EP3835170A1

EP3835170A1 - Rottenwarnsystem mit einer vielzahl von endgeräten für die mitglieder der rotte und verfahren zu dessen betrieb

Info

Publication number: EP3835170A1
Application number: EP19214711.4A
Authority: EP
Inventors: Jens Braband
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-06-16
Anticipated expiration: 2039-12-10
Also published as: EP3835170B1

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Rottenwarnsystem mit einer Vielzahl von Endgeräten (E11 ... E42), die von einem Gleisarbeiter (GLA) als Ausrüstung getragen werden, und einer Zentraleinheit (BZT), die eine Kommunikationsverbindung (K4) zu jedem der Endgeräte aufzubauen kann. Zumindest ein Teil der Endgeräte ist dazu eingerichtet, untereinander eine Kommunikationsverbindung zur Übertragung eines die Funktionsfähigkeit betreffenden Signals aufzubauen und im Falle einer Störung der Funktionsfähigkeit ein Fehlersignal auszugeben. Ferner sind ein Verfahren zum Betreiben eines Rottenwarnsystems sowie eine Bereitstellungsvorrichtung umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rottenwarnsystem, aufweisend

eine Vielzahl von Endgeräten, die dazu eingerichtet sind, von einem Gleisarbeiter als Ausrüstung getragen zu werden,
eine Zentraleinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Kommunikationsverbindung zu jedem der Endgeräte aufzubauen.

eine Vielzahl von Endgeräten verwendet wird, wobei diese von Gleisarbeitern als Ausrüstung getragen werden,

Es ist bekannt, in Rottenwarnsystemen persönliche Endgeräte zu verwenden, die von den einzelnen Mitarbeitern der Rotte getragen werden. Diese Endgeräte sind dafür ausgelegt, den Mitarbeiter vor einem nahenden Zug individuell zu warnen. Hierfür wird ein Näherungssignal ausgegeben, welches durch den Mitarbeiter wahrgenommen wird. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Vibrationsalarm, einen Warnton oder auch ein optisches Signal handeln.
Die Methode, mehrere Endgeräte in einem Rottenwarnsystem zu verwenden, birgt jedoch auch die Gefahr, dass ein solches Endgerät ausfallen könnte. Die Konsequenzen für den betroffenen Mitarbeiter wären jedoch fatal. Er würde sich auf ein individuelles Warnsignal verlassen, welches ausbliebe und ihn daher nicht vor der herannahenden Gefahr warnen könnte.
Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, ein Rottenwarnsystem der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, dass dieses mit einer verbesserten Funktionszuverlässigkeit arbeitet. Idealerweise soll dies mit einem möglichst geringen zusätzlichen Kostenaufwand verbunden sein. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, nach dem ein Rottenwarnsystem mit einer größeren Funktionszuverlässigkeit arbeitet.
Diese Aufgabe wird mit dem eingangs angegebenen Anspruchsgegenstand (Rottenwarnsystem) erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil der Endgeräte dazu eingerichtet ist,

untereinander eine Kommunikationsverbindung zur Übertragung eines die Funktionsfähigkeit betreffenden Signals aufzubauen,
im Falle einer Störung der Funktionsfähigkeit ein Fehlersignal auszugeben.

Durch die Maßnahme, dass erfindungsgemäß eine Kommunikationsverbindung zwischen den Endgeräten, vorzugsweise kommerziell verfügbaren Endgeräten (COTS, Commercial off-the-shelf), besteht, ist es vorteilhaft einfacher möglich, Funktionsstörungen einzelner Endgeräte zu identifizieren und gleichzeitig an andere Endgeräte auszugeben. Auf diesem Wege können die noch funktionstüchtigen Endgeräte vorteilhaft genutzt werden, um zumindest ein anderes Mitglied der Rotte auf eine Funktionsstörung hinzuweisen. Dies erfolgt durch die Ausgabe eines Fehlersignals, welches als Informationsgehalt zumindest die Tatsache des Vorliegens einer Funktionsstörung enthält. Vorzugsweise kann das Fehlersignal auch eine Information zur Identifikation des Fehlers oder der Identifikation des betreffenden fehlerhaften Endgerätes enthalten.
Die Endgeräte bauen zum Zweck der Durchführung eines Monitorings untereinander eine Kommunikationsverbindung auf. Diese wird dann genutzt, um das die Funktionsfähigkeit betreffende Signal zu übertragen. Zum Ausgeben des Fehlersignals weist jedes der Endgeräte eine entsprechende Schnittstelle auf. Über diese kann das Fehlersignal an andere Endgeräte oder auch eine zentrale Einrichtung übertragen werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Endgeräte zu Gerätegruppen von mindestens zwei Geräten zusammengefasst sind, wobei die Endgeräte der Gerätegruppen dazu eingerichtet sind, gemeinsam jeweils von einem Gleisarbeiter als Ausrüstung getragen zu werden.
Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung ist mit anderen Worten vorgesehen, dass jeder Gleisarbeiter mehrere Endgeräte bei sich trägt. Hierdurch wird vorteilhaft Redundanz erzeugt. Wenn also ein Endgerät ausfällt, wird der Gleisarbeiter auf jeden Fall durch das noch funktionierende Endgerät gewarnt. Dies hat den Vorteil, dass auch Endgeräte verwendet werden können, die kostengünstig in der Anschaffung sind, da die Funktionszuverlässigkeit der einzelnen Endgeräte nicht auf dem Sicherheitsstandard für Bahnapplikationen liegen muss.
Dass es bei Versagen der Warnung mindestens zu kritischen Unfällen kommen kann (vgl. EU VO 2015/1136), bei denen direkt mindestens ein Mensch zu Tode kommen kann, muss man mindestens von Sicherheitsanforderungen von 10^-7 gefährlichen Ausfällen pro Stunde ausgehen. Dies bedeutet, dass mindestens ein SIL 2 System verwirklicht werden muss, in der Regel wird man bei ungünstigen Umstanden aber von SIL 3 ausgehen müssen. Für ein allgemein einsetzbares System (mit einem geringeren Sicherheitsstandard) muss daher die erfindungsgemäße Redundanz vorgesehen werden.
Die Erfindung konzentriert dich daher auf die Sicherheit der Einbindung der Endgeräte. Daher wird davon ausgegangen, dass jeder Arbeiter mindestens zwei Endgeräte trägt, vorzugsweise an unterschiedlichen Körperteilen, z. B. am Handgelenk oder in die Kleidung integriert. Weiter wird davon ausgegangen, dass es an der Baustelle eine Zentraleinheit gibt, die beispielsweise die Einschaltmeldungen empfängt und verarbeitet und die mit den Endgeräten (zumindest mit einem Teil von ihnen) in Verbindung steht. Beispielsweise könnte diese Zentraleinheit wegfallen durch einen Einschaltpunkt ausgebildet sein, denn diese könnte diese Aufgabe mit übernehmen. Dann wäre aber eine zuverlässige Kommunikation über größere Entfernung notwendig und müsste in jedem Endgerät implementiert sein z. B. 5G. In einer Variante könnte auch eine Leitstelle als Zentraleinheit direkt Notwarnungen an die Baustelle bzw. Endgeräte übertragen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Endgeräte jeweils einer Gerätegruppe dazu ausgelegt sind, untereinander eine Kommunikationsverbindung zur Übertragung eines die Funktionsfähigkeit betreffenden Signals aufzubauen. Dies hat den Vorteil, dass die Endgeräte sich untereinander kontrollieren können. Insbesondere die Endgeräte einer Gerätegruppe werden hierdurch signifikant zuverlässiger. Nur ein Ausfallen aller Geräte einer Gerätegruppe würde zu einem kritischen Zustand führen, bei dem einer der Gleisarbeiter nicht mehr durch die Endgeräte gewarnt werden kann.
Grundsätzlich verläuft das Sicherungsverfahren mit mehreren, beispielsweise zwei Endgeräten pro Gleisarbeiter in folgenden Schritten:

Zu Betriebsbeginn erhält jeder Arbeiter mindestens zwei Endgeräte. Diese werden direkt dem Arbeiter zugeordnet (oder sind bereits so projektiert). Sie werden gepaart und zu Beginn wird ein Selbsttest inklusive einer Warnung durchgeführt, um sicherzustellen, dass sie bei Betriebsbeginn funktionsfähig sind.
Die gepaarten Endgeräte senden kontinuierlich Lebenstakttelegramme (im folgenden kurz Taktsignale) aus. Wird innerhalb einer projektierten Zeit (in der Regel wenige Sekunden) kein Lebenstakttelegramm der anderen Endgerät erhalten, so löst Letzteres Endgerät einen lokalen Alarm aus. Der entsprechende Arbeiter muss die Einheit kontrollieren und ggf. ersetzen.
Zusätzlich können alle Endgeräte, die sich auf derselben Baustelle befinden, in einem eigenen Netzwerk verbunden werden, z. B. adhoc meshed network (hierzu im Folgenden mehr).
Vor Arbeitsbeginn an einer konkreten Baustelle müssen alle Endgeräte von allen Arbeitern mit der Zentraleinheit, beispielsweise einer Baustellen-Zentrale verbunden werden.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass dieses dazu eingerichtet ist, im Falle der Störung der Funktionsfähigkeit eines der Endgeräte der Gerätegruppe das Fehlersignal durch ein anderes Endgerät der Gerätegruppe auszugeben.
Durch die Kopplung der Endgeräte einer Gerätegruppe ist es nämlich vorteilhaft möglich, dass die Übertragung des Fehlersignals durch jeweils das andere oder ein anderes Endgerät vorgenommen werden kann, welches voll funktionsfähig ist. Hierdurch können auch Fehler nach ihrer Feststellung ausgegeben werden, welche die Ausgabe selbst beeinträchtigen. Solch ein Fehler könnte durch das gestörte Endgerät selbst nicht oder zumindest nur eingeschränkt übertragen werden. Durch die erfindungsgemäße Aufgabenteilung, dass nicht an dem Fehler beteiligte Endgeräte die Übertragung des Fehlersignals übernehmen, steigt vorteilhaft die Sicherheit gegen Fehlfunktionen insgesamt weiter.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Rottenwarnsystem dazu ausgelegt ist, ein Fehlersignal zu erzeugen, wenn alle Endgeräte einer Gerätegruppe ohne Kommunikationsverbindung zu einem anderen Endgerät außerhalb der Gerätegruppe und/oder zur Zentraleinheit sind.
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird der Umstand einer Vernetzung der Endgeräte untereinander und zur Zentraleinheit ausgenutzt. Selbst wenn die Endgeräte selbst voll funktionsfähig sind, jedoch eine Verbindung zu Endgeräten einer anderen Gerätegruppe oder der Zentraleinheit nicht möglich ist, ist die Funktion der Endgeräte der betroffenen Gruppe eventuell eingeschränkt. Dies liegt darin begründet, dass sie mit dem gebildeten Netzwerk nicht mehr in Verbindung stehen und daher die Übertragung von Signalen nicht mehr uneingeschränkt möglich ist. In diesem Fall kann vorteilhafter Weise ein Sicherheitsgewinn errungen werden, in dem ein solcher Fehler ebenfalls als Fehlersignal umgesetzt wird.
Der letztgenannte Fehler kann verschiedene Ursachen haben. Beispielsweise kann die Übertragung dadurch verhindert sein, dass sich ein Gleisarbeiter lediglich in einem Bereich mit erschwertem Empfang befindet. In diesem Falle reicht es aus, wenn der Gleisarbeiter den Ort wechselt oder beispielsweise die Zentraleinheit an einer anderen Stelle aufgebaut wird. Allerdings kann die Übertragung auch dadurch gestört sein, dass die Übertragungselektronik in einem oder mehreren der Endgeräte gestört ist. Dies wäre ein Fehler, der sich nur durch einen Austausch der Endgeräte schnell beheben lässt. Zu diesem Zweck können beispielsweise Ersatzgeräte vorgesehen sein, mit denen der betroffene Gleisarbeiter ausgestattet werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das die Endgeräte jeweils einer Gerätegruppe dazu ausgelegt sind, an unterschiedlichen Körperteilen getragen zu werden.
Hierdurch kann die Wahrnehmbarkeit von ausgegebenen Fehlersignalen oder auch Näherungssignal für Züge bzw. Notwarnsignalen, wenn die Baustelle aufgrund einer konkreten Gefahrensituation schleunigst verlassen werden muss, verbessert werden. Wird zum Beispiel ein Endgerät am Handgelenk getragen und eines beispielsweise in der Innentasche einer Warnweste getragen wird, so werden durch die Ausgabe eines der genannten Signale unterschiedliche Körperteile des Gleisarbeiter angesprochen, was die Wahrnehmbarkeit erhöht.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass nur ein Teil der Endgeräte der jeweiligen Gerätegruppen dazu ausgelegt ist, im Falle einer Störung der Funktionsfähigkeit ein Fehlersignal auszugeben.
Dies ist vorteilhaft eine besonders kostengünstige Lösung. Im vollständig intakten Zustand ermöglichen es die beiden Endgeräte, dass der Gleisarbeiter zuverlässiger durch Signale gewarnt wird. Sollte er die eine Ausgabe nicht wahrnehmen, so besteht immer noch die Möglichkeit, das andere Warnsignal (d.h. Näherungssignale wegen nahender Züge, Notwarnsignale bei zu schneller Näherung eines Zuges oder, wenn die Funktion des Rottenwarnsystems gefährdet ist, Reparatursignale, wenn eines der Endgeräte repariert werden muss) wahrzunehmen.
Zumindest ein Endgerät jeder Gerätegruppe muss dazu geeignet sein, im Bedarfsfall ein Fehlersignal auszugeben. Dieses Endgerät kann vorteilhaft dasjenige sein, welches gegenüber den anderen Endgräten der Gerätegruppe eine höhere Zuverlässigkeit aufweist. Am Rande sei angemerkt, dass sich auch die Endgeräte unterschiedlicher Gerätegruppen untereinander überwachen können, wenn diese Endgeräte unterschiedlicher Gerätegruppen untereinander vernetzt sind.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zentraleinheit

eine Baustellenzentrale, die dazu eingerichtet ist, ein Näherungssignal für ein sich der Baustelle näherndes Schienenfahrzeug zu empfangen, oder
ein Einschaltpunkt, der dazu eingerichtet ist, bei einem Passieren eines Schienenfahrzeugs ein Näherungssignal zu erzeugen, oder
eine Leitzentrale, die dazu eingerichtet ist, sich der Baustelle nährende Schienenfahrzeuge durch ein Näherungssignal anzuzeigen,

Wird eine Baustellenzentrale eingesetzt, so handelt es sich hierbei vorteilhaft um eine Zentraleinheit, die den Gleisarbeitern der Rotte direkt zugeordnet ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein portables Gerät handeln, welches die Gleisarbeiter im Umfeld ihrer Gleisarbeiten aufstellen. Hierdurch ist vorteilhaft ein guter Empfang gewährleistet, sodass die vorzugsweise über Funkschnittstellen als Kommunikationsverbindungen erfolgende Kommunikation zwischen den Endgeräten und der Baustellenzentrale zuverlässig gewährleistet ist.
Vorteilhaft ist es auch, einen Einschaltpunkt zu verwenden, welcher auf der Strecke verbaut ist. Einschaltpunkte detektieren das Passieren eines Schienenfahrzeugs, wobei diese Tatsache eine Warnung für die Rotte auslösen soll, dass demnächst ein Zug die Baustelle passiert wird. Hierbei kann es sich um Einschaltpunkte handeln, die extra zu diesem Zweck an der Strecke platziert werden oder auch um Einschaltpunkte wie Achszähler, die standardmäßig zum Bahnbetrieb an der Strecke vorgesehen sind.
Zuletzt kann die Zentraleinheit auch durch eine Leitzentrale verwirklicht werden. In der Leitzentrale laufen unterschiedliche Daten über den Zugbetrieb zusammen, wobei diese normalerweise über eine Funkschnittstelle oder per Kabelverbindung auch mit anderen Komponenten des Streckennetzes kommuniziert. Deswegen ist es vorteilhaft auch möglich, ohne einen Mehraufwand an Hardware die Endgeräte einer Rotte zwecks Realisierung eines Rottenwarnsystems zusammenzuschließen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Baustellenzentrale dazu eingerichtet ist, das Näherungssignal oder auch ein Notwarnsignal auszugeben (bei dem Notwarnsignal handelt es sich um ein Signal, was beispielsweise bei einer zu schnellen Annäherung eines Zuges ausgegeben werden kann, um die Rotte zu veranlassen, so schnell wie möglich die Baustelle zu verlassen).
Mit der Baustellenzentrale liegt vorteilhaft ein Gerät vor, welches sich in dem direkten Umfeld der arbeitenden Rotte befindet. Wenn auch dieses ein Signal (Näherungssignal oder Notwarnsignal) ausgeben kann, steigt vorteilhaft die Wahrscheinlichkeit, dass Gleisarbeiter von dem Signal Notiz nehmen. Auch wenn einmal alle Endgeräte eines Gleisarbeiters versagen sollten oder durch diesen nicht wahrgenommen werden sollten, besteht noch die Chance, das Signal der Baustellenzentrale wahrzunehmen. Hierdurch steigt die Zuverlässigkeit gegen ein Versagen oder ein Nicht-wahrnehmen von Endgeräten, was vorteilhaft zu einem Zugewinn an Betriebssicherheit führt.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Endgeräte in ein Kommunikationsnetzwerk eingebunden ist.
Als Kommunikationsnetzwerk im Sinne der Erfindung soll ein Netzwerk verstanden werden, bei dem die Geräte untereinander verbunden sind. Insbesondere die verwendeten Endgeräte der Gleisarbeiter können untereinander vernetzt sein. Einerseits steigt hierdurch die Sicherheit gegen ein Versagen, weil die Kommunikationsverbindungen der Endgeräte untereinander eine engmaschigere Kontrolle ermöglichen. Auch kann die Wahrscheinlichkeit, dass ein bestimmtes Endgerät (oder anderes Gerät des Rottenwarnsystems) aufgrund von Verbindungsproblem über die Kommunikationsverbindungen nicht erreichbar ist, verringert werden, da die Wahrscheinlichkeit, dass immer ein Gerät des Kommunikationsnetzwerks eine Verbindung ermöglicht, steigt.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Endgeräte dazu eingerichtet ist, ein Taktsignal an mindestens ein anderes Endgerät zu übertragen, solange die Funktionsfähigkeit des erstgenannten Teils der Endgeräte gegeben ist, wobei das besagte mindestens eine andere Endgerät dazu eingerichtet ist, ein Fehlersignal zu erzeugen, sobald das erwartete Taktsignal ausbleibt.
Durch Generierung eines Taktsignals ist vorteilhaft eine Möglichkeit gegeben, die Funktionsweise der Endgeräte in regelmäßigen Abständen aktiv zu kontrollieren. Ein Ausbleiben des Taktsignals eines bestimmten Endgerätes wird dabei als Fehlfunktion gedeutet und führt zu einer Warnmeldung. Hierbei können sich die Endgeräte untereinander überwachen. Das Ausbleiben eines Taktsignals führt in dem überwachenden Endgerät dazu, dass für das überwachte Endgerät ein Fehlersignal erzeugt wird. Dabei können sich beispielsweise die Geräte einer Gerätegruppe gegenseitig überwachen. Somit wird ein überwachtes Gerät gleichzeitig zu einem überwachenden Gerät und andersherum. Eine gegenseitige Überwachung kann zumindest paarweise durchgeführt werden. Es ist aber auch möglich, beispielsweise bei drei Endgeräten eine Ringsüberwachung durchzuführen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Rottenwarnsystem dazu eingerichtet ist, neben dem Näherungssignal mindestens eine weitere das Schienenfahrzeug betreffende Zustandsinformation, insbesondere die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, zu verarbeiten.
Die Möglichkeit, mit dem Rottenwarnsystem eine das Schienenfahrzeug betreffende Zustandsinformation auszuwerten, schafft vorteilhaft die Option, das Verhalten des betreffenden Schienenfahrzeugs besser einschätzen zu können. Insbesondere, wenn das Schienenfahrzeug eine für die Situation an der Gleisbaustelle zu hohe Geschwindigkeit aufweist, geht von diesem eine besondere Gefahr für die Gleisarbeiter aus. Werden diese auf gewöhnlichem Weg vor dem nahenden Zug gewarnt, gehen diese davon aus, dass sie noch genügend Zeit haben, um die Baustelle zu räumen. Dies könnte bei einer überhöhten Geschwindigkeit des Zuges jedoch nicht ausreichen, sodass die Gefahr besteht, dass ein Gleisarbeiter von dem fahrenden Zug erfasst wird. Wird in diesem Fall ein Notwarnsignal ausgegeben, so wissen die Gleisarbeiter sofort, dass sie die Gleisbaustelle so schnell wie möglich räumen müssen. Vorteilhaft kann in diesem Fall durch eine beschleunigte Räumung der Gleisbaustelle ein Unfall vermieden werden. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass dieses dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Zustandsinformation ein Notwarnsignal an zumindest einen Teil der Endgeräte zu senden. Das Notwarnsignal unterscheidet sich von dem Näherungssignal so, dass es von den Gleisarbeiter problemlos auseinandergehalten werden kann. Das Notwarnsignal ist somit geeignet, einen übermäßigen Gefährdungszustand anzuzeigen, so dass die Gleisarbeiter ohne längeres Überlegen sofort auf dieses reagieren können.
Die genannte Aufgabe wird alternativ mit dem eingangs angegebenen Anspruchsgegenstand (Verfahren) erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil der Endgeräte,

untereinander eine Kommunikationsverbindung zur Übertragung eines die Funktionsfähigkeit betreffenden Signals aufbauen,
im Falle einer Störung der Funktionsfähigkeit ein Fehlersignal ausgibt.

Die mit dem eingangs angegebenen Rottenwarnsystem verbundenen Vorteile werden auch mit diesem Verfahren verwirklicht, welches insbesondere durch das oben beschriebene Rottenwarnsystem durchgeführt werden kann. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist daher auch vorgesehen, dass bei diesem ein solches Rottenwarnsystem verwendet wird.
Des Weiteren wird ein Computerprogrammprodukt mit Programmbefehlen zur Durchführung des genannten erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder dessen Ausführungsbeispielen beansprucht, wobei mittels des Computerprogrammprodukts jeweils das erfindungsgemäße Verfahren und/oder dessen Ausführungsbeispiele durchführbar sind.
Darüber hinaus wird eine Bereitstellungsvorrichtung zum Speichern und/oder Bereitstellen des Computerprogrammprodukts beansprucht. Die Bereitstellungsvorrichtung ist beispielsweise ein Datenträger, der das Computerprogrammprodukt speichert und/oder bereitstellt. Alternativ und/oder zusätzlich ist die Bereitstellungsvorrichtung beispielsweise ein Netzwerkdienst, ein Computersystem, ein Serversystem, insbesondere ein verteiltes Computersystem, ein cloudbasiertes Rechnersystem und/oder virtuelles Rechnersystem, welches das Computerprogrammprodukt vorzugsweise in Form eines Datenstroms speichert und/oder bereitstellt.
Die Bereitstellung erfolgt beispielsweise als Download in Form eines Programmdatenblocks und/oder Befehlsdatenblocks, vorzugsweise als Datei, insbesondere als Downloaddatei, oder als Datenstrom, insbesondere als Downloaddatenstrom, des vollständigen Computerprogrammprodukts. Diese Bereitstellung kann beispielsweise aber auch als partieller Download erfolgen, der aus mehreren Teilen besteht und insbesondere über ein Peer-to-Peer Netzwerk heruntergeladen oder als Datenstrom bereitgestellt wird. Ein solches Computerprogrammprodukt wird beispielsweise unter Verwendung der Bereitstellungsvorrichtung in Form des Datenträgers in ein System eingelesen und führt die Programmbefehle aus, sodass das erfindungsgemäße Verfahren auf einem Computer zur Ausführung gebracht wird oder das Erstellungsgerät derart konfiguriert, dass dieses das erfindungsgemäße Werkstück erzeugt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
Es zeigen:

Fig. 1: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rottenwarnsystems als schematische Skizze,
Fig. 2: ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rottenwarnsystems als schematisches Blockschaltbild,
Fig. 3: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens als Flussdiagramm,
Fig. 4: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rottenwarnsystems, bei dem ein Exoskelett zum Einsatz kommt, schematisch als dreidimensionale Darstellung.

In Fig. 1 ist ein Rottenwarnsystem dargestellt. Eine Rotte gemäß Fig. 1 besteht aus vier Gleisarbeitern GLA, die an einer Strecke ST Arbeiten verrichten (nicht näher dargestellt). Die Strecke ST kann während der Bauarbeiten jedoch von Fahrzeugen FZ befahren werden. Daher ist ein Rottenwarnsystem installiert, welches die Gleisarbeiter GLA im Gefahrfall warnt. Zu diesem Zweck ist eine Baustellenzentrale BZT vorgesehen, mit der Endgeräte E11, E12, E21, E22, E31, E32, E41, E42 in Verbindung stehen (angedeutet durch eine Kommunikationsverbindung K4) . Über die Kommunikationsverbindung K4 kann eines der genannten Endgeräte E11 ... E42 angesteuert werden, um den betreffenden Gleisarbeiter GLA beispielsweise vor dem nahenden Fahrzeug FZ zu warnen.
Die Baustellenzentrale BZT steht weiterhin über eine Kommunikationsschnittstelle K2 mit einer Leitzentrale LZT und/oder über eine Kommunikationsverbindung K3 mit einem Einschaltpunkt ESP in Verbindung. Auch der Einschaltpunkt ESP kann mit der Leitzentrale LZT über eine Kommunikationsverbindung K1 in Verbindung stehen. Auch das Fahrzeug FZ steht in Kommunikationsverbindung K20 mit der Leitzentrale LZT. Die Kommunikationsverbindungen werden durch Antennen AT über Funk hergestellt (die Antennen der Endgeräte E11 ... E42 sind nicht näher dargestellt).
Über die verschiedenen Kommunikationsverbindungen K1 ... K4 besteht ein Kommunikationsnetzwerk KNW, welches jeden der Gleisarbeiter GLA in das Rottenwarnsystem einbindet. Hierbei entsteht vorteilhaft Redundanz, sodass beispielsweise der Ausfall eines der Endgeräte E11 ... E42 nicht dazu führt, dass der betreffende Gleisarbeiter GLA keine Informationen mehr erhält, da er immer ein redundantes Gerät bei sich trägt. Ebenso ermöglichen die Kommunikationsverbindungen K2 und K3 Redundanz bei der Übertragung wesentlicher Informationen für das Rottenwarnsystem. Nicht dargestellt, jedoch auch möglich, sind außerdem direkte Verbindungen zwischen den Endgeräten E11 ... E42 mit dem Einschaltpunkt ESP oder der Leitzentrale LZT.
In Fig. 2 ist das Zusammenspiel der einzelnen Endgeräte E11 und E12 sowie E21 und E22 näher dargestellt. Die Endgeräte E11 und E12 ergeben eine Gerätegruppe GG1, die durch den einen Gleisarbeiter GLA (vgl. Fig. 1) getragen wird und die Endgeräte E21 und E22 ergeben eine zweite Gerätegruppe GG2, die durch einen anderen Gleisarbeiter GLA getragen wird. Dargestellt ist außerdem, dass jedes der genannten Endgeräte einen Ausgang OT1, OT2, OT3, OT4 aufweist, über den Signale an den Gleisarbeiter GLA weitergegeben werden können. Diese Ausgänge können optisch (beispielsweise Warnleuchte), haptisch (beispielsweise Vibrationsalarm) oder akustisch (beispielsweise Lautsprecher) ausgebildet sein. Außerdem können die Ausgänge OT1 ... OT4 auch elektrische Anschlüsse darstellen, wobei an diese ein geeignetes Ausgabegerät angeschlossen werden kann.
Allgemein ist in Fig. 2 außerdem eine Zentraleinheit ZEH dargestellt. Bei dieser kann es sich beispielsweise um die Baustellenzentrale BZT gemäß Fig. 1, die Leitzentrale LZT gemäß Fig. 1 oder einen Einschaltpunkt ESP gemäß Fig. 1 handeln. Mehrere der Endgeräte E11 ... E22 sind an die Zentraleinheit ZEH über die Kommunikationsverbindungen K6, K8, K9 an die Zentraleinheit ZEH angeschlossen. Auch diese kann einen Ausgang OT5 aufweisen, über den besagte Signale, also ein Fehlersignal, ein Näherungssignal oder ein Notwarnsignal ausgegeben werden können. Hierdurch entsteht zusätzliche Redundanz, weil die Gleisarbeiter GLA auch durch die Zentraleinheit ZEH selbst gewarnt werden können, sollten einmal alle Endgeräte eines Gleisarbeiters GLA ausfallen.
Die Gerätegruppe GG1 unterscheidet sich in ihrer Funktion von der Gerätegruppe GG2. Bei der Gerätegruppe GG1 ist nur das Endgerät E11 an die Zentraleinheit ZEH angeschlossen (Kommunikationsverbindung K6). Das Endgerät E11 hat somit eine übergeordnete Funktion, während das Endgerät E12 lediglich als zusätzliches Ausgabegerät (Ausgang OT2) fungiert. Hierdurch wird die Wahrnehmbarkeit eines Gleisarbeiters im Falle der Ausgabe von Warnsignalen verbessert. Eine Kommunikation zwischen den beiden Endgeräten ist über die Kommunikationsverbindung K5 möglich.
Die Endgeräte E21 und E22 stellen hinsichtlich ihrer Funktion gleichberechtigte Geräte dar. Beide Geräte können ein Signal ausgeben (Ausgänge OT3, OT4) und sind beide mit der Zentraleinheit ZEH (Kommunikationsverbindungen K8 und K9) verbunden. Außerdem kommunizieren die beiden Endgeräte E21 und E22 auch über eine Kommunikationsverbindung K7 miteinander, sodass beispielsweise der Ausfall des einen Endgerätes durch das andere festgestellt und an die Zentraleinheit ZEH gemeldet werden kann. Einen zusätzlichen Sicherheitsgewinn bringt eine Vernetzung der Endgeräte der unterschiedlichen Gerätegruppen GG1, GG2 untereinander. Dies wird über eine Kommunikationsverbindung K10 erreicht, sodass es beispielsweise auch möglich ist, dass das Endgerät E21 über die Kommunikationsverbindung K8 der Zentraleinheit ZEH melden kann, dass das Kommunikationsgerät E11 ausgefallen ist, da dies durch das Endgerät E12 nicht gewährleistet ist.
In Fig. 3 ist der Verfahrensablauf eines Betriebs des Rottenwarnsystems gemäß Fig. 2 näher dargestellt. Daher wurden die Endgeräte E11, E12 der Gerätegruppe GG1 und die Zentraleinheit ZEH durch strichpunktierte Linien angedeutet, damit deutlich wird, welche Verfahrensschritte durch welches der Geräte ausgeführt werden können.
Die Endgeräte E11 und E12 führen parallel das gleiche Verfahren aus, sodass dies nur einmal erläutert wird. Nach dem START des Verfahrens erzeugen die Endgeräte E11, E12 ein Taktsignal TS, welches in regelmäßigen Abständen, beispielsweise alle zehn Sekunden, aktiviert wird. Das jeweils andere Endgerät der Endgeräte E21, E22 wird dann jeweils mit dem Taktsignal TS versorgt. Fällt das Taktsignal TS des Endgeräts E21 aus, so kann dies in einem Abfrageschritt durch das Endgerät E22 festgestellt werden und andersherum. Dabei wird die Abfrage nach dem Vorhandensein des Taktsignals TS gestellt. Ist dieses vorhanden, wird das feststellende Endgerät dazu veranlasst, für das andere Endgerät ein weiteres Taktsignal TS zu erzeugen. Bleibt das Taktsignal aus, so wird ein Fehlersignal FS1, FS2 ausgegeben. Dieses Fehlersignal kann sowohl an den betroffenen Gleisarbeiter GLA der Gerätegruppe GG1 als auch an die Zentraleinheit ZEH ausgegeben werden. Der Gleisarbeiter GLA weiß somit, dass zumindest eines der Endgeräte ausgefallen ist.
Die Zentraleinheit ZEH kann zunächst eine Abfrage starten, ob sowohl das Endgerät E21 ein Fehlersignal FS1 der Fehlfunktion des Endgeräts E22 als auch das Endgerät E22 ein Fehlersignal FS2 der Fehlfunktion des Endgeräts E21 ausgegeben hat. Wenn dies der Fall ist, wird sofort ein Warnsignal WS ausgegeben und die Gleisarbeiten werden im nächsten Schritt STOP ausgesetzt, da eine potentielle Gefährdung des betroffenen Gleisarbeiters GLA vorliegt und die Arbeiten an der Strecke ST deshalb unterbrochen werden müssen.
Ist andererseits nur eines der Endgeräte E21, E22 betroffen, so kann von der Zentraleinheit ZEH ein Reparatursignal RS ausgesendet werden, damit dieser Zustand behoben wird. Die Gleisarbeiten müssen deshalb jedoch nicht unterbrochen werden, da der Gleisarbeiter GLA noch durch das andere der Endgeräte E21, E22 geschützt ist. Außerdem kann als Reaktion darauf ein Input IN an die Zentraleinheit ZEH gesendet werden, wenn beispielsweise ein Ersatzgerät zur Verfügung steht und dies dem Gleisarbeiter GLA mitgeteilt werden soll. Weitere Inputs IN können der Zentraleinheit ZEH beispielsweise in Form von herannahenden Zügen gegeben werden. Hierbei wird in der Zentraleinheit ZEH abgefragt, ob eine erhöhte Gefahrenlage vorliegt (Gefahrenabgleich DNG). Dies ist z. B. gegeben, wenn sich ein Fahrzeug FZ mit zu hoher Geschwindigkeit der Baustelle nähert. Wenn eine Gefahrenlage festgestellt wird, wird ein Notwarnsignal WS ausgelöst. Dieses wird z. B. über die Kommunikationsverbindung K4 (vgl. Fig. 1, in Fig. 3 nicht dargestellt) an die Endgeräte E21, E22 weitergegeben. Die Baustelle ist sofort zu räumen. Für den Fall, dass sich der Zug in gewöhnlicher Weise nähert, wird lediglich ein Näherungssignal AS in der gleichen Weise an die Endgeräte E21, E22 weitergegeben, wobei die Gleisarbeiter GLA in diesem Fall gewarnt sind und die Baustelle räumen, sobald dies erforderlich wird.
Gemäß Fig. 4 ist ein Exoskelett EXS dargestellt, welches Manschetten MS zur Befestigung an dem Körper des Gleisarbeiters GLS (nicht dargestellt) sowie Gelenke GL zur Unterstützung der Bewegung des Gleisarbeiters aufweist. Außerdem ist das Exoskelett EXS mit verschiedenen Endgeräten zur Ausgabe von Fehlersignalen, Näherungssignalen und Notwarnsignalen ausgestattet.
Unter den Endgeräten sind Endgeräte E12, welche als Warnleuchten in der Nähe der Handgelenke des Gleisarbeiters angeordnet sind. Außerdem gibt es ein Endgerät E13, welches einen Vibrationsmelder darstellt, der derart am Exoskelett EXS angeordnet ist, dass dieser auf dem Oberarm des Gleisarbeiters anliegt. Zuletzt sind die Endgeräte E14 im Bereich der Schultern des Exoskeletts EXS angeordnet, wobei diese aus Lautsprechern bestehen, die ein akustisches Warnsignal in der Nähe der Ohren des Gleisarbeiters abgeben können. Zusätzlich ist als weiteres Endgerät E11 eine Uhr dargestellt, welche am Handgelenk des Gleisarbeiters getragen werden kann.
Bei Rottenwarnsystemen sollen die Endgeräte erfindungsgemäß als Personal Devices (PD) zur Erhöhung der Sicherheit und Flexibilisierung eingesetzt werden. Dabei ist das Problem zu lösen, dass die Endgeräte bei Ausgabe eines Fehlersignals oder Näherungssignals oder Notwarnsignals möglichst schnell durch den Gleisarbeiter wahrgenommen werden müssen. Zum Beispiel könnte es sein, dass ein auf einer dicken Jacke getragenes Personal Device wie eine Smartwatch (z. B. Vibrationsalarm) vom Personal nicht wahrgenommen wird.
Es soll eine Lösung skizziert werden, die vorzugsweise mit kommerziell verfügbaren Endgeräten (COTS, Commercial off-the-shelf) arbeitet und diese teilweise oder ganz in Exoskelette integriert. Die Lösung ist nicht auf Eisenbahn-Anwendungen beschränkt, sondern kann überall verwendet werden, wo Personal in Gefahrbereichen arbeitet. Der Vorteil ist, dass Exoskelette zumindest punktuell eng am Körper anliegen und einen direkten funktionalen Nutzen haben, d. h. nicht so einfach vergessen oder abgelegt werden können. Hierdurch wird vorteilhaft sichergestellt, dass der Gleisarbeiter (oder Mitarbeiter) immer wirkungsvoll mit den genannten Warnsignalen erreicht werden kann.
Es wird vorausgesetzt, dass es für den Einsatzzweck geeignete Endgeräte gibt, die

über Funk zuverlässig kommunizieren können, zumindest im Nahbereich, und vernetzt werden können
im Warnungsfall wirksame lokale Warnungen an das Personal abgeben können z. B. über Vibration, Akustik oder optische Signale z. B. Blitze.

Diese Endgeräte werden nun entweder in das Exoskelett integriert, und zwar vorzugsweise an Stellen, wo ihre Alarme direkt und unveränderlich (durch ihre Position an der Person) übertragen werden z. B. Vibratoren mit direktem Körperkontakt oder akustische Alarme oder optische Alarme in der Nähe der entsprechenden Sinnesorgane. Daher wird davon ausgegangen, dass jeder Arbeiter mindestens zwei Endgeräte trägt, beispielsweise beide am Exoskelett, oder eines am Exoskelett und ein unabhängiges Endgerät.
Der erfinderische Schritt besteht darin, das PD, insbesondere dessen Aktor, in das Exo-Skelett zu integrieren. Der wesentliche Vorteil liegt in der erhöhten Sicherheit, da man das Exo-Skelett nicht so einfach vergessen kann wie ein einzelnes PD. Außerdem ist der Aktor näher und besser am Körper positioniert.

Bezugszeichenliste

E11 ... E42: Endgerät
GG1, GG2: Gerätegruppe
OT1 ... OT4: Ausgang
ZEH: Zentraleinheit
GLA: Gleisarbeiter
BZT: Baustellenzentrale
ESP: Einschaltpunkt
LZT: Leitzentrale
FZ: Fahrzeug
AT: Antenne
ST: Strecke
K1, K2, ...: Kommunikationsverbindungen
KNW: Kommunikationsnetzwerk
FFS: die Funktionsfähigkeit betreffendes Signal
FS1, FS2: Fehlersignal
WS: Notwarnsignal
AS: Näherungssignal
TS: Taktsignal
IN: Input
DNG: Gefahrenabgleich
STOP: Anhalten des nächsten Verfahrensschritts
RS: Reparatursignal
EXS: Exoskelett
MS: Manschetten
GL: Gelenk

Claims

Rottenwarnsystem, aufweisend
• eine Vielzahl von Endgeräten E11 ... E42), die dazu eingerichtet sind, von einem Gleisarbeiter (GLA) als Ausrüstung getragen zu werden,

• eine Zentraleinheit (ZEH), die dazu eingerichtet ist, eine Kommunikationsverbindung (K1, K2, ...) zu jedem der Endgeräte (E11 ... E42) aufzubauen,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Teil der Endgeräte (E11 ... E42) dazu eingerichtet ist,
• untereinander eine Kommunikationsverbindung (K1, K2, ...) zur Übertragung eines die Funktionsfähigkeit betreffenden Signals (FFS) aufzubauen,

• im Falle einer Störung der Funktionsfähigkeit ein Fehlersignal (FS1, FS2) auszugeben.
Rottenwarnsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Endgeräte (E11 ... E42) zu Gerätegruppen (GG1, GG2) von mindestens zwei Geräten zusammengefasst sind, wobei die Endgeräte (E11 ... E42) der Gerätegruppen (GG1, GG2) dazu eingerichtet sind, gemeinsam jeweils von einem Gleisarbeiter (GLA) als Ausrüstung getragen zu werden.
Rottenwarnsystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Endgeräte (E11 ... E42) jeweils einer Gerätegruppe (GG1, GG2) dazu ausgelegt sind, untereinander eine Kommunikationsverbindung (K1, K2, ...) zur Übertragung eines die Funktionsfähigkeit betreffenden Signals (FFS) aufzubauen.
Rottenwarnsystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieses dazu eingerichtet ist, im Falle der Störung der Funktionsfähigkeit eines der Endgeräte (E11 ... E42) der Gerätegruppe (GG1, GG2) das Fehlersignal (FS1, FS2) durch ein anderes Endgerät (E11 ... E42) der Gerätegruppe (GG1, GG2) auszugeben.
Rottenwarnsystem nach einem der Ansprüche 2-4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rottenwarnsystem dazu ausgelegt ist, ein Fehlersignal (FS1, FS2) zu erzeugen, wenn alle Endgeräte (E11 ... E42) einer Gerätegruppe (GG1, GG2) ohne Kommunikationsverbindung (K1, K2, ...) zu einem anderen Endgerät (E11 ... E42) außerhalb der Gerätegruppe (GG1, GG2) und/oder zur Zentraleinheit (ZEH) sind.
Rottenwarnsystem nach einem der Ansprüche 2-5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das die Endgeräte (E11 ... E42) jeweils einer Gerätegruppe (GG1, GG2) dazu ausgelegt sind, an unterschiedlichen Körperteilen getragen zu werden.
Rottenwarnsystem nach einem der Ansprüche 2-6,
dadurch gekennzeichnet,
• dass nur ein Teil der Endgeräte (E11 ... E42) der jeweiligen Gerätegruppen (GG1, GG2) dazu ausgelegt ist, im Falle einer Störung der Funktionsfähigkeit ein Fehlersignal (FS1, FS2) auszugeben.
Rottenwarnsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zentraleinheit (ZEH)
• eine Baustellenzentrale (BZT), die dazu eingerichtet ist, ein Näherungssignal (AS) für ein sich der Baustelle näherndes Schienenfahrzeug (FZ) zu empfangen, oder

• ein Einschaltpunkt (ESP), der dazu eingerichtet ist, bei einem Passieren eines Schienenfahrzeugs (FZ) ein Näherungssignal (AS) zu erzeugen, oder

• eine Leitzentrale (LZT), die dazu eingerichtet ist, sich der Baustelle nährende Schienenfahrzeuge (FZ) durch ein Näherungssignal (AS) anzuzeigen,
ist.
Rottenwarnsystem nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Baustellenzentrale (BZT) dazu eingerichtet ist, das Näherungssignal (AS) auszugeben.
Rottenwarnsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Teil der Endgeräte (E11 ... E42) in ein Kommunikationsnetzwerk (KNW) eingebunden ist.
Rottenwarnsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Teil der Endgeräte (E11 ... E42) dazu eingerichtet ist, ein Taktsignal (TS) an mindestens ein anderes Endgerät (E11 ... E42) zu übertragen, solange die Funktionsfähigkeit des erstgenannten Teils der Endgeräte (E11 ... E42) gegeben ist, wobei das besagte mindestens eine andere Endgerät (E11 ... E42) dazu eingerichtet ist, ein Fehlersignal (FS1, FS2) zu erzeugen, sobald das erwartete Taktsignal (TS) ausbleibt.
Rottenwarnsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieses dazu eingerichtet ist, neben dem Näherungssignal (AS) mindestens eine weitere das Schienenfahrzeug (FZ) betreffende Zustandsinformation, insbesondere die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (FZ), zu verarbeiten.
Rottenwarnsystem nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieses dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Zustandsinformation ein Notwarnsignal (WS) an zumindest einen Teil der Endgeräte (E11 ... E42) zu senden.
Verfahren zum Betreiben eines Rottenwarnsystems, bei dem
• eine Vielzahl von Endgeräten (E11 ... E42) verwendet wird, wobei diese von Gleisarbeitern (GLA) als Ausrüstung getragen werden,

• eine Zentraleinheit (ZEH) eine Kommunikationsverbindung (K1, K2, ...) zu jedem der Endgeräte (E11 ... E42) aufbaut,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Teil der Endgeräte (E11 ... E42),
• untereinander eine Kommunikationsverbindung (K1, K2, ...) zur Übertragung eines die Funktionsfähigkeit betreffenden Signals (FFS) aufbauen,

• im Falle einer Störung der Funktionsfähigkeit ein Fehlersignal (FS1, FS2) ausgibt.
Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei diesem ein Rottenwarnsystem gemäß einem der Ansprüche 1-13 verwendet wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmbefehlen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 14 oder 15.
Bereitstellungsvorrichtung für das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 16, wobei die Bereitstellungsvorrichtung das Computerprogrammprodukt speichert und/oder bereitstellt.