EP3539845A1

EP3539845A1 - Schaltbare anbindung einer stellbaugruppe an zwei stellwerkinstanzen

Info

Publication number: EP3539845A1
Application number: EP18162184.8A
Authority: EP
Inventors: Josef Winiger; Beat AEPPLI
Original assignee: Siemens Schweiz AG
Current assignee: Siemens Mobility AG
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-09-18

Abstract

Erfindungsgemäss werden ein Verfahren und ein System zur Anbindung einer Stellbaugruppe (8) für ein dezentrales Funktionselement (16) im Schienenverkehr an eine neue Stellwerkinstanz (22) unter temporärer Beibehaltung einer Anbindung der Stellbaugruppe (8) an eine Vorgängerstellwerkinstanz (4) offenbart, umfassend:a) Verbinden der Stellbaugruppe (8) mit dem dezentralen Funktionselement (16) und der neuen Stellwerkinstanz (22) ;b) Bereitstellen einer Transformationsinstanz (12), welche von der Stellbaugruppe (8) an die Vorgängerstellwerkinstanz zu sendende oder von dieser zu empfangende steuerungsrelevante Daten in das von der Vorgängerstellwerkinstanz (4) und/oder der Stellbaugruppe (8) erforderliche Format übersetzt; undc) Bereitstellen einer Umschalteinheit (12), die die Bedienberechtigung zwischen Vorgängerstellwerkinstanz (4) und neuer Stellwerkinstanz (22) umschaltet.Auf diese Weise ist es möglich, dass eine Stellbaugruppe (auch eine neue Stellbaugruppe) ausreichend parallel zum Betrieb mit der Vorgängerstellwerkinstanz im Zusammenspiel mit der neuen Stellwerkinstanz getestet werden kann. Die Transformatorinstanz formt daher alle Signale von und zur Stellbaugruppe in die für die Vorgängerstellwerkinstanz erforderliche Form um, sodass für die Vorgängerstellwerkinstanz nicht ersichtlich ist, dass beispielsweise eine komplett neue Stellbaugruppe die Steuerung einer Weiche oder eines Signals übernommen hat.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zur Anbindung einer Stellbaugruppe für ein dezentrales Funktionselement im Schienenverkehr an eine neue Stellwerkinstanz unter temporärer Beibehaltung einer Anbindung der Stellbaugruppe an eine Vorgängerstellwerkinstanz.
Im schienengebundenen Verkehr werden dezentrale Funktionselemente, wie zum Beispiel Weichen, Signale, Gleisfreimeldeeinrichtungen und dergleichen, heutzutage in der Regel aus einem Stellwerk heraus gesteuert. In der Regel verfügen diese dezentralen Funktionselemente über in ihrer unmittelbaren Nähe angeordnete Stellbaugruppen, die die vom Stellwerk ausgegebenen Stellaufträge interpretieren und die dezentralen Funktionselemente entsprechend einstellen sowie ggfs. den Stellzustand der dezentralen Funktionselemente an das Stellwerk zurückmelden. Bei der heute noch weitverbreiteten Stellwerk-Architektur erfolgt dabei die Speisung einer Signallampe zu deren Aufleuchten und/oder eines Weichenmotors zur Erzielung eines Weichenumlaufs aus dem Stellwerk heraus. Häufig wird dabei dann anhand der aufgenommenen Leistung auch im Stellwerk die Feststellung getroffen, dass die Signallampe brennt. Bei der Realisierung neuer Stellwerktypen wird die elektrische Leistung für die dezentralen Funktionselemente häufig direkt vor Ort lokal bereitgestellt und Steuer- und Kontrolldaten werden über Datenbusse ausgetauscht, die die Stellbaugruppe nun mehr eher mit einer Stellwerkinstanz als einem physisch vorhandenen Stellwerk verbinden. Bei dieser Architektur wird beispielsweise die Feststellung, ob eine Signallampe wunschgemäss leuchtet, von der Stellbaugruppe lokal getroffen und zum Beispiel im Wege des IP-Protokolls über den Datenbus an die Stellwerkinstanz übermittelt.
Soll es nun zu einem Austausch eines bestehenden Stellwerks durch eine neue Stellwerkinstanz (neue Sicherungsanlagen) kommen, ist ein derartiger Austausch in der Regel nur in sehr kurzer Zeit durchführbar. In den meisten Fällen müssen ganze Bahnhöfe und Strecken innerhalb von wenigen Stunden von bestehenden Stellwerken auf die neue Stellwerkinstanz umgerüstet werden. Es ist leicht einleuchtend, dass der Aufwand für die Vorbereitungen und die Umsetzung sehr hoch sind und die Risiken bei möglichen technischen Problemen mit den Anlagengrössen überproportional ansteigen. Der Umstieg zu neuen Stellwerktechnologien wird zudem weiter erschwert, da vor einer Inbetriebsetzung nur wenig Erfahrung mit den neuen Technologien im echten Einsatz gesammelt werden kann. Temporäre Umschaltungen für die Abarbeitung von Testszenarien lassen daher den Aufwand für den Übergang sehr stark ansteigen, weil jeweils nach Testende der alte Zustand wieder herzustellen ist.
Auch die weitere Verlängerung der Betriebszeiten der Bahnen während der Nacht machen die Zeitfenster für Umschaltungen und Tests immer kürzer. Für die eigentlichen Tests und das Sammeln von Betriebserfahrungen bleibt dadurch oft nur ungenügend Zeit. Aufgrund der längeren Lebensdauer der dezentralen Funktionselemente (auch Aussenelemente genannt) und der gewünschten Einsparung von Kosten bei den Bahnbetreibern werden die Aussenelemente inkl. der verlegten Kabel häufig weiterverwendet. Meist wird effektiv nur die alte Stellwerkanlage durch eine moderne und automatisierbare Stellwerkinstanz ersetzt.
Kommt es nun zum Ersatz eines alten Stellwerks wird das neue Stellwerk (oder allgemeiner die neue Sicherungsanlage) parallel zum bestehenden alten Stellwerk aufgebaut. Vorbereitend für die spätere Inbetriebsetzung werden sämtliche Aussenelemente zur neuen Sicherungsanlage hin verkabelt und getestet. Nach bestandenen Tests werden die Aussenelemente wieder an das bestehende Stellwerk angeschlossen. Vor der Wiederaufnahme des Betriebs sind wiederum Tests mit dem bestehenden alten Stellwerk erforderlich. Am Datum der Inbetriebsetzung werden sämtliche Aussenelemente wiederum an die neue Sicherungsanlage angeschlossen, getestet und danach für den Betrieb freigegeben. Falls die alten und neuen Stellbaugruppen und Aussenelemente nicht vollständig kompatibel sind, müssen auch diese während der Inbetriebsetzung selber umgebaut oder ersetzt werden. Beispiele hierfür sind der Wechsel von Weichenmotoren mit einer Phase nach drei Phasen oder der Ersatz einer Weiche mit einem Antrieb zu einer Weiche mit mehreren Antriebe oder der Ersatz von Glühfadensignallampe zu LED-Leuchtpunkten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zur Anbindung einer Stellbaugruppe für ein dezentrales Funktionselement im Schienenverkehr an eine neue Stellwerkinstanz, bei dem die Anschaltung der Stellbaugruppe hinreichend im Zusammenspiel mit der neuen Stellwerkinstanz getestet werden kann, ohne dabei auf enge Zeitfenster beschränkt zu sein.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäss durch ein Verfahren zur Anbindung einer Stellbaugruppe für ein dezentrales Funktionselement im Schienenverkehr an eine neue Stellwerkinstanz unter temporärer Beibehaltung einer Anbindung der Stellbaugruppe an eine Vorgängerstellwerkinstanz gelöst, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

a) Verbinden der Stellbaugruppe mit dem dezentralen Funktionselement und der neuen Stellwerkinstanz;
b) Bereitstellen einer Transformationsinstanz, welche von der Stellbaugruppe an die Vorgängerstellwerkinstanz zu sendende oder von dieser zu empfangende steuerungsrelevante Daten in das von der Vorgängerstellwerkinstanz und/oder der Stellbaugruppe erforderliche Format übersetzt; und
c) Bereitstellen einer Umschalteinheit, an der Stellbaugruppe, die die Bedienberechtigung zwischen der Vorgängerstellwerkinstanz und der neuen Stellwerkinstanz umschaltet.

Bezüglich des Systems wird diese Aufgabe erfindungsgemäss durch ein System zur Anbindung einer Stellbaugruppe für ein dezentrales Funktionselement im Schienenverkehr an eine neue Stellwerkinstanz unter temporärer Beibehaltung einer Anbindung der Stellbaugruppe an eine Vorgängerstellwerkinstanz gelöst, umfassend:

a) die Stellbaugruppe, die mit dem dezentralen Funktionselement und der neuen Stellwerkinstanz verbunden ist;
b) eine Transformationsinstanz, welche von der Stellbaugruppe an die Vorgängerstellwerkinstanz zu sendende oder von dieser zu empfangende steuerungsrelevante Daten in das von der Vorgängerstellwerkinstanz und/oder der Stellbaugruppe erforderliche Format übersetzt; und
c) eine Umschalteinheit, die die Bedienberechtigung zwischen der Vorgängerstellwerkinstanz und der neuen Stellwerkinstanz umschaltet.

Auf diese Weise ist es möglich, dass eine Stellbaugruppe (auch eine neue Stellbaugruppe) ausreichend parallel zum Betrieb mit der Vorgängerstellwerkinstanz im Zusammenspiel mit der neuen Stellwerkinstanz getestet werden kann. Die Transformationsinstanz formt daher alle Signale von und zur Stellbaugruppe in die für die Vorgängerstellwerkinstanz erforderliche Form um, sodass für die Vorgängerstellwerkinstanz nicht ersichtlich ist, dass beispielsweise eine komplett neue Stellbaugruppe die Steuerung einer Weiche oder eines Signals übernommen hat. So kann beispielsweise die Umrüstung eines Weichenmotors von einer einphasigen auf eine dreiphasige Versorgung erfolgen, indem die Transformationsinstanz der Vorgängerstellwerkinstanz das Vorhandensein eines einphasigen Motors darstellt. So kann hier beispielsweise die von der Vorgängerstellwerkinstanz für den früheren einphasigen Weichenmotor bereitgestellte Leistung als umgewandelte Leistung für den nun dreiphasigen Weichenmotor bereitstellt werden. Da die Vorgängerstellwerkinstanz oft noch aus alten Relaisstellwerken besteht, muss die Transformationsinstanz die von den Relaisstellwerken bereitgestellte Leistung (z.B. der Lampenstrom einer Signallampe oder eben den Strom für den Weichenmotor) beziehen, damit im Relaisstellwerke beispielsweise Stromrelais nicht abfallen. Diese bezogene Leistung kann dann von der Stellbaugruppe und/oder der Transformationsinstanz entsprechend für den Betrieb des Aussenelements (dezentrales Funktionselement, wie z.B. Weiche, Signal) eingesetzt und/oder an speziell vorgesehenen Lastwiderständen verbraucht werden. Alternativ kann auch die aus der Vorgängerstellwerkinstanz gelieferte Spannung abgesenkt werden, da die Relais in Abhängigkeit vom Stromfluss schalten und daher seitens der Transformationsinstanz nur auf den geeigneten Stromfluss zu achten ist, damit es im Relaisstellwerk nicht zu Störungsmeldungen, wie "Signallampe brennt nicht" oder dergleichen, infolge eines Relaisabfalls bei zu kleinem Stromfluss kommt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die anhängenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Figur in schematischer Ansicht eine Sicherungsanlage 2 mit einem bestehenden Stellwerk 4 und einer einer neuen Weichenstellbaugruppe 8 mit einer Weichensteuerung 10, einer temporären Transformationsinstanz 12 und einem Umschalter 14 zur Steuerung einer Weiche 16. Dabei ist die Transformationsinstanz 12 direkt mit einem entsprechenden Weichensteuerungsmodul 18 im bestehenden Stellwerk 4 verbunden. Die Transformationsinstanz 12 ist weiter direkt mit der neuen Weichenstellbaugruppe 8 verbunden, die ihrerseits Daten an die Weichensteuerung 10 ausgibt bzw. von ihr erhält. Die Weichensteuerung 10 ist an eine Stromversorgung 20 angeschlossen, die von einer neuen Stellwerkinstanz 22 insofern unabhängig ist, dass die Weichenmotoren der Weiche 16 nicht mehr direkt aus der Vorgängerstellwerkinstanz mit elektrischer Leistung versorgt werden. Der Umschalter 14 ist dabei von einem Bedienplatz 24 aus steuerbar.
Für die Weiche 16 soll hier bei einem Wechsel von dem bestehenden Stellwerk 4 zu der neuen Stellwerkinstanz 22 nun beispielhaft auch der gleichzeitige Austausch eines einphasigen Weichenmotors zu einem dreiphasigen Weichenmotor beschrieben werden. Dieser Austausch macht es teilweise erforderlich, dass die Weichenstellbaugruppe 8 ebensfalls erneuert wird. Zunächst ist der Umschalter 14 nun so gestellt, dass die neue Weichenstellbaugruppe 8 an die neue Stellwerkinstanz 22 angekoppelt wird. In dieser neuen Variante wird die elektrische Leistung für den neuen dreiphasigen Weichenmotor von der Stromversorgung 20 bereitgestellt, die an der Weichensteuerung 10 angeschlossen ist. Erhält nun die neue Weichenstellbaugruppe 8 von der neuen Stellwerkinstanz 22 ein Kommando zum Umlauf der Weiche 16, gibt die neue Weichenstellbaugruppe 8 entsprechend einen Umlauf der Weiche 16 für die Weichensteuerung 10 frei, die somit beispielsweise den Weichenmotor nun an die Stromversorgung 20 schaltet. Der Weichenmotor kann nun über drei Phase versorgt werden und bewegt eine hier nicht weiter dargestellte Weichenzunge in die neue gewünschte Weichenendlage. Dank eines ebenso nicht weiter dargestellten Weichenzungenkontrollgestänges wird der Weichensteuerung 10 bzw. direkt der neuen Weichenstellbaugruppe 8 zurückgemeldet, wenn die Weichenzunge die gewünschte Endlage errreicht hat. Die Weichenstellbaugruppe 8 hebt dann die Freigabe zum Weichenumlauf auf, sodass der Weichenmotor dann wieder stromlos geschaltet wird. Zugleich meldet die neue Weichenstellbaugruppe 8 der neuen Stellwerkinstanz 22, dass die Weiche 16 gemäss der Anforderung umgelaufen ist und nun in ihrer neuen Endlage betriebssicher verriegelt ist. Zugleich kann die neue Weichenstellbaugruppe 8 auch den Verlauf der Leistungsaufnahme durch den Weichenmotor analysieren und beispielsweise bei einer zu langen Umlaufzeit ein Diagnosesignal zur Wartung der Weiche an die neue Stellwerkinstanz 22 ausgeben (dies könnte beispielsweise auch eine neue Funktionalität sein, die mit dem Ersatz der Stellbaugruppe ermöglicht wird). Der ganze Umstellvorgang wird durch die Transformationsinstanz 12 verarbeitet und verträglich an das Weichensteuermodul 18 gemeldet.
Dieser Vorgang kann nun zum Beispiel zu Testzwecken immer wieder innerhalb eines zur Verfügung stehenden Installationszeitfensters getestet werden, bis das Zusammenwirken von neuer Stellwerkinstanz 22, neuer Weichenstellbaugruppe 8 und neuem Weichenmotor als abgenommen betrachtet werden kann. Zum Ende des Installationszeitfensters schaltet der Umschalter 14 (ausgelöst vom Bedienplatz 24) die Weiche 16 über die Transformationsinstanz 12 wieder an das bestehende Stellwerk 4 an. Das Problem, dass sich das bestehende Stellwerk 4 und die neue Weiche 16 eigentlich gar nicht mehr verstehen, besteht dadurch nicht.
Hier ist nun die Transformationsinstanz 12 so ausgebildet, dass das bestehende Stellwerk 4 effektiv von dem bereits vorgenommenen Umbau gar nichts merkt. Fordert beispielsweise das bestehende Stellwerk 4 einen Umlauf der Weiche 16 an, schaltet das bestehende Stellwerk 4 über das Weichensteuerungsmodul 18 den zum Umlauf der Weichenmotor von dem alten einphasigen Motor benötigten Stromfluss frei. Die Transformationsinstanz 12 detektiert den freigeschalteten Strom und übersetzt dieses Signal nun in die Notation der neuen Weichenstellbaugruppe 8 um, welche eine Aufforderung zum Weichenumlauf erhält. Da das Weichensteuerungsmodul 18 nun den Stromfluss detektieren möchte, kommt der Transformationsinstanz 12 die Aufgabe zu den Strom auch entsprechend fliessen zu lassen. Hier ist es möglich im bestehenden Stellwerk 4 die Spannung für das Weichensteuerungsmodul 18 abzusenken, weil besonders bei Vorhandensein von Relaisstellwerken nur der Stromfluss für das korrekte Schalten bzw. Nichtabfallen der Relais erforderlich ist. Andererseits kann die von dem Weichensteuerungsmodul 18 gelieferte elektrische Leistung auch umgeformt und in die Weichensteuerung 10 eingespiesen werden. Auch der Verbrauch der Leistung an einem Lastwiderstand wäre in der Transformationsinstanz eine mögliche Option. Ist nun der Weichenumlauf, der von der neuen Weichenstellbaugruppe 8 gesteuert wird, erfolgt, kann die Transformationsinstanz 12 das vom Weichenkontrollgestänge abgeleitete Signal sowie die von der neuen Weichenstellbaugruppe 8 ermittelten Zustände verarbeiten. Somit steuert das bestehende Stellwerk 4 im aktuellen Betrieb den Weichenumlauf, obwohl hintendran am Gleis eine bereits für die Umstellung auf die neue Stellwerkinstanz 22 betriebstüchtige Situation geschaffen worden ist.
Kommt es nun zur Ablösung des bestehenden Stellwerks 4, wird der Umschalter 14 vom Bedienplatz 24 aus betätigt. Nach erfolgter Umschaltung können der Umschalter 14 und die Transformationsinstanz 12 entfernt werden. Beispielsweise können die beiden Komponenten über eine entsprechende Busschnittstelle an der neuen Weichenstellbaugruppe 8 angedockt und entsprechend nach erfolgter Umstellung auch wieder abgedockt werden.
Analog kann beispielsweise auch der Austausch einer Stellbaugruppe für ein Signal oder dergleichen vorgenommen werden.
Auf diese Weise lassen sich grosse Bahnanlagen einfacher und mit weniger Risiken auf neue Technologien umrüsten. Bei dem zukünftigen Einsatz auf Strecken mit hohem Bahnverkehr und/oder neuen Technologien müssen ganze Strecken oder Regionen umgerüstet werden. Dies wird beispielsweise durch die vorstehend beschriebene Erfindung überhaupt erst ermöglicht. Die Transformationsinstanz 12 stellt dabei immer die notwendige Schnittstelle zum bestehenden Stellwerk 4 in kompatibler und sicherheitskonformer Weise zur Verfügung.
Abschliessend sei angemerkt, dass in dem vorstehenden Anmeldetext häufig von Instanzen, z.B. für das bestehende und das neue Stellwerk, gesprochen wird. Hiermit soll zum Ausdruck gebracht werden, dass diese Instanzen einerseits als physisch vorhandene Installationen, beispielsweise in Form eines Stellwerkgebäudes mit darin angeordneten Stellwerkrechner und Stellwerkeinschubkarten, andererseits aber auch als rein virtuelle Instanzen oder auch als Mischung von physisch vorhandener und virtueller Ausprägung vorhanden sein können.

Claims

Verfahren zur Anbindung einer Stellbaugruppe (8) für ein dezentrales Funktionselement (16) im Schienenverkehr an eine neue Stellwerkinstanz (22) unter temporärer Beibehaltung einer Anbindung der Stellbaugruppe (8) an eine Vorgängerstellwerkinstanz (4), umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
a) Verbinden der Stellbaugruppe (8) mit dem dezentralen Funktionselement (16) und der neuen Stellwerkinstanz (22) ;

b) Bereitstellen einer Transformationsinstanz (12), welche von der Stellbaugruppe (8) an die Vorgängerstellwerkinstanz zu sendende oder von dieser zu empfangende steuerungsrelevante Daten in das von der Vorgängerstellwerkinstanz (4) und/oder der Stellbaugruppe (8) erforderliche Format übersetzt; und

c) Bereitstellen einer Umschalteinheit (12), die die Bedienberechtigung zwischen Vorgängerstellwerkinstanz (4) und neuer Stellwerkinstanz (22).umschaltet.
System (2) zur Anbindung einer Stellbaugruppe (8) für ein dezentrales Funktionselement (16) im Schienenverkehr an eine neue Stellwerkinstanz (22) unter temporärer Beibehaltung einer Anbindung der Stellbaugruppe (8) an eine Vorgängerstellwerkinstanz (4), umfassend:
a) die Stellbaugruppe (8), die mit dem dezentralen Funktionselement (16) und der neuen Stellwerkinstanz (22) verbunden ist;

b) eine Transformationsinstanz (12), welche von der Stellbaugruppe (8) an die Vorgängerstellwerkinstanz (4) zu sendende oder von dieser zu empfangende steuerungsrelevante Daten in das von der Vorgängerstellwerkinstanz (4) und/oder der Stellbaugruppe (8) erforderliche Format übersetzt; und

c) eine Umschalteinheit (14), die die Bedienberechtigung zwischen Vorgängerstellwerkinstanz (4) und neuer Stellwerkinstanz (22) umschaltet.