebildete Ad-hoc-Netzwerk (8) geleitet wird, wenn eine vorgegebenen maximale Zeitdauer (zm) bis zu einem vollständigen Ausbilden des Ad-hoc-Netzwerks (8) überschritten wird. a warning signal (W) is passed through the at least partially formed ad hoc network (8) when a predetermined maximum period of time (z m ) is exceeded until the ad hoc network (8) is completed.
10. Schienenfahrzeug (2) mit einem Kommunikationsnetzwerk (4) aufweisend mehrere Netzwerkknoten (6), 10. Rail vehicle (2) with a communication network (4) comprising a plurality of network nodes (6),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Kommunikationsnetzwerk (4) ein Ad-hoc-Netzwerk (8) ist und die Netzwerkknoten (6) Sensoreinheiten (lOa-j, 12a-c, 14a-e, 16a-e) sind. the communication network (4) is an ad hoc network (8) and the network nodes (6) are sensor units (10a-j, 12a-c, 14a-e, 16a-e).
11. Schienenfahrzeug (2) nach Anspruch 10, 11. Rail vehicle (2) according to claim 10,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
zumindest mehrere der Sensoreinheiten (14a-e, 16a-e) in einem Drehgestell (20a, 20b) des Schienenfahrzeugs (2) angeordnet sind . at least a plurality of the sensor units (14a-e, 16a-e) in a bogie (20a, 20b) of the rail vehicle (2) are arranged.
12. Schienenfahrzeug (2) nach Anspruch 10 oder 11, 12. Rail vehicle (2) according to claim 10 or 11,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Ad-hoc-Netzwerk (8) an einen Zugangspunkte (26a-f) zu einem übergeordneten kabelgebundenen Netzwerk (28, 30) angebunden ist. the ad hoc network (8) is connected to an access point (26a-f) to a higher-level wired network (28, 30).
13. Schienenfahrzeug (2) nach Anspruch 12, 13. Rail vehicle (2) according to claim 12,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Zugangspunkt (26a-f) oberhalb eines Drehgestells (20a, 20b) des Schienenfahrzeugs (2) angeordnet ist. the access point (26a-f) is arranged above a bogie (20a, 20b) of the rail vehicle (2).
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