EP3822145B1 - Verfahren und system zur abarbeitung einer projektierten weichenlaufkette - Google Patents

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EP3822145B1
EP3822145B1 EP19208757.5A EP19208757A EP3822145B1 EP 3822145 B1 EP3822145 B1 EP 3822145B1 EP 19208757 A EP19208757 A EP 19208757A EP 3822145 B1 EP3822145 B1 EP 3822145B1
Authority
EP
European Patent Office
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scu1
scu5
communication unit
point operation
staggered
Prior art date
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EP19208757.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3822145C0 (de
EP3822145A1 (de
Inventor
Sandro KNAUS LANDOLT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility AG
Original Assignee
Siemens Mobility AG
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Publication date
Application filed by Siemens Mobility AG filed Critical Siemens Mobility AG
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Publication of EP3822145A1 publication Critical patent/EP3822145A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3822145C0 publication Critical patent/EP3822145C0/de
Publication of EP3822145B1 publication Critical patent/EP3822145B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L5/00—Local operating mechanisms for points or track-mounted scotch-blocks; Visible or audible signals; Local operating mechanisms for visible or audible signals
    • B61L5/10—Locking mechanisms for points; Means for indicating the setting of points
    • B61L5/102—Controlling electrically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L19/00—Arrangements for interlocking between points and signals by means of a single interlocking device, e.g. central control
    • B61L19/06—Interlocking devices having electrical operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L19/00—Arrangements for interlocking between points and signals by means of a single interlocking device, e.g. central control
    • B61L19/06—Interlocking devices having electrical operation
    • B61L19/08—Special arrangements for power supply for interlocking devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/70—Details of trackside communication
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L7/00—Remote control of local operating means for points, signals, or track-mounted scotch-blocks
    • B61L7/06—Remote control of local operating means for points, signals, or track-mounted scotch-blocks using electrical transmission
    • B61L7/068—Protection against eddy-currents, short-circuits, or the like, for electric safety arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for processing a planned switch chain in order to achieve circulation of one or more switches in rail-bound traffic.
  • decentralized signal box structures As digitalization moves into the control and/or monitoring of rail traffic, there will be an increasing reduction in decentralized signal box structures.
  • the decentralized signal box structures are increasingly being converted into central signal box structures that cover very large areas.
  • a reduction in this regard to two or three central signal boxes could be planned for the Swiss Federal Railways network, which would then ensure 24-hour operation. Since these changes will also take place over a period of many years to protect investments in the already installed base, the requirements for the decentralized signal box structures will increase massively, especially with regard to response times and latency times, especially since at the same time there is usually always an increase in efficiency should be achieved in the existing network.
  • Siemens Mobility AG has developed signal box structures under the name Sinet ® , in which data is exchanged between the so-called element controllers and LEUs (Lineside Electronic Unit), which are arranged on the track to control switches , signals, balises, axle counters and the like, and a central signal box is provided via a redundant data line.
  • Communication units (SCU) to which the element controllers are used are connected, integrated into the data line in ring structures.
  • the electrical supply and monitoring of currents from the signal box are delegated to the local element controllers, which are connected to a power bus that is also redundant and thus obtain their power locally with the advantageously associated short cable routes.
  • the coupling unit required for this is referred to as the network node unit SND, which is also coupled to the communication unit SCU and exchanges bidirectional data with it, for example about the strength of the flowing current and function characteristics and the like.
  • These power supply structures are currently sold by Siemens Mobility AG under the name Sigrid ® .
  • Sinet ® and Sigrid ® are, for example, in the European patent EP 2 301 202 B1 described.
  • the document EP2549620A2 discloses a method for the decentralized control of switches.
  • Decentralized functional units are connected to a ring line and have external power supplies for powering the point drives.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method and a system for processing a planned switch chain in order to achieve the circulation of one or more switches in rail-bound traffic, which meet the above-mentioned requirements.
  • the simultaneous starting of several switches can be reliably prevented by specifically allowing the switch running chain in only a single communication unit of the plurality of communication units arranged in the data line ring, whereby the power bus supplying the switch motors can be designed for a significantly lower peak load.
  • the delay time until all circulation commands are processed is essentially only determined by the times until the switch-on current falls below the predeterminable value summed up at the individual switches. Additional communication times to the signal box that further delay processing do not occur here because local communication only occurs in the data line ring.
  • the delay is a maximum of ten times the time required for the starting current to fall below a predeterminable threshold. Assuming a time period of 200 ms per switch, there would be a maximum delay of 2s for the ten switches until the last circulation command would be processed. Such a short period of time can easily be tolerated even when the network is busy.
  • the communication units carry out a functional test of their communication units arranged adjacently in the data ring line at regular intervals and in the event of a failure of a communication unit that is currently blocking the switch chain the turnout chain is released again and blocked by the next communication unit configured in the turnout chain.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system 2 for controlling and monitoring rail traffic on a track section 4.
  • this track section there are four switches W1 to W4 and a level crossing BUe.
  • a control system 6 is provided in the present case, in which a plurality of dispatcher workstations are usually provided.
  • the dispatchers monitor the scheduled settings of routes and intervene manually in the control of the train's movement if there are deviations from the timetable.
  • the request for setting a route is transmitted from the control system 6 to a signal box 8, which today usually includes a signal box computer 10 as well as other data resources and control cabinet infrastructure 12.
  • Both the control system 6 and the signal box 8 connect to a redundant data backbone 16a, 16b (e.g. OTN, SDH, UMUX or similar) for data exchange using routers/switches 14.
  • the data backbone 16a, 16b can be used to bridge almost any distance.
  • Each switch W1 to W4 can include one or more switch motors, each of which is controlled by an Element Controller EC.
  • These element controller EC are logically arranged within a combined communication and network node unit.
  • the communication unit SCU1 to SCU5 establishes the connection to a data ring line 20 via the element controllers, which are designed at SIL4 level Interlocking 8 can exchange data.
  • the network node units SND1 to SND5 couple to a power bus 22, which is also designed as a ring line, and supply the element controller EC with the electrical power required to operate the switch motors.
  • the energy bus 22 itself is supplied with the required electrical power at feed points ES1, ES2 remote from the central signal box 8. These feed points ES1, ES2 can, for example, also be arranged in fixed structural structures, such as transformer houses TH1, TH2.
  • the communication of the network node units SND1 to SND5 with the associated communication units and/or with the signal box 8 is also handled via the communication units SCU1 to SCU5.
  • a switch chain is first of all configured for the switches W1 to W4 administered in this data ring line 18, which is stored in each communication unit SCU1 to SCU5 and here, for example, regulates the order in which the individual switches W1 to W4 should circulate.
  • each communication unit SCU1 to SCU5 is capable of temporarily blocking this switch chain for all other communication units SCU1 to SCU5 integrated in the data ring line 18.
  • a staggered processing of these circulation commands is ensured in that a first communication unit, here for example the SCU1, of the communication units SCU1 to SCU5 is configured in such a way that, after receiving a switch changeover command, it runs the planned switch running chain for the other communication units arranged in this data ring line 18, here the SCU2 to SCU5, and processes the switch circulation commands received for the element controller EC 1i connected to this first communication unit SCU1.
  • the network node unit SND1 detects the switch-on current recorded by the switch motor or switch motors and reports to the communication unit SCU1 when the switch-on current has again fallen below a predeterminable limit value. In response to this reported fall below the limit value for the inrush current, the configuration of the communication units SCU1 to SCU5 then provides for the blocking of the turnout chain to be lifted again and the turnout chain to be released to the second communication unit configured in the turnout chain, here for example SCU2, is carried out. At this point it should also be mentioned again that for the processing of all turnout commands, it is irrelevant which of the communication units is the first to take possession of the turnout chain and temporarily block it for all others.
  • the second communication unit SCU2 configured in the turnout chain now takes possession of the turnout chain and blocks it for the other communication units SCU1, SCU3 to SCU5.
  • the switch W2 can rotate, whereby After the inrush current falls below the limit value, the blocking of the turnout chain is lifted and taken over by the next communication unit configured in the turnout chain, here eg SCU4.
  • This procedure can now be repeated for one additional communication unit, here only SCU5, until the last switch circulation command has been processed in accordance with the planned switch running chain for the switches W1 to W4 administered in this data ring line 18.
  • the switch chain is not taken over by the communication unit SCU3 because no switch circulation command has been issued for the communication unit SCU3, which is only intended for the level crossing BUe. It should also be noted that it is irrelevant at which communication unit SCU1 to SCU5 the first turnout command arrives, since the order of the communication units blocking the turnout chain results from the turnout chain. For example, in this exemplary embodiment, if the communication unit SCU4 for the switch W3 were to block the switch chain first, the switch chain would then be processed according to the configuration in the further order SCU5 for switch W4, SCU1 for switch W1 and SCU2 for switch W2.
  • the communication units SCU1 to SCU5 can now each be configured in such a way that a functional test of their neighbors in the data ring line 18 is carried out at regular intervals arranged communication units can be carried out.
  • the communication units can, for example, send short live requests to their respective neighbors. If there is no reply, there is probably a malfunction in the non-responsive communication unit. If the communication unit that is currently blocking the switch chain fails, the switch chain is then immediately released again, so that the switch chain can be taken over by the next communication unit configured in the switch chain and blocked again for the remaining communication units arranged in the data ring line.
  • each communication unit SCU is associated with a network node unit SND for the electrical supply of the respective communication unit SCU and the element controller EC connected to it, with the communication unit SCU also sending an alive request at regular intervals their associated network node unit SND sends. If there is no response, this is interpreted as a failure of the network node unit SND.
  • the switch chain blocked by the assigned communication unit SCU is immediately released and can thus be taken into possession of the next communication unit configured in the switch chain.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Abarbeitung einer projektierten Weichenlaufkette zur Erzielung eines Umlaufens von einer oder mehrerer Weichen im schienengebundenen Verkehr.
  • Im Rahmen des Einzugs der Digitalisierung in die Steuerung und/oder Überwachung des schienengebundenen Verkehrs wird es zunehmend zu einer Verringerung von dezentralen Stellwerksstrukturen kommen. Dabei werden die dezentralen Stellwerksstrukturen immer stärker in zentrale, räumlich aber sehr grosse Gebiete abdeckende zentrale Stellwerksstrukturen überführt. Für das Netz der Schweizerischen Bundesbahnen könnte eine diesbezügliche Verringerung bis auf zwei oder drei zentrale Stellwerke vorgesehen sein, die dann einen 24-Stunden-Betrieb gewährleisten sollen. Da diese Veränderungen auch zum Schutz der Investitionen in die bereits installierte Basis jedoch über einen Zeitraum von vielen Jahren geschehen werden, steigen die Anforderungen an die dezentralen Stellwerksstrukturen besonders bezüglich der Reaktionszeiten bzw. Latenzzeiten massiv an, zumal zugleich ja auch in der Regel immer eine Effizienzsteigerung im bestehenden Netz erzielt werden soll.
  • Zur Errichtung grösserer, aber immer noch als dezentral zu betrachtende Stellwerksstrukturen hat die Siemens Mobility AG Stellwerksstrukturen unter dem Namen Sinet® entwickelt, bei denen der Datenaustausch zwischen den sogenannten Element Controller und LEU's (Lineside Electronic Unit), die am Gleis angeordnet zur Steuerung von Weichen, Signalen, Balisen, Achszähler und dergleichen eingesetzt werden, und einem zentralen Stellwerk über eine redundant abgebildete Datenleitung vorgesehen ist. Dabei werden Kommunikationseinheiten (SCU), an die die Element Controller angeschlossen sind, in die Datenleitung in Ringstrukturen eingebunden.
  • Zugleich sind bei diesen Stellwerksstrukturen die elektrische Versorgung und die Überwachung von Strömen aus dem Stellwerk heraus an die lokalen Element Controller delegiert, die hierzu an einem ebenfalls redundant ausgeführten Energiebus angeschlossen sind und so ihre Leistung lokal mit den damit vorteilhaft verbundenen kurzen Kabelwegen beziehen. Die hierzu erforderliche Kopplungseinheit wird als Netzknoteneinheit SND bezeichnet, die ebenfalls mit der Kommunikationseinheit SCU gekoppelt ist und mit dieser bidirektional Daten, beispielsweise über die Stärke des fliessenden Stroms und Funktionskennzeichen und dergleichen, austauscht. Diese Stromversorgungsstrukturen werden derzeit von der Siemens Mobility AG unter dem Namen Sigrid® vertrieben.
  • Die Grundstrukturen von Sinet® und Sigrid® sind beispielsweise in dem europäischen Patent EP 2 301 202 B1 beschrieben.
  • Mit dieser Dezentralisierung der Element Controller (EC) für Weichen werden auch die Anforderungen an die dezentralen Weichenstellteile (Element Controller für Weichen) andere sein als mit der heute vorherrschenden zentralen Stellwerkarchitektur (zentral im Sinne der auf der Stellwerkkarte überwachten Weichenmotorleistungsaufnahme und der aus dem Stellwerk heraus vorgesehenen Speisung mit den entsprechend zu Teil sehr langen Stromversorgungskabeln). Ein wichtiges Thema ist dabei die Verwaltung einer sogenannten Weichenlaufkette, die sicherstellt, dass nie mehrere Weichen innerhalb eines Abschnitts miteinander, sondern nacheinander anlaufen. Hierzu ist es bereits beispielsweise bei Hochgeschwindigkeitsweichen, die über mehrere einzelne Weichenantriebe verfügen, bekannt, diese Weichenantriebe einer Weiche gestaffelt anzusteuern, da der Anlaufstrom eines Weichenmotors vergleichsweise hoch ist und damit einige Anforderungen an die adäquate Stromversorgung stellt.
  • Genau hier tritt aber nun ein signifikantes Problem auf, wenn beispielsweise eine Vielzahl derartiger Weichen logisch in einem Sinet-Datenleitungsring angeordnet sind und aus dem zentralen Stellwerk ein Umstellbefehl für mehrere dieser Weichen ausgegeben wird. Befinden sich diese Weichen nun auch noch sehr weit von dem zentralen Stellwerkrechner entfernt, kann die zentrale Verwaltung der tatsächlich dann abzuarbeitenden Umstellbefehle gemäss der projektierten Weichenlaufkette unangemessen hohe Verzögerungszeiten bewirken und damit die gleichzeitige Einstellung von aus einem Leitsystem heraus angeforderten Fahrstrassen erheblich verzögern. Da mit der Einführung der grossflächig wirksamen zentralen Stellwerksstrukturen aber auch eine deutliche Kapazitätssteigerung im zweistelligen Prozentbereich erzielt werden soll, ist es essentiell, dass die Funktion der Weichenlaufkette (die Abarbeitung der ausgegebenen Weichenumlaufbefehle) mindestens gleich schnell von Statten geht, wie mit den heutigen zentralen, aber auch nur kleinflächig wirksamen Stellwerkstrukturen.
  • Das Dokument EP2549620A2 offenbart ein Verfahren zur dezentralen Steuerung von Weichen. Dezentrale Funktionseinheiten sind an eine Ringleitung angeschlossen und verfügen über extern Spannungsversorgungen zur Spannungsversorgung der Weichenantriebe.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zur Abarbeitung einer projektierten Weichenlaufkette zur Erzielung eines Umlaufens von einer oder mehrerer Weichen im schienengebundenen Verkehr anzugeben, die diese vorstehend genannten Anforderungen erfüllen.
  • Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäss durch ein Verfahren zur Abarbeitung einer projektierten Weichenlaufkette zur Erzielung eines Umlaufens von einer oder mehrerer Weichen im schienengebundenen Verkehr, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
    1. a) Anordnen von mehreren Kommunikationseinheiten in einer Datenringleitung, wobei die Kommunikationseinheiten ausgestaltet sind, die projektierte Weichenlaufkette zu speichern und von einer zentralen Steuerungsinstanz, wie z.B. von einem Stellwerk, Weichenumstellbefehle zu empfangen;
    2. b) Anordnen einer Anzahl von Element Controllern für die Weichen, wobei der Element Controller zur Steuerung eines Weichenmotors dient und jeder Element Controller genau einer Kommunikationseinheit zugeordnet ist;
    3. c) nachdem eine erste der Kommunikationseinheiten, einen Weichenumstellbefehl erhalten hat, sperren der projektierten Weichenlaufkette für die anderen in dieser Datenringleitung angeordneten Kommunikationseinheiten;
    4. d) Abarbeiten des für die an dieser ersten Kommunikationseinheit angeschlossenen Element Controller erhaltenen Weichenumlaufbefehls und dabei Erfassen eines Einschaltstroms für den jeweiligen Weichenmotor; und
    5. e) Aufheben der Sperre und Freigabe der Weichenlaufkette an die gemäss der in der Weichenlaufkette projektierte zweite Kommunikationseinheit nach Unterschreitung eines vorgebbaren Einschaltstroms;
    6. f) Abarbeiten des für die an dieser zweiten Kommunikationseinheit angeschlossenen Element Controller erhaltenen Weichenumlaufbefehls und dabei Erfassen eines Einschaltstroms für den jeweiligen Weichenmotor; und
    7. g) Wiederholen der Schritte e) und f) bis durch die stufenweise Freigabe der projektierten Weichenlaufkette auch der letzte für die in diesem Datenleitungsring angeordneten Kommunikationseinheiten ausgegebene Weichenumstellbefehl abgearbeitet worden ist.
  • Bezüglich des Systems wird diese Aufgabe erfindungsgemäss durch ein System zur Abarbeitung einer projektierten Weichenlaufkette zur Erzielung eines Umlaufens von einer oder mehrerer Weichen im schienengebundenen Verkehr gelöst, umfassend:
    1. a) mehrere Kommunikationseinheiten, die in einer Datenringleitung angeordnet sind, wobei die Kommunikationseinheiten ausgestaltet sind, die projektierte Weichenlaufkette zu speichern und von einer zentralen Steuerungsinstanz, wie z.B. von einem Stellwerk, Weichenumstellbefehle zu empfangen;
    2. b) eine Anzahl von Element Controllern für die Weiche oder die Weichen, wobei jeder Element Controller zur Steuerung mindestens eines Weichenmotors dient und jeder Element Controller genau einer Kommunikationseinheit zugeordnet ist;
    3. c) eine erste der Kommunikationseinheiten so konfiguriert ist, dass sie nach Erhalt eines Weichenumstellbefehls die projektierte Weichenlaufkette für die anderen in dieser Datenringleitung angeordneten Kommunikationseinheiten sperrt und die für die an dieser ersten Kommunikationseinheit angeschlossenen Element Controller erhaltenen Weichenumlaufbefehle abarbeitet,
    4. d) an einen Energiebus angekoppelte und mit jeweils einer der Kommunikationseinheiten zum Datenaustausch assoziierte Netzknoteneinheiten, mit denen ein Einschaltstrom für den jeweiligen Weichenmotor erfassbar ist; und
    5. e) eine weitere Konfiguration von Kommunikationseinheiten und Netzknoteneinheiten, die so Konfiguriert sind, dass nach Unterschreitung eines vorgebbaren Einschaltstroms die Sperre der Weichenlaufkette aufgehoben und eine Freigabe der Weichenlaufkette an die gemäss der in der Weichenlaufkette projektierte zweite Kommunikationseinheit erfolgt, wobei diese Vorgehensweise für jeweils eine weitere Kommunikationseinheit wiederholbar ist, bis auch der letzte Weichenumlaufbefehl gemäss der projektierten Weichenlaufkette abgearbeitet worden ist.
  • Auf diese Weise kann das gleichzeitige Anlaufen mehrerer Weichen durch die gezielte Zulassung der Weichenlaufkette in jeweils nur einer einzigen Kommunikationseinheit der Mehrzahl von in dem Datenleitungsring angeordneten Kommunikationseinheiten sicher verhindert werden, wodurch der die Weichenmotoren versorgende Energiebus auf eine erheblich geringere Spitzenlast ausgelegt sein kann. Weiter entsteht der Vorteil, dass sich auch die Verzögerungszeit bis zur Abarbeitung aller Umlaufbefehle im wesentlichen nur durch die Zeiten bis zur Unterschreitung des vorgebbaren Einschaltstroms an den einzelnen Weichen aufsummiert. Zusätzliche die Abarbeitung weiter verzögernde Kommunikationszeiten zum Stellwerk hin treten hier eben durch die lokale Kommunikation nur im Datenleitungsring nicht auf. Befinden sich beispielsweise zehn Weichen in den Datenleitungsring, die zur Einstellung einer neuen Fahrstrasse umlaufen müssen, so beträgt die Verzögerung höchstens zehnmal die Zeit, die zum Abfallen des Anlaufstrom unter eine vorgebbare Schwelle benötigt wird. Mit der Annahme von einer Zeitspanne von 200 ms pro Weiche ergäbe sich so bei den zehn Weichen eine maximale Verzögerung von 2s, bis auch der letzte Umlaufbefehl abgearbeitet werden würde. Eine derartig kurze Zeitspanne ist auch bei dichter Netzbelegung problemlos tolerierbar.
  • Zur Vermeidung von Deadlock-Ereignissen durch den Ausfall einer gerade die Weichenlaufkette für die anderen Kommunikationseinheiten sperrenden Kommunikationseinheit kann es vorgesehen sein, dass die Kommunikationseinheiten in regelmässigen Abständen eine Funktionsprüfung ihrer in der Datenringleitung benachbart angeordneten Kommunikationseinheiten ausführen und wobei bei Ausfall einer die Weichenlaufkette aktuell sperrenden Kommunikationseinheit die Weichenlaufkette wieder freigegeben und von der nächsten in der Weichenlaufkette projektierten Kommunikationseinheit gesperrt wird.
  • In Analogie zum Ausfall einer die Weichenlaufkette aktuell sperrenden Kommunikationseinheit kann es für den Ausfall der die elektrische Versorgung des Weichenantriebs bewirkenden Netzknoteneinheit vorgesehen sein, dass jede Kommunikationseinheit mit einer Netzknoteneinheit für die elektrische Versorgung der jeweiligen Kommunikationseinheit und der an ihr angeschlossenen Element Controller assoziiert ist, wobei bei Erkennung des Ausfalls der Netzknoteneinheit eine durch die ihr zugeordnete Kommunikationseinheit gesperrte Weichenlaufkette freigegeben wird.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den übrigen Unteransprüchen ausgeführt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Figur in schematischer Darstellung ein System 2 zur Steuerung und Kontrolle von schienengebundenem Verkehr auf einem Gleisabschnitt 4. In diesem Gleisabschnitt befinden sich vier Weichen W1 bis W4 und ein Bahnübergang BUe.
  • Zur Steuerung des Zuglaufs ist vorliegend ein Leitsystem 6 vorgesehen, in dem in der Regel eine Mehrzahl von Fahrdienstleiterarbeitsplätzen vorgesehen sind. Die Fahrdienstleiter überwachen die fahrplanmässig vorgesehene Einstellung von Fahrstrassen und greifen bei Abweichung vom Fahrplan auch händisch in die Steuerung des Zuglaufs ein. Die Anforderung für die Einstellung einer Fahrstrasse wird dabei aus dem Leitsystem 6 heraus an ein Stellwerk 8 übermittelt, das heute in der Regel einen Stellwerkrechner 10 sowie weitere Datenressourcen und Schaltschrankinfrastrukturen 12 umfasst. Sowohl das Leitsystem 6 als auch das Stellwerk 8 koppeln zum Datenaustausch mittels Routern/Switches 14 an einem redundant ausgeführten Datenbackbone 16a, 16b (z.B. OTN, SDH, UMUX oder ähnliches) an. Dabei können mit dem Datenbackbone 16a, 16b nahezu beliebig weite Strecken überbrückt werden.
  • Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird hier nun einmal angenommen, dass seitens des Leitsystems 6 eine neue Fahrstrasse angefordert wird, die einen Umlauf aller vier Weichen W1 bis W4 erforderlich macht. Jede Weiche W1 bis W4 kann dabei einen oder mehrere Weichenmotoren umfassen, die jeweils von einem Element Controller EC angesteuert werden. Diese Element Controller EC sind logisch innerhalb einer kombinierten Kommunikations- und Netzknoteneinheit angeordnet. Dabei stellt die Kommunikationseinheit SCU1 bis SCU5 den Anschluss an eine Datenringleitung 20 her, über die Element Controller, die auf SIL4-Level ausgeführt sind, mit dem Stellwerk 8 Daten austauschen können. Die Netzknoteneinheiten SND1 bis SND5 koppeln an einem ebenfalls als Ringleitung ausgeführten Energiebus 22 an und versorgen die Element Controller EC mit der zum Betrieb der Weichenmotoren erforderlichen elektrischen Leistung. Der Energiebus 22 selbst wird an vom zentralen Stellwerk 8 abgesetzten Einspeisepunkten ES1, ES2 mit der erforderlichen elektrischen Leistung versorgt. Diese Einspeisepunkte ES1, ES2 können beispielsweise auch in festen baulichen Strukturen angeordnet sein, wie zum Beispiel Trafohäuschen TH1, TH2.
  • Auch die Kommunikation der Netzknoteneinheiten SND1 bis SND5 mit den zugehörigen Kommunikationseinheiten und/oder mit dem Stellwerk 8 wird über die Kommunikationseinheiten SCU1 bis SCU5 abgewickelt.
  • Setzt das Stellwerk 8 nun für die Einstellung der gewünschten Fahrstrasse entsprechende Umlaufbefehle für alle vier Weichen W1 bis W4 ab, besteht die Gefahr, dass alle vier Weichen gleichzeitig anlaufen, was somit den Energiebus 20 zum Einbruch bringen könnte (zumal in der aktuellen Sinet®-Lösung der Siemens Mobility AG in einer Datenringleitung 18 bis zu 16 Element Controller für entsprechend sechszehn Weichen administriert werden können). Zur Verhinderung dieses gemeinsamen Anlaufens aller vier Weichen W1 bis W4 ist zunächst einmal für die in dieser Datenringleitung 18 administrierten Weichen W1 bis W4 eine Weichenlaufkette projektiert, die in jeder Kommunikationseinheit SCU1 bis SCU5 gespeichert ist und hier beispielsweise regelt in welcher Reihenfolge die einzelnen Weichen W1 bis W4 umlaufen sollen. Dabei ist es unerheblich, an welcher der in der Datenringleitung 18 eingebundenen Kommunikationseinheiten SCU1 bis SCU5 der erste Weichenumlaufbefehl für die in dieser Datenringleitung 18 administrierten Weichen W1 bis W4 eintrifft, da die Abarbeitung der vorhandenen Weichenumlaufbefehle gemäss der zuvor projektierten Weichenlaufkette vorgenommen werden wird.
  • Weiter ist jede Kommunikationseinheiten SCU1 bis SCU5 ertüchtigt, diese Weichenlaufkette temporär für alle anderen in der Datenringleitung 18 eingebundenen Kommunikationseinheiten SCU1 bis SCU5 zu sperren. Mit der Ausgabe der Umlaufbefehle an die Kommunikationseinheiten SCU1 bis SCU5 ist somit für eine gestaffelte Abarbeitung dieser Umlaufbefehle gesorgt, in dem eine erste Kommunikationseinheit, hier z.B. die SCU1, der Kommunikationseinheiten SCU1 bis SCU5 so konfiguriert ist, dass sie nach Erhalt eines Weichenumstellbefehls die projektierte Weichenlaufkette für die anderen in dieser Datenringleitung 18 angeordneten Kommunikationseinheiten, hier nun die SCU2 bis SCU5, sperrt und die für die an dieser ersten Kommunikationseinheit SCU1 angeschlossenen Element Controller EC1i erhaltenen Weichenumlaufbefehle abarbeitet. Dabei erfasst die Netzknoteneinheit SND1 den von dem Weichenmotor bzw. den Weichenmotoren aufgenommenen Einschaltstrom und meldet der Kommunikationseinheit SCU1, wenn der Einschaltstrom wieder einen vorgebbaren Grenzwert unterschritten hat. In Reaktion auf diese so gemeldete Unterschreitung des Grenzwerts für den Einschaltstrom sieht die Konfiguration der Kommunikationseinheiten SCU1 bis SCU5 dann vor, dass die Sperre der Weichenlaufkette wieder aufgehoben und eine Freigabe der Weichenlaufkette an die gemäss der in der Weichenlaufkette projektierte zweite Kommunikationseinheit, hier beispielsweise SCU2, vorgenommen wird. Auch an dieser Stelle sei nochmals erwähnt, dass es für die Abarbeitung aller Weichenumlaufbefehle unerheblich ist, welche der Kommunikationseinheiten als erste die Weichenlaufkette in Besitz nimmt und für alle anderen temporär sperrt.
  • Im Zuge der weiteren Abarbeitung der Weichenumlaufbefehle nimmt nun die zweite in der Weichenlaufkette projektierte Kommunikationseinheit SCU2 die Weichenlaufkette für sich in Besitz und sperrt sie für die übrigen Kommunikationseinheiten SCU1, SCU3 bis SCU5. Nun kann die Weiche W2 umlaufen, wobei nach Unterschreitung des Grenzwerts für den Einschaltstrom die Sperre der Weichenlaufkette aufgehoben und von der nächsten in der Weichenlaufkette projektierten Kommunikationseinheit, hier z.B. SCU4, in Besitz genommen wird. Diese Vorgehensweise ist nun für jeweils eine weitere Kommunikationseinheit, hier nur noch SCU5, wiederholbar, bis dann auch der letzte Weichenumlaufbefehl gemäss der projektierten Weichenlaufkette für die in dieser Datenringleitung 18 administrierten Weichen W1 bis W4 abgearbeitet worden ist. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Weichenlaufkette durch die Kommunikationseinheit SCU3 nicht in Besitz genommen wird, weil für die nur den Bahnübergang BUe vorgesehene Kommunikationseinheit SCU3 entsprechend kein Weichenumlaufbefehl ausgegeben worden ist. Weiter sei angemerkt, dass es unerheblich ist, an welcher Kommunikationseinheit SCU1 bis SCU5 der erste Weichenumlaufbefehl eintrifft, da sich die Reihenfolge der die Weichenlaufkette sperrenden Kommunikationseinheiten aus der Weichenlaufkette ergibt. Würde beispielsweise in diesem Ausführungsbeispiel die Kommunikationseinheit SCU4 für die Weiche W3 die Weichenlaufkette als erstes sperren, würde die Weichenlaufkette gemäss der Projektierung dann in der weiteren Reihenfolge SCU5 für Weiche W4, SCU1 für Weiche W1 und SCU2 für Weiche W2 abgearbeitet.
  • Zur Vermeidung von Deadlock-Situationen bei der Sperrung der Weichenlaufkette trotz vorhandener Weichenumlaufbefehle sind speziell auch die Fehlerfälle des unerwarteten Ausfalls einer Kommunikationseinheit SCU und/oder der ihr zugeordneten Netzknoteneinheit SND, die gerade aktuell die Weichenlaufkette für die übrigen im Datenleitungsring angeordneten Kommunikationseinheiten sperrt, zu betrachten.
  • Zur Behandlung des Ausfalls einer Kommunikationseinheit können die Kommunikationseinheiten SCU1 bis SCU5 nun jeweils so konfiguriert sein, dass in regelmässigen Abständen eine Funktionsprüfung ihrer in der Datenringleitung 18 benachbart angeordneten Kommunikationseinheiten ausführbar ist. Dabei können die Kommunikationseinheiten beispielsweise kurze Alive-Anfragen an ihre jeweiligen Nachbarn aussenden. Bleibt die Rückantwort aus, liegt wohl eine Störung der nicht antwortenden Kommunikationseinheit vor. Bei Ausfall der die Weichenlaufkette aktuell sperrenden Kommunikationseinheit wird die Weichenlaufkette dann sofort wieder freigegeben, so dass die Weichenlaufkette von der nächsten in der Weichenlaufkette projektierten Kommunikationseinheit in Besitz genommen und wieder für die übrigen in der Datenringleitung angeordneten Kommunikationseinheiten gesperrt werden kann.
  • Hinsichtlich eines Ausfalls einer Netzknoteneinheit SND kann betrachtet werden, dass jede Kommunikationseinheit SCU mit einer Netzknoteneinheit SND für die elektrische Versorgung der jeweiligen Kommunikationseinheit SCU und der an ihr angeschlossenen Element Controller EC assoziiert ist, wobei die Kommunikationseinheit SCU in regelmässigen Abständen auch eine Alive-Anfrage an ihre zugehörige Netzknoteneinheit SND sendet. Nach Ausbleiben der Rückantwort wird dies als Ausfall der Netzknoteneinheit SND interpretiert. Mit der Erkennung dieses Ausfalls der Netzknoteneinheit SND wird die durch die zugeordnete Kommunikationseinheit SCU gesperrte Weichenlaufkette sofort freigegeben und kann somit von der nächsten in der Weichenlaufkette projektierten Kommunikationseinheit in Besitz genommen werden.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Abarbeitung einer projektierten Weichenlaufkette zur Erzielung eines Umlaufens von einer oder mehrerer Weichen (W1 bis W4) im schienengebundenen Verkehr, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
    a) Anordnen von mehreren Kommunikationseinheiten (SCU1 bis SCU5) in einer Datenringleitung (18), wobei die Kommunikationseinheiten (SCU1 bis SCU5) ausgestaltet sind, die projektierte Weichenlaufkette zu speichern und von einer zentralen Steuerungsinstanz (8), wie z.B. von einem Stellwerk, Weichenumstellbefehle zu empfangen;
    b) Anordnen einer Anzahl von Element Controllern (EC) für die Weichen (W1 bis W4), wobei der Element Controller (EC) zur Steuerung eines Weichenmotors dient und jeder Element Controller (EC) genau einer Kommunikationseinheit (SCU1 bis SCU5) zugeordnet ist;
    c) nachdem eine erste der Kommunikationseinheiten (SCU1) einen Weichenumstellbefehl erhalten hat, sperren der projektierten Weichenlaufkette für die anderen in dieser Datenringleitung (18) angeordneten Kommunikationseinheiten (SCU2 bis SCU5);
    d) Abarbeiten des für die an dieser ersten Kommunikationseinheit (SCU1) angeschlossenen Element Controller (EC) erhaltenen Weichenumlaufbefehls und dabei Erfassen eines Einschaltstroms für den jeweiligen Weichenmotor; und
    e) Aufheben der Sperre und Freigabe der Weichenlaufkette an die gemäss der in der Weichenlaufkette projektierte zweite Kommunikationseinheit (SCU2) nach Unterschreitung eines vorgebbaren Einschaltstroms;
    f) Abarbeiten des für die an dieser zweiten Kommunikationseinheit (SCU2) angeschlossenen Element Controller (EC) erhaltenen Weichenumlaufbefehls und dabei Erfassen eines Einschaltstroms für den jeweiligen Weichenmotor; und
    g) Wiederholen der Schritte e) und f) bis durch die stufenweise Freigabe der projektierten Weichenlaufkette auch der letzte für die in diesem Datenleitungsring (18) angeordneten Kommunikationseinheiten (SCU5) ausgegebene Weichenumstellbefehl abgearbeitet worden ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kommunikationseinheiten (SCU1 bis SCU5) in regelmässigen Abständen eine Funktionsprüfung ihrer in der Datenringleitung (18) benachbart angeordneten Kommunikationseinheiten (SCU1 bis SCU5) ausführen, und wobei
    bei Ausfall einer die Weichenlaufkette aktuell sperrenden Kommunikationseinheit die Weichenlaufkette wieder freigegeben und von der nächsten in der Weichenlaufkette projektierten Kommunikationseinheit gesperrt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    jede Kommunikationseinheit (SCU1 bis SCU5) mit einer Netzknoteneinheit (SND1 bis SND5) für die elektrische Versorgung der jeweiligen Kommunikationseinheit (SCU1 bis SCU5) und der an ihr angeschlossenen Element Controller (EC) assoziiert ist, wobei bei Erkennung des Ausfalls der Netzknoteneinheit (SND1 bis SND5) eine durch die zugeordnete Kommunikationseinheit (SCU1 bis SCU5) gesperrte Weichenlaufkette freigegeben wird.
  4. System (2) zur Abarbeitung einer projektierten Weichenlaufkette zur Erzielung eines Umlaufens von einer oder mehrerer Weichen im schienengebundenen Verkehr, umfassend:
    a) mehrere Kommunikationseinheiten (SCU1 bis SCU5), die in einer Datenringleitung angeordnet sind, wobei die Kommunikationseinheiten (SCU1 bis SCU5) ausgestaltet sind, die projektierte Weichenlaufkette zu speichern und von einer zentralen Steuerungsinstanz (8), wie z.B. von einem Stellwerk, Weichenumstellbefehle zu empfangen;
    b) eine Anzahl von Element Controllern (EC) für die Weiche oder die Weichen (W1 bis W4), wobei jeder Element Controller (EC) zur Steuerung mindestens eines Weichenmotors dient und jeder Element Controller (EC) genau einer Kommunikationseinheit (SCU1 bis SCU5) zugeordnet ist;
    c) eine erste der Kommunikationseinheiten (SCU1) so konfiguriert ist, dass sie nach Erhalt eines Weichenumstellbefehls die projektierte Weichenlaufkette für die anderen in dieser Datenringleitung angeordneten Kommunikationseinheiten (SCU2 bis SCU5) sperrt und die für die an dieser ersten Kommunikationseinheit (SCU1) angeschlossenen Element Controller (EC) erhaltenen Weichenumlaufbefehle abarbeitet,
    d) an einen Energiebus (22) angekoppelte und mit jeweils einer der Kommunikationseinheiten (SCU1 bis SCU5) zum Datenaustausch assoziierte Netzknoteneinheiten (SND1 bis SND5), mit denen ein Einschaltstrom für den jeweiligen Weichenmotor erfassbar ist; und
    e) eine weitere Konfiguration von Kommunikationseinheiten (SCU1 bis SCU5) und Netzknoteneinheiten (SND1 bis SND5), die so konfiguriert sind, dass nach Unterschreitung eines vorgebbaren Einschaltstroms die Sperre der Weichenlaufkette aufgehoben und eine Freigabe der Weichenlaufkette an die gemäss der in der Weichenlaufkette projektierte zweite Kommunikationseinheit (SCU2) erfolgt, wobei diese Vorgehensweise für jeweils eine weitere Kommunikationseinheit (SCU1 bis SCU5) wiederholbar ist, bis auch der letzte Weichenumlaufbefehl gemäss der projektierten Weichenlaufkette abgearbeitet worden ist.
  5. System nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kommunikationseinheiten (SCU1 bis SCU5) so konfiguriert sind, dass in regelmässigen Abständen eine Funktionsprüfung ihrer in der Datenringleitung (18) benachbart angeordneten Kommunikationseinheiten (SCU1 bis SCU5) ausführbar ist, wobei bei Ausfall einer die Weichenlaufkette aktuell sperrenden Kommunikationseinheit (SCU1 bis SCU5) die Weichenlaufkette wieder freigebbar und von der nächsten in der Weichenlaufkette projektierten Kommunikationseinheit auch wieder für die übrigen in der Datenringleitung (18) angeordneten Kommunikationseinheiten (SCU1 bis SCU5) sperrbar ist.
  6. System nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    jede Kommunikationseinheit (SCU1 bis SCU5) mit der Netzknoteneinheit (SND1 bis SND5) für die elektrische Versorgung der jeweiligen Kommunikationseinheit (SCU1 bis SCU5) und der an ihr angeschlossenen Element Controller (EC) assoziiert ist, wobei bei Erkennung des Ausfalls der Netzknoteneinheit (SND1 bis SND5) eine durch die ihr zugeordnete Kommunikationseinheit (SCU1 bis SCU5) gesperrte Weichenlaufkette freigebbar ist.
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