EP3983275A1 - Verfahren zum betreiben eines sicherheitssystems eines schienenfahrzeugs, sicherheitssystem für ein schienenfahrzeug und schienenfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines sicherheitssystems eines schienenfahrzeugs, sicherheitssystem für ein schienenfahrzeug und schienenfahrzeug

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Publication number
EP3983275A1
EP3983275A1 EP20732770.1A EP20732770A EP3983275A1 EP 3983275 A1 EP3983275 A1 EP 3983275A1 EP 20732770 A EP20732770 A EP 20732770A EP 3983275 A1 EP3983275 A1 EP 3983275A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signals
controls
signal transmission
rail vehicle
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20732770.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marc-Oliver Bönig
Wolfgang NICOLIN
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 GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP3983275A1 publication Critical patent/EP3983275A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0018—Communication with or on the vehicle or train
    • B61L15/0036—Conductor-based, e.g. using CAN-Bus, train-line or optical fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/66—Electrical control in fluid-pressure brake systems
    • B60T13/665—Electrical control in fluid-pressure brake systems the systems being specially adapted for transferring two or more command signals, e.g. railway systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • B60T17/228—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices for railway vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a safety system, in particular a high-security system, of a rail vehicle with an automatic protective reaction to at least one of several safety elements of the safety system.
  • a known (high) safety system for a rail vehicle is, for example, a rapid braking system with a rapid braking loop.
  • a quick brake loop is usually provided for this purpose.
  • Rapid brake loop is available as a conductor loop, i.e. H. as a cable loop.
  • the conductor loop extends over the entire rail vehicle so that all brakes can be activated.
  • the conductor loop extends over the whole group.
  • the conductor loop is then continued via the couplings of the mutually coupled rail vehicles. The more wagons the rail vehicle or association has, the longer the conductor loop.
  • Each brake on the rail vehicle is controlled by a contactor.
  • the coils of the contactors are integrated in the conductor loop.
  • the energy supply for the contactors is thus provided via the conductor loop itself.
  • the conductor loop not only supplies the contactors with energy, but also transmits information - i.e. signals - to the contactors. If there is an interruption within the conductor loop, the contactors switch and the brakes of the rail vehicle are activated automatically. In this way, a protective reaction is automatically initiated / executed as soon as there is an interruption within the conductor loop.
  • the problem with the rapid braking system with the rapid braking loop is that it is only designed for a certain number of shooters - and thus only for a certain number of brakes (and thus for cars). Because the more cars and thus also the brakes the rail vehicle has, that is, the more contactors have to be supplied with energy via the conductor loop, the higher the voltage drop across the conductor loop. In order to be able to control more brakes, a larger energy supply including a correspondingly large conductor cross-section of the conductor loop is necessary.
  • One object of the invention is to provide an improved method for operating a safety system of a rail vehicle with an automatic protective reaction at least one of several safety elements of the safety system in which the number of safety elements to be controlled (such as brakes) is not limited.
  • the object is achieved by a method for operating a security system, in particular a high security system, of a rail vehicle with automatic protective reaction at least one of several security elements of the security system, in which, according to the invention, signals are transmitted to several controls using a signal transmission system.
  • the signals are also received by the controls.
  • the safety elements are activated by the controls depending on the signals received.
  • the controls are supplied with electrical energy independently of the signal transmission system.
  • the number of security elements is not limited. In this way, a number of wagons in the rail vehicle - and thus usually also security elements - can be increased without having to check the suitability of the security system, in particular the signal transmission system, for an increased number of security elements.
  • the signal transmission system can be a bus system, in particular a field bus system.
  • the bus system is preferably linear, i.e. H. linear, executed.
  • the bus system can also be designed in a star shape.
  • the signals are preferably transmitted via the bus system using a secure communication protocol.
  • the signals can be sent at fixed time intervals according to the secure communication protocol. In this way, an error and / or a failure within the signal transmission system, in particular within the transmission path, can be detected.
  • the secure communication protocol can also include an error disclosure. In this way, an incorrectly transmitted signal can be recognized. It is also possible that an error within the signal transmission system is detected in this way.
  • the bus system can be a CAN bus system, for example.
  • the secure communication protocol can e.g. B. "CANopen Safety” or “SafetyBUS p". Other secure communication protocols are also possible. Other bus systems are also possible.
  • the signals that are transmitted via the bus system can be electrical signals. Furthermore, the signals that are transmitted via the bus system can be optical signals.
  • the signal transmission system can further be a waveguide system.
  • the waveguide system can be used as a waveguide, e.g. B. have a coaxial cable, a waveguide and / or a twisted pair cable.
  • High-frequency electrical signals in the form of wave packets are preferably transmitted via the waveguide system.
  • the frequency of the high frequency electrical signals i.e. H. the frequency within the wave packet can depend on the waveguide used.
  • the frequency of the high-frequency electrical signals in a twisted pair cable of category Cat 5e can be up to 100 MHz.
  • the signal transmission via the waveguide system can be monitored, for example by detecting a reflex of the respective signal transmitted via the signal transmission system.
  • the signal transmission system can be an optical waveguide system.
  • Optical signals in the form of wave packets are preferably transmitted via the optical waveguide system.
  • the signal transmission via the optical waveguide system can be monitored, for example by detecting a reflection of the respective signal transmitted via the signal transmission system.
  • the signal transmission system can also have a conductor loop. Signals in the form of current with a certain frequency in the low-frequency range are preferably transmitted via the conductor loop.
  • the frequency in the low-frequency range can, for example, be in the single-digit or double-digit kHz range.
  • the frequency can be in the low frequency range at least 1 kHz.
  • the frequency in the low-frequency range can be a maximum of 20 kHz, for example.
  • the signals are expediently tapped inductively from the conductor loop. It is also useful if the signals that are picked up are fed to the controls.
  • the signals are expediently designed as a signal sequence of signals of the same type during normal operation of the safety system.
  • the signals of the same type are repeated in the signal sequence at fixed time intervals.
  • the signals of the same type can be repeated in the signal sequence in the millisecond range.
  • the repetition rate in the signal sequence can be at least 10 Hz.
  • the repetition rate in the signal sequence can be a maximum of 1 kHz.
  • the signals of the same type in the signal sequence can repeat themselves without a break, especially in the case of the conductor loop.
  • a protective reaction of the security system in particular at least one of the security elements, preferably several of the security elements, can be initiated from the normal operation of the security system.
  • the protective reaction to be initiated can depend on the detected change in the signal sequence.
  • a change in the signal sequence can be recognized if, for example, a transit time of one of the signals required for transmission is changed.
  • a change in the signal sequence can also be recognized if, for example, a frequency of one of the transmitted signals is changed.
  • a change in the signal sequence can be recognized if, for example, an intensity of one of the transmitted signals has changed.
  • a change in the signal sequence can be recognized if, for example, no signal is received for a certain minimum time.
  • Other changes in the transmission and / or of at least one of the transmitted signals can also be recognized as a change in the signal sequence.
  • Certain tolerances may be allowed before a change is recognized.
  • a change in the signal sequence can be recognized directly by at least one of the controls.
  • the controls can, for example, each be designed as memory-programmed controls. In this way, the controls can be able to recognize changes in the signal sequence.
  • a change in the signal sequence can be recognized indirectly by at least one of the controls, in particular all controls.
  • a change in the signal sequence can be detected by a master CPU.
  • the master CPU can cause the signal sequence to be interrupted, in particular in order to initiate a protective reaction.
  • the interruption of the signal sequence is expediently recognized by each activation as a change in the signal sequence. If the master CPU detects a change in the signal sequence, the master CPD can also initiate a protective reaction in another way.
  • the type of protective reaction to be initiated can be dependent on the detected change in the signal sequence.
  • the automatic protective reaction of at least one of several security elements can be an automatic protective reaction of several of the security elements, in particular of all security elements.
  • the automatic protective reaction comprises at least one of several safety elements an activation of several, in particular all, brakes of the rail vehicle.
  • the activation of the brakes of the rail vehicle can, for example, be a
  • the automatic protective reaction of at least one of a plurality of safety elements can furthermore include a deactivation of at least one energy supply within the rail vehicle.
  • the automatic protective reaction to at least one of several security elements can include deactivation of at least one energy supply to at least one power container of the rail vehicle and / or to at least one power component of the rail vehicle. In this way, the corresponding energy supply can be interrupted.
  • At least one power component of the rail vehicle is preferably arranged within a power container of the rail vehicle.
  • a power component can for example be a transformer, a four-quadrant controller or an inverter, in particular with power semiconductors, or the like. be.
  • the invention is also directed to a security system, in particular a high security system, for a rail vehicle.
  • the security system comprises an automatic protection reaction of at least one of several security elements of the security system.
  • the security system is set up for the automatic protective reaction of at least one of several security elements of the security system.
  • the security system comprises a signal transmission system for transmitting signals to several actuators.
  • the signal transmission system is set up for transmitting signals to a plurality of controls.
  • the security system further comprises several controls for receiving the transmitted signals and for controlling the security elements as a function of the received signals.
  • the controls are set up to receive the transmitted signals and to control the security elements as a function of the received signals.
  • an energy supply for the controls is independent of the signal transmission system.
  • the security system preferably corresponds to a security requirement level of at least level 3.
  • the safety requirement level also safety integrity level, can be determined using the standard EN
  • each security element is preferably actuated by one of the controls.
  • Each control can control one or more of the safety elements.
  • At least one of the controls can be designed as a memory-programmed control. It is advantageous if each of the controls is designed as a memory-programmed control.
  • the respective stored-program controller can each have a logic.
  • the respective stored-program control can evaluate the received signals, in particular using the respective logic. In particular if the signals are designed as a signal sequence of signals of the same type during normal operation of the safety system, the respective stored-program control can recognize this change in the event of a change in the signal sequence.
  • the security system preferably comprises a master CPU.
  • the master CPU is expediently set up to monitor and / or control signals transmitted via the signal transmission system.
  • the master CPU can recognize this change in the event of a change in the signal sequence.
  • the master CPU when the master CPU detects a change in the signal, in particular in the aforementioned signal sequence, the master CPU can initiate an automatic protective reaction.
  • the master CPU detects a change in the signal, particularly in the aforementioned signal sequence , the master CPU can, for example, cause the signal sequence to be interrupted, in particular to initiate the protective reaction. For example, the master CPU can prevent further signals from being sent.
  • the signal transmission system can for example be a bus system, in particular a field bus system.
  • the bus system is preferably set up to transmit the signals using a secure communication protocol.
  • the signal transmission system can be a waveguide system for the transmission of high-frequency electrical signals in the form of wave packets.
  • the waveguide system can be set up for the transmission of high-frequency electrical signals in the form of wave packets. It is advantageous if the security system is set up to detect a reflex of the respective transmitted signal.
  • the signal transmission system can be an optical waveguide system for the transmission of optical signals in the form of wave packets.
  • the optical waveguide system can be set up for the transmission of optical signals in the form of wave packets. It is advantageous if the security system is set up to detect a reflex of the respective transmitted signal.
  • the signal transmission system can be a conductor loop for the transmission of current of a specific frequency in the low-frequency range.
  • the head loop for the transmission of current of a certain frequency in the low frequency range.
  • signals can be transmitted over the conductor loop in the form of current of a certain frequency in the low-frequency range.
  • the signal transmission system can also have inductive taps.
  • the safety system can be designed, for example, as a rapid braking system for a rail vehicle.
  • the safety elements that can carry out the automatic protective reaction can be brakes of a higher-level system, in particular a rail vehicle.
  • the automatic protective reaction can be an emergency stop.
  • the safety system can also be designed, for example, as a passenger emergency braking system for a rail vehicle.
  • the safety elements that can execute the automatic protective reaction can be the brakes of a higher-level system, in particular a rail vehicle.
  • the automatic protective reaction can be emergency braking.
  • the safety system can be designed, for example, as a fire protection system for a rail vehicle.
  • the safety elements that can carry out an automatic protective reaction can include energy supplies from power containers and / or energy supplies from power components of a higher-level system, in particular a rail vehicle.
  • the automatic protective reaction can be a deactivation of at least one of the energy supplies.
  • the safety elements that can carry out an automatic protective reaction can also include at least one display element of the superordinate system, in particular of the rail vehicle.
  • the automatic protective reaction can trigger an show a warning on the display element.
  • the safety system can be used to replace a previous rapid brake loop or a previous passenger emergency brake loop or a previous fire protection loop of a rail vehicle.
  • the invention is directed to a rail vehicle with the aforementioned safety system and / or one of its further developments.
  • the invention is also directed to an association of several rail vehicles coupled to one another with the aforementioned safety system and / or one of its developments.
  • the safety system can in particular as a rapid braking system, as a passenger emergency braking system and / or as a
  • FIG. 1 shows a rail vehicle with a first safety system
  • FIG. 2 shows a rail vehicle with a second safety system
  • FIG 3 shows a rail vehicle with a third safety system.
  • FIG. 1 shows schematically a rail vehicle 2 with a first security system 4.
  • the security system 4 has several security elements 6.
  • the safety elements 6 comprise the brakes 8 of the rail vehicle 2. Additionally or alternatively, the safety system 4 can also have other safety elements, such as, for example, power supplies for power components of the rail vehicle 2.
  • the security system 4 comprises an automatic protective reaction of the plurality of security elements 6. In other words: the security system 4 is set up for an automatic protective reaction of the plurality of security elements 6.
  • the safety system 4 comprises a signal transmission system 10 for transmitting signals to a plurality of controls 16.
  • the signal transmission system 10 is designed as a bus system 12, in particular as a field bus system.
  • bus system 12 is linear.
  • the cable 14 of the bus system 12 can be a twisted pair cable, for example. H. a cable with two wires can be used. In the case of a twisted pair cable, the signals are designed as electrical signals. An optical waveguide can also be used as the cable 14 of the bus system 12. In the latter case, the signals are designed as optical signals.
  • the security system 4 also comprises several Anticianun gene 16 for receiving the transmitted signals and for driving the security elements 6 depending on the received signals.
  • the controls 16 are connected to the signal transmission system 10.
  • the controls 16 are designed as memory-programmed controls.
  • the security system 4 also includes a master CPU 18.
  • the master CPU 18 is connected to the signal transmission system 10.
  • the master CPU 18 is set up to monitor and / or control signals transmitted via the signal transmission system 10.
  • the safety system 4 further comprises several sensors 20.
  • the sensors 20 can be designed as slave controllers.
  • the sensors 20 are also connected to the signal transmission system 10.
  • the safety system 4 also includes an energy supply 22 for the controls 16.
  • One energy supply 22 for the controls 16 is independent of the signal transmission system 10.
  • the energy supply 22, also the energy supply system 22, comprises at least one supply unit 24 and several supply cables 26.
  • the controls 16 are connected to the supply unit 24 (or to one of several supply units 24) via the supply cables 26.
  • the controls 16 are provided with electrical energy from the supply unit (s) 24 via the supply cable 26. In this way, the controls 16 are supplied with electrical energy independently of the signal transmission system 10.
  • the supply cables 26 of the power supply 22 are shown as GE dashed lines in order to ensure better distinguishability from the signal transmission system 10 (and its cable 14).
  • signals are transmitted to the controls 16.
  • the signals are transmitted to the controls 16 via the bus system 12.
  • the master CPU 18 causes the signals to be sent.
  • the signals are transmitted via the bus system 12 according to a secure communication protocol.
  • the signals are sent at fixed time intervals according to the secure communication protocol.
  • the signals of the signal sequence can, for example, with fixed time intervals which are sent in the millisecond range. Due to the fixed time intervals, the absence of a signal can be detected.
  • the secure communication protocol also includes an error disclosure. Due to the error disclosure, incorrectly transmitted signals can be recognized.
  • the signals are designed as a signal sequence of signals of the same type. In this way a change in the signal sequence can be recognized.
  • the bus system 12 can be a CAN bus system, for example.
  • the secure communication protocol can e.g. B. "CANopen Safety” or “SafetyBUS p".
  • Other bus systems and / or other secure communication protocols are also possible.
  • the transmitted signals are received by the controls 16.
  • the security elements 6 are controlled by the controls 16 depending on the received signals.
  • the controls 16 receive signals transmitted via the signal transmission system 10 and control the safety elements 6 as a function of the received signals.
  • the controls 16 thus receive the signals in the form of a signal sequence of signals of the same type with fixed time intervals. If a respective control 16 has properly received a respective signal, this control 16 sends a confirmation back to the master CPU 18.
  • Each security element 6 is actuated by one of the actuators 16. In this example, one of the controls 16 controls several of the security elements 6.
  • the safety elements 6 embodied here as brakes 8 are controlled in such a way that the brakes 8 are / remain deactivated as long as no other system activates the brakes 8.
  • the brake valves of the brakes 8 activated by the safety system 4 are / remain deactivated during normal operation of the safety system 4.
  • the sensors 20 can transmit information to the master CPU 18. Depending on the information transmitted by the sensors 20, the master CPU 18 can determine a malfunction and / or an error condition which makes braking necessary.
  • the master CPU 18 If the master CPU 18 detects a malfunction and / or an error state which, in particular, makes braking necessary, then the master CPU 18 interrupts the sending of signals. In this way, the signal sequence is interrupted.
  • the controls 16 If no signal is transmitted for a certain minimum time and therefore no signal is received by the controls 16, this is recognized by the controls 16 as a change in the signal sequence. Each of the controls 16 does not receive a signal for the specific minimum time and thus knows a change in the signal sequence. On the basis of the detected change in the signal sequence, the controls 16 automatically initiate a protective reaction of the security elements 6, in particular all security elements 6. In this way, the safety system 4 automatically switches to the protective reaction.
  • the safety elements 6, here the brakes 8, are activated in such a way that the brakes 8 are activated. In this way, braking, in particular rapid braking or emergency braking, of the rail vehicle 2 is initiated as a protective reaction.
  • a fault or an error in the signal transmission system 10 is usually expressed by (at least) a change in the signal sequence.
  • the signals in normal operation of the security system 4 are designed as a signal sequence of similar signals with fixed time intervals.
  • the time intervals can be monitored using an increment counter, for example.
  • Each signal also includes a check number, also a checksum, to reveal errors.
  • this respective control 16 detects a change in the signal sequence.
  • the minimum time is greater than the fixed time interval between the signal sequence.
  • a defect in the cable 14 of the signal transmission system 10 e.g. a loose contact, a broken cable o. ⁇ .
  • a defect in the cable 14 of the signal transmission system 10 e.g. a loose contact, a broken cable o. ⁇ .
  • the controls 16 Even if at least one of the controls 16 detects an incorrectly transmitted signal, this respective control 16 detects a change in the signal sequence.
  • the incorrectly transmitted signal can be recognized, for example, using the error disclosure, in particular on the basis of an incorrect check number.
  • this control 16 If one of the controls 16 has not received a signal, this control 16 also sends no confirmation back to the master CPU 18. The master CPU 18 then initiates a
  • Protective reaction For example, the master CPU 18 stops sending signals in order to initiate the protective reaction.
  • this control 16 either sends no confirmation back to the master CPU 18 or sends a warning to the master CPU 18.
  • the master CPU 18 then initiates a protective reaction. For example, the master CPU 18 stops sending signals in order to initiate the protective reaction. If no more signals are sent, then all controls 16 no longer receive any signal. If no signal is received by the controls 16 for a certain minimum time, then a change in the signal sequence is recognized by these controls 16 and the security elements 6 connected to the respective control 16 are switched. In this example, the brakes 8 are activated if they are not yet activated. Thus braking takes place as a protective reaction.
  • the bus system 12 could be performed by the association. This means that in this case the bus system 12 could be guided via the couplings of the rail vehicles coupled to one another (not shown).
  • the signal transmission system 10 can also be designed as a signal transmission system for several safety systems of the rail vehicle 2, each with an automatic protective reaction.
  • the signals from the various security systems can be transmitted as different types of telegrams via the (common) signal transmission system 10 designed as a bus system 12. It would also be possible for the (common) signal transmission system 10 embodied as a bus system 12 to have more than two wires, in particular at least 4 wires. In particular, each security system using the (common) signal transmission system 10 could transmit signals over two of the wires (not shown).
  • FIG. 2 schematically shows a rail vehicle 28 with a further safety system 30 which has several safety elements 6.
  • the safety system 30 includes a signal transmission system 32 for transmitting signals to the multiple controls 16 of the safety system 30.
  • the multiple sensors 20 of the security system 30 are connected directly to the master CPU 18 (and not, as in FIG. 1, indirectly via the signal transmission system).
  • the signal transmission system 32 is designed as a waveguide system 34 for the transmission of high-frequency electrical signals in the form of wave packets.
  • the / the cable 36 of the waveguide system 34 is / are formed as a waveguide 36 from.
  • a cable 36 of the waveguide system 34 can be a coaxial cable, a waveguide or a twisted pair cable.
  • the cable 36 is exemplified as a waveguide. Via the waveguide system 34 high-frequency electrical signals are transmitted in the form of wave packets.
  • the cable 36 embodied as a waveguide 36 has an open end 38.
  • the signals can be reflected at the open end 38.
  • the reflected signal is called a reflex.
  • the security system 30, here the waveguide system 34, is set up to detect a reflex of the respective transmitted signal.
  • the security system 30 has a transceiver unit 40 which is connected to the master CPU 18.
  • the transceiver unit 40 sends the signals. Also receives, d. H. the transceiver unit 40 detects the reflections of the signals.
  • the signals are designed as a signal sequence of signals of the same type with fixed time intervals.
  • the transit time of the signal can be determined, for example, by determining a temporal distance between a signal of the signal sequence and its reflex.
  • the frequency of the high-frequency electrical signals ie the frequency within the wave packet, is preferably in the MHz range.
  • the signal transmission system 32 designed as a waveguide system 34 also has switching elements 42. Each of the switching elements 42 is connected to one of the controls 16 via a respective data connection 44.
  • Switching elements 42 can be switched by the controls 16.
  • the signals are designed as a signal sequence of signals of the same type.
  • the signals of the same type in the signal sequence are repeated at fixed time intervals, for example in the millisecond range.
  • the switching elements 42 are closed. This means that in normal operation the signals are reflected at the open end 38.
  • this respective control 16 detects a change in the signal sequence.
  • this control 16 If one of the controls 16 has recognized a change in the Signalfol ge, for example because it has not received a signal for the certain Min least time, then this control 16 also opens the associated switching element 42, d. H. the switching element 42 associated with this control 16 is switched to its open position.
  • the master CPU 18 determines the runtime of the signals and monitors them. By opening one of the switching elements 42, the running time is shortened. This means that the transit time required for the transmission of at least one of the signals is changed.
  • the master CPU 18 recognizes the change in the running time and recognizes this as a change in the signal sequence.
  • the master CPU 18 If the master CPU 18 detects a change in the signal sequence, the master CPU 18 stops sending signals.
  • the master CPU 18 detects a change in the frequency and / or the intensity of at least one reflex, conclusions are drawn about a changed frequency or a changed intensity of the respective transmitted signal and a change in the signal sequence is thus recognized.
  • the master CPU 18 If the master CPU 18 detects a change in the signal sequence, the master CPU 18 initiates a protective reaction. For example, the master CPU 18 stops sending signals, in particular by the master CPU 18 giving the transceiver unit 40 the corresponding command.
  • an optical waveguide system for transmitting optical signals in the form of wave packets can in principle also be provided (not shown).
  • the mode of operation of an optical waveguide system is in principle analogous to the waveguide system 34 described here.
  • the signal transmission system 32 embodied as a waveguide system 34 could be guided through the assembly (not shown).
  • FIG. 3 schematically shows a rail vehicle 46 with a further safety system 48 which has several safety elements 6.
  • the safety system 48 comprises a signal transmission system 50 for transmitting signals to the multiple controls 16 of the safety system 48.
  • the signal transmission system 50 has a conductor loop 52.
  • the conductor loop 52 is set up for the transmission of signals in the form of current of a certain frequency in the low frequency range.
  • the cable 54 of the conductor loop 52 is designed as an electrical conductor.
  • the signal transmission system 50 also has inductive handles 56 from.
  • Signals in the form of current with a specific frequency in the low-frequency range are transmitted via the conductor loop 52.
  • the frequency in the low-frequency range can, for example, be in the single-digit or double-digit kHz range.
  • the signals are tapped inductively from the conductor loop 52 by means of the inductive taps 56.
  • the tapped signals are fed to the controls 16.
  • the signals are designed as a signal sequence of signals of the same type.
  • the signals of the same type in the signal sequence follow one another without a break.
  • the respective control 16 can issue a warning signal in the form of current with a different frequency via the respective inductive tap 56, which then functions as a feed, feed into the conductor loop 52.
  • the security system 48 has a transceiver unit 40 which is connected to the master CPU 18.
  • the conductor loop 52 begins with its beginning 58 at the transmitter / receiver unit 40, leads through the rail vehicle 46 to through and ends with its end 60 again at the transceiver unit 40.
  • the transceiver unit 40 sends the signals to the beginning 58 of the conductor loop 52. In addition, the transceiver unit 40 receives or detects the signals transmitted via the conductor loop at the end 60 of the conductor loop 52.
  • the transmission of the signal can be monitored on the basis of the respective received / detected signal. Furthermore, a property of the transmitted signal can be determined and possibly monitored on the basis of the received / detected signal, such as a frequency and / or an intensity of the transmitted signal.
  • the master CPU 18 detects a change in the signal sequence.
  • a change in the signal sequence is also recognized by the master CPU 18.
  • the master CPU 18 If the master CPU 18 detects a change in the signal sequence, the master CPU 18 initiates a protective reaction. For example, the master CPU 18 stops sending signals when it detects a change in the signal sequence.
  • the master CPU 18 can also recognize the warning signal fed in by a control 16. If the master CPU 18 detects a / the warning signal, it can output a warning message and / or stop sending signals.
  • the signal transmission system 50 embodied as a conductor loop 52 could be passed through the association (not shown).
  • the signal transmission system 50 can be designed as a signal transmission system for multiple safety systems of the rail vehicle 2, each with an automatic protective reaction.
  • the signal transmission system 50 embodied as a conductor loop 52 can operate with signals at different frequencies.
  • the signals of the various security systems using the (common men) signal transmission system 50 can each be transmitted in the form of electricity at different frequencies.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Sicherheitssystems (4, 30, 48), insbesondere eines Hochsicherheitssystems, eines Schienenfahrzeugs (2, 28, 46) mit automatischer Schutzreaktion zumindest eines von mehreren Sicherheitselementen (6) des Sicherheitssystems (4, 30, 48). Um ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines solchen Sicherheitssystems (4, 30, 48) zu erreichen, bei welchem eine Anzahl an Sicherheitselementen (6) nicht limitiert ist, wird vorgeschlagen, dass unter Verwendung eines Signalübertragungssystems (10, 32, 50) Signale an mehrere Ansteuerungen (16) übertragen werden, die Signale von den Ansteuerungen (16) empfangen werden und die Sicherheitselemente (6) von den Ansteuerungen (16) in Abhängigkeit der empfangenen Signale angesteuert werden. Weiter wird vorgeschlagen, dass die Ansteuerungen (16) unabhängig von dem Signalübertragungssystem (10, 32, 50) mit elektrischer Energie versorgt werden.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben eines Sicherheitssystems eines Schie nenfahrzeugs, Sicherheitssystem für ein Schienenfahrzeug und Schienenfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Si cherheitssystems, insbesondere eines Hochsicherheitssystems, eines Schienenfahrzeugs mit automatischer Schutzreaktion zu mindest eines von mehreren Sicherheitselementen des Sicher heitssystems .
Ein bekanntes (Hoch-) Sicherheitssystem für ein Schienenfahr zeug ist beispielsweise ein Schnellbremssystem mit einer Schnellbremsschleife .
In einem Schienenfahrzeug müssen alle Bremsen des Schienen fahrzeugs gleichzeitig angesteuert werden können. Hierzu ist in der Regel eine Schnellbremsschleife vorgesehen. Die
Schnellbremsschleife ist als eine Leiterschleife, d. h. als eine Kabelschleife, ausgeführt. Die Leiterschleife zieht sich über das ganze Schienenfahrzeug, damit alle Bremsen angesteu ert werden können. In einem Verband aus mehreren miteinander gekuppelten Schienenfahrzeugen zieht sich die Leiterschleife über den ganzen Verband. Insbesondere wird die Leiterschleife dann über die Kupplungen der miteinander gekoppelten Schie nenfahrzeuge fortgeführt. Je mehr Wagen das Schienenfahrzeug bzw. der Verband aufweist, desto länger ist die Leiterschlei fe .
Jede Bremse des Schienenfahrzeugs wird jeweils über einen Schütz angesteuert. Dabei sind die Spulen der Schütze in der Leiterschleife integriert. Die Energieversorgung der Schütze wird damit über die Leiterschleife selbst bereitgestellt.
Die Leiterschleife bildet nicht nur die Energieversorgung der Schütze, sondern überträgt auch Informationen - also Signale - an die Schütze. Kommt es zu einer Unterbrechung innerhalb der Leiterschleife, dann schalten die Schütze, und die Bremsen des Schienenfahr zeugs werden automatisch aktiviert. Auf diese Weise wird au tomatisch eine Schutzreaktion eingeleitet/ausgeführt, sobald es zu einer Unterbrechung innerhalb der Leiterschleife kommt.
Das Problem des Schnellbremssystems mit der Schnellbrems schleife besteht darin, dass es nur für eine bestimmte Anzahl an Schützen - und somit nur für eine bestimmte Anzahl an Bremsen (und somit an Wagen) - ausgelegt ist. Denn je mehr Wagen und somit auch Bremsen das Schienenfahrzeug aufweist, das heißt, je mehr Schütze über die Leiterschleife energe tisch versorgt werden müssen, desto höher ist der Spannungs abfall über die Leiterschleife. Um mehr Bremsen ansteuern zu können, ist somit eine größer dimensionierte Energieversor gung einschließlich eines entsprechend großen Leiterquer schnitts der Leiterschleife notwendig.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Sicherheitssystems eines Schienenfahr zeugs mit automatischer Schutzreaktion zumindest eines von mehreren Sicherheitselementen des Sicherheitssystems anzuge ben, bei welchem die Anzahl an anzusteuernden Sicherheitsele menten (wie z. B. Bremsen) nicht limitiert ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben ei nes Sicherheitssystems, insbesondere eines Hochsicherheits systems, eines Schienenfahrzeugs mit automatischer Schutzre aktion zumindest eines von mehreren Sicherheitselementen des Sicherheitssystems, bei dem erfindungsgemäß unter Verwendung eines Signalübertragungssystems Signale an mehrere Ansteue rungen übertragen werden. Weiter werden die Signale von den Ansteuerungen empfangen. Die Sicherheitselemente werden in Abhängigkeit der empfangenen Signale von den Ansteuerungen angesteuert. Erfindungsgemäß werden die Ansteuerungen unab hängig von dem Signalübertragungssystem mit elektrischer Energie versorgt . Auf diese Weise ist die Anzahl an Sicherheitselementen nicht limitiert. Auf diese Weise kann eine Anzahl an Wagen des Schienenfahrzeugs - und damit in der Regel auch an Sicher heitselementen - erhöht werden, ohne eine Tauglichkeit des Sicherheitssystems, insbesondere des Signalübertragungssys tems, für eine erhöhte Anzahl an Sicherheitselementen prüfen zu müssen.
Das Signalübertragungssystem kann ein Bussystem, insbesondere ein Feldbussystem, sein. Vorzugsweise ist das Bussystem line ar, d. h. linienförmig, ausgeführt. Weiter kann das Bussystem sternförmig ausgeführt sein.
Vorzugsweise werden die Signale nach einem sicheren Kommuni kationsprotokoll über das Bussystem übertragen.
Insbesondere können die Signale nach dem sicheren Kommunika tionsprotokoll in festen zeitlichen Abständen gesendet wer den. Auf diese Weise kann ein Fehler und/oder ein Ausfall in nerhalb des Signalübertragungssystems, insbesondere innerhalb des Übertragungswegs, erkannt werden.
Weiter kann das sichere Kommunikationsprotokoll eine Fehler offenbarung umfassen. Auf diese Weise kann ein fehlerhaft übertragenes Signal erkannt werden. Weiter ist es möglich, dass auf diese Weise ein Fehler innerhalb des Signalübertra gungssystems, erkannt wird.
Das Bussystem kann beispielsweise ein CAN-Bussystem sein. In diesem Fall kann das sichere Kommunikationsprotokoll z. B. „CANopen Safety" oder „SafetyBUS p" sein. Es sind auch andere sichere Kommunikationsprotokolle möglich. Außerdem sind auch andere Bussysteme möglich.
Die Signale, die über das Bussystem übertragen werden, können elektrische Signale sein. Ferner können die Signale, die über das Bussystem übertragen werden, optische Signale sein. Das Signalübertragungssystem kann weiter ein Wellenleitersys tem sein. Das Wellenleitersystem kann als Wellenleiter, z. B. ein Koaxialkabel, ein Hohlleiter und/oder ein Twisted-Pair- Kabel aufweisen.
Vorzugsweise werden über das Wellenleitersystem hochfrequente elektrische Signale in Form von Wellenpaketen übertragen.
Die Frequenz der hochfrequenten elektrischen Signale, d. h. die Frequenz innerhalb des Wellenpakets, kann vom eingesetz ten Wellenleiter abhängig sein. Beispielsweise kann die Fre quenz der hochfrequenten elektrischen Signale bei einem Twis- ted-Pair-Kabel der Kategorie Cat 5e bis zu 100 MHz betragen.
Die Signalübertragung über das Wellenleitersystem kann über wacht werden, beispielsweise indem jeweils ein Reflex des je weiligen über das Signalübertragungssystem übertragenen Sig nals detektiert wird.
Ferner kann das Signalübertragungssystem ein Lichtwellen leitersystem sein.
Vorzugsweise werden über das Lichtwellenleitersystem optische Signale in Form von Wellenpaketen übertragen.
Die Signalübertragung über das Lichtwellenleitersystem kann überwacht werden, beispielsweise indem jeweils ein Reflex des jeweiligen über das Signalübertragungssystem übertragenen Signals detektiert wird.
Weiter kann das Signalübertragungssystem eine Leiterschleife aufweisen. Vorzugsweise werden über die Leiterschleife Signa le in Form von Strom mit einer bestimmten Frequenz im nieder frequenten Bereich übertragen.
Die Frequenz im niederfrequenten Bereich kann beispielsweise im einstelligen oder zweistelligen kHz-Bereich liegen. Zum Beispiel kann die Frequenz im niederfrequenten Bereich bei mindestens 1 kHz liegen. Weiter kann die Frequenz im nieder frequenten Bereich beispielsweise bei maximal 20 kHz liegen.
Zweckmäßigerweise werden die Signale von der Leiterschleife induktiv abgegriffen. Weiter ist es zweckmäßig, wenn die ab gegriffen Signale den Ansteuerungen zugeleitet werden.
Zweckmäßigerweise sind die Signale im Normalbetrieb des Si cherheitssystems als eine Signalfolge gleichartiger Signale ausgebildet .
Es ist vorteilhaft, wenn sich die gleichartigen Signale in der Signalfolge in festen zeitlichen Abständen wiederholen. Beispielsweise können sich die gleichartigen Signale in der Signalfolge im Millisekunden-Bereich wiederholen. Beispiels weise kann die Wiederholrate in der Signalfolge mindestens 10 Hz betragen. Weiter kann die Wiederholrate in der Signal folge maximal 1 kHz betragen.
Weiter können sich die gleichartigen Signale in der Signal folge, insbesondere im Falle der Leiterschleife, ohne Pause wiederholen .
Bei einer Änderung in der Signalfolge wird zweckmäßigerweise diese Änderung erkannt und unter Verwendung der Ansteuerungen eine Schutzreaktion zumindest eines der Sicherheitselemente, insbesondere mehrerer der Sicherheitselemente, beispielsweise aller Sicherheitselemente, automatisch eingeleitet.
Auf diese Weise kann aus dem Normalbetrieb des Sicherheits systems eine Schutzreaktion des Sicherheitssystems, insbeson dere zumindest eines der Sicherheitselemente, vorzugsweise mehrerer der Sicherheitselemente, eingeleitet werden.
Die einzuleitende Schutzreaktion kann von der erkannten Ände rung in der Signalfolge abhängig sein. Eine Änderung in der Signalfolge kann erkannt werden, wenn beispielsweise eine bei der Übertragung benötigte Laufzeit eines der Signale verändert ist. Weiter kann eine Änderung in der Signalfolge erkannt werden, wenn beispielsweise eine Fre quenz eines der übertragenen Signale verändert ist. Außerdem kann eine Änderung in der Signalfolge erkannt werden, wenn beispielsweise eine Intensität eines der übertragenen Signale verändert ist. Ferner kann eine Änderung in der Signalfolge erkannt werden, wenn beispielsweise für eine bestimmte Min destzeit kein Signal empfangen wird. Auch andere Veränderun gen bei der Übertragung und/oder von zumindest einem der übertragenen Signale können als Änderung in der Signalfolge erkannt werden.
Es können bestimmte Toleranzen erlaubt sein, bevor eine Ände rung erkannt wird.
Eine Änderung in der Signalfolge kann direkt von zumindest einer der Ansteuerungen erkannt werden.
Die Ansteuerungen können beispielsweise jeweils als speicher programmierte Steuerungen ausgebildet sein. Auf diese Weise können die Ansteuerungen in der Lage sein, Änderungen der Signalfolge zu erkennen.
Weiter kann eine Änderung in der Signalfolge indirekt von zu mindest einer der Ansteuerungen, insbesondere von allen An steuerungen, erkannt werden.
Beispielsweise kann eine Änderung in der Signalfolge von ei ner Master-CPU erkannt werden.
Dann, wenn von der Master-CPU eine Änderung in der Signalfol ge erkannt wird, kann die Master-CPU eine Unterbrechung der Signalfolge veranlassen, insbesondere um eine Schutzreaktion einzuleiten. Zweckmäßigerweise wird die Unterbrechung der Signalfolge von jeder Ansteuerung wiederum als Änderung in der Signalfolge erkannt. Dann, wenn von der Master-CPU eine Änderung in der Signalfol ge erkannt wird, kann die Master-CPD auch auf anderem Wege eine Schutzreaktion einleiten.
Insbesondere kann die Art der einzuleitenden Schutzreaktion von der erkannten Änderung in der Signalfolge abhängig sein.
Die automatische Schutzreaktion zumindest eines von mehreren Sicherheitselementen kann eine automatische Schutzreaktion von mehreren der Sicherheitselemente, insbesondere von allen Sicherheitselementen, sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die automatische Schutzreaktion zumindest eines von mehreren Si cherheitselementen eine Aktivierung mehrerer, insbesondere aller, Bremsen des Schienenfahrzeugs. Die Aktivierung der Bremsen des Schienenfahrzeugs kann beispielsweise eine
Schnellbremsung oder eine Notbremsung des Schienenfahrzeugs bewirken .
Auf diese Weise kann als Schutzreaktion der Sicherheitsele mente eine Aktivierung mehrerer, insbesondere aller, Bremsen des Schienenfahrzeugs eingeleitet werden.
Die automatische Schutzreaktion zumindest eines von mehreren Sicherheitselementen kann weiter eine Deaktivierung zumindest einer Energieversorgung innerhalb des Schienenfahrzeugs um fassen. Insbesondere kann die automatische Schutzreaktion zu mindest eines von mehreren Sicherheitselementen eine Deakti vierung zumindest einer Energieversorgung zu zumindest einem Leistungscontainer des Schienenfahrzeugs und/oder zu zumin dest einer Leistungskomponente des Schienenfahrzeugs umfas sen. Auf diese Weise kann eine Unterbrechung der entsprechen den Energieversorgung bewirkt werden.
Innerhalb eines Leistungscontainers des Schienenfahrzeugs ist vorzugsweise zumindest eine Leistungskomponente des Schienen fahrzeugs angeordnet . Eine Leistungskomponente kann beispielsweise ein Transforma tor, ein Vier-Quadrantensteller oder ein Wechselrichter, ins besondere mit Leistungshalbleitern, o. Ä. sein.
Auf diese Weise kann als Schutzreaktion der Sicherheitsele mente eine Deaktivierung zumindest einer Energieversorgung innerhalb des Schienenfahrzeugs eingeleitet werden.
Ferner ist die Erfindung gerichtet auf ein Sicherheitssystem, insbesondere ein Hochsicherheitssystem, für ein Schienenfahr zeug. Das Sicherheitssystem umfasst eine automatische Schutz reaktion zumindest eines von mehreren Sicherheitselementen des Sicherheitssystems. Insbesondere ist das Sicherheitssys tem zur automatischen Schutzreaktion zumindest eines von meh reren Sicherheitselementen des Sicherheitssystems eingerich tet .
Erfindungsgemäß umfasst das Sicherheitssystem ein Signalüber tragungssystem zum Übertragen von Signalen an mehrere Ansteu erungen. Insbesondere ist das Signalübertragungssystem zum Übertragen von Signalen an mehrere Ansteuerungen eingerich tet .
Weiter umfasst das Sicherheitssystem mehrere Ansteuerungen zum Empfangen der übertragenen Signale und zum Ansteuern der Sicherheitselemente in Abhängigkeit der empfangenen Signale. Insbesondere sind die Ansteuerungen zum Empfangen der über tragenen Signale und zum Ansteuern der Sicherheitselemente in Abhängigkeit der empfangenen Signale eingerichtet .
Erfindungsgemäß ist eine Energieversorgung der Ansteuerungen unabhängig von dem Signalübertragungssystem.
Auf diese Weise können beliebig viele Sicherheitselemente vorgesehen werden.
Es ist zweckmäßig, wenn das Sicherheitssystem einer Sicher heitsanforderungsstufe von mindestens Stufe 2 entspricht. Vorzugsweise entspricht das Sicherheitssystem einer Sicher heitsanforderungsstufe von mindestens Stufe 3.
Die Sicherheitsanforderungsstufe, auch Sicherheits- Integritätslevel, kann unter Verwendung der Norm EN
61508:2010, insbesondere der Norm EN 50129:2019, bestimmt werden .
Zweckmäßigerweise ist jedem Sicherheitselement jeweils eine der Ansteuerungen zugeordnet. Das heißt, vorzugsweise wird jedes Sicherheitselement jeweils von einer der Ansteuerungen angesteuert. Jede Ansteuerung kann jeweils eines oder mehrere der Sicherheitselemente ansteuern.
Zumindest eine der Ansteuerungen kann als eine speicherpro grammierte Steuerung ausgeführt sein. Es ist vorteilhaft, wenn jede der Ansteuerungen jeweils als eine speicherprogram mierte Steuerung ausgeführt ist.
Die jeweilige speicherprogrammierte Steuerung kann jeweils eine Logik aufweisen. Die jeweilige speicherprogrammierte Steuerung kann die empfangenen Signale, insbesondere unter Verwendung der jeweiligen Logik, auswerten. Insbesondere wenn die Signale im Normalbetrieb des Sicherheitssystems als eine Signalfolge gleichartiger Signale ausgebildet sind, kann die jeweilige speicherprogrammierte Steuerung bei einer Änderung in der Signalfolge diese Änderung erkennen.
Auf diese Weise kann ein Ansteuern der Sicherheitselemente in Abhängigkeit der empfangenen Signale gewährleistet werden.
Vorzugsweise umfasst das Sicherheitssystem eine Master-CPU. Die Master-CPU ist zweckmäßigerweise dazu eingerichtet, über das Signalübertragungssystem übertragene Signale zu überwa chen und/oder zu kontrollieren.
Insbesondere wenn die Signale im Normalbetrieb des Sicher heitssystems als eine Signalfolge gleichartiger Signale aus- gebildet sind, kann die Master-CPU bei einer Änderung in der Signalfolge diese Änderung erkennen.
Insbesondere wenn die Master-CPU eine Änderung im Signal, insbesondere in der zuvor genannten Signalfolge, erkennt, kann die Master-CPU eine automatische Schutzreaktion einlei ten. Wenn die Master-CPU eine Änderung im Signal, insbesonde re in der zuvor genannten Signalfolge, erkennt, kann die Mas ter-CPU beispielsweise eine Unterbrechung der Signalfolge veranlassen, insbesondere um die Schutzreaktion einzuleiten. Beispielsweise kann die Master-CPU ein Senden weiterer Signa le unterbinden.
Das Signalübertragungssystem kann beispielsweise ein Bussys tem, insbesondere ein Feldbussystem, sein. Vorzugsweise ist das Bussystem dazu eingerichtet, die Signale nach einem si cheren Kommunikationsprotokoll zu übertragen.
Weiter kann das Signalübertragungssystem ein Wellenleitersys tem zur Übertragung von hochfrequenten elektrischen Signalen in Form von Wellenpaketen sein. Insbesondere kann das Wellen leitersystem zur Übertragung von hochfrequenten elektrischen Signalen in Form von Wellenpaketen eingerichtet sein. Es ist vorteilhaft, wenn das Sicherheitssystem dazu eingerichtet ist, jeweils einen Reflex des jeweils übertragenen Signals zu detektieren .
Außerdem kann das Signalübertragungssystem ein Lichtwellen leitersystem zur Übertragung von optischen Signalen in Form von Wellenpaketen sein. Insbesondere kann das Lichtwellen leitersystem zur Übertragung von optischen Signalen in Form von Wellenpaketen eingerichtet sein. Es ist vorteilhaft, wenn das Sicherheitssystem dazu eingerichtet ist, jeweils einen Reflex des jeweils übertragenen Signals zu detektieren.
Ferner kann das Signalübertragungssystem eine Leiterschleife zur Übertragung von Strom einer bestimmten Frequenz im nie derfrequenten Bereich sein. Insbesondere kann die Leiter- schleife zur Übertragung von Strom einer bestimmten Frequenz im niederfrequenten Bereich eingerichtet sein. Zweckmäßiger weise können Signale über die Leiterschleife in Form von Strom einer bestimmten Frequenz im niederfrequenten Bereich übertragen werden. Das Signalübertragungssystem kann weiter induktive Abgriffe aufweisen.
Das Sicherheitssystem kann beispielsweise als ein Schnell bremssystem für ein Schienenfahrzeug ausgeführt sein. In die sem Fall können die Sicherheitselemente, welche die automati sche Schutzreaktion ausführen können, Bremsen eines überge ordneten Systems, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, sein. Die automatische Schutzreaktion kann in diesem Fall eine Schnellbremsung sein.
Weiter kann das Sicherheitssystem beispielsweise als ein Fahrgastnotbremssystem für ein Schienenfahrzeug ausgeführt sein. In diesem Fall können die Sicherheitselemente, welche die automatische Schutzreaktion ausführen können, Bremsen ei nes übergeordneten Systems, insbesondere eines Schienenfahr zeugs, sein. Die automatische Schutzreaktion kann in diesem Fall eine Notbremsung sein.
Ferner kann das Sicherheitssystem beispielsweise als ein Brandschutzsystem für ein Schienenfahrzeug ausgeführt sein.
In diesem Fall können die Sicherheitselemente, welche ei ne/die automatische Schutzreaktion ausführen können, Energie versorgungen von Leistungscontainern und/oder Energieversor gungen von Leistungskomponenten eines übergeordneten Systems, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, umfassen. Die automati sche Schutzreaktion kann in diesem Fall eine Deaktivierung zumindest einer der Energieversorgungen sein.
Im Falle des Brandschutzsystems können außerdem die Sicher heitselemente, welche eine/die automatische Schutzreaktion ausführen können, zumindest ein Anzeigeelement des übergeord neten Systems, insbesondere des Schienenfahrzeugs, umfassen. Die automatische Schutzreaktion kann in diesem Fall ein An- zeigen einer Warnung auf dem Anzeigeelement sein bzw. umfas sen .
Insbesondere kann das Sicherheitssystem verwendet werden, um eine bisherige Schnellbremsschleife bzw. eine bisherige Fahr gastnotbremsschleife bzw. eine bisherige Brandschutzschleife eines Schienenfahrzeugs zu ersetzen.
Ferner ist die Erfindung gerichtet auf ein Schienenfahrzeug mit dem zuvor genannten Sicherheitssystem und/oder einer sei ner Weiterbildungen.
Weiter ist die Erfindung gerichtet auf einen Verband mehrerer miteinander gekuppelter Schienenfahrzeuge mit dem zuvor ge nannten Sicherheitssystem und/oder einer seiner Weiterbildun gen .
Das Sicherheitssystem kann insbesondere als ein Schnellbrems system, als ein Fahrgastnotbremssystem und/oder als ein
Brandschutzsystem ausgeführt sein.
Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltun gen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammenge fasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweck mäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weite ren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfin dungsgemäßen Sicherheitssystem, dem erfindungsgemäßen Schie nenfahrzeug und dem Verband kombinierbar. So sind Verfahrens merkmale auch als Eigenschaft der entsprechenden Vorrich tungseinheit gegenständlich formuliert zu sehen und umge kehrt .
Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Patentansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der Erfin- düng für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das je weilige Zahlwort eingeschränkt sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu tert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die da rin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit iso liert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung einge bracht und mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert wer den .
Es zeigen:
FIG 1 ein Schienenfahrzeug mit einem ersten Sicherheits system,
FIG 2 ein Schienenfahrzeug mit einem zweiten Sicherheits system und
FIG 3 ein Schienenfahrzeug mit einem dritten Sicherheits system.
FIG 1 zeigt schematisch ein Schienenfahrzeug 2 mit einem ers ten Sicherheitssystem 4. Das Sicherheitssystem 4 weist mehre rer Sicherheitselemente 6 auf.
Die Sicherheitselemente 6 umfassen in diesem Beispiel die Bremsen 8 des Schienenfahrzeugs 2. Zusätzlich oder alternativ kann das Sicherheitssystem 4 auch andere Sicherheitselemente aufweisen, wie beispielsweise Energieversorgungen von Leis tungskomponenten des Schienenfahrzeugs 2. Das Sicherheitssystem 4 umfasst eine automatische Schutzreak tion der mehreren Sicherheitselemente 6. Mit anderen Worten: Das Sicherheitssystem 4 ist zur automatischen Schutzreaktion der mehreren Sicherheitselemente 6 eingerichtet.
Das Sicherheitssystem 4 umfasst ein Signalübertragungssystem 10 zum Übertragen von Signalen an mehrere Ansteuerungen 16. Das Signalübertragungssystem 10 ist in diesem Ausführungsbei spiel als ein Bussystem 12, insbesondere als ein Feldbussys tem, ausgebildet .
In diesem Beispiel ist das Bussystem 12 linear ausgeführt.
Das heißt, dass das/die Kabel 14 des Bussystems 12 linienför mig durch das Schienenfahrzeug 2 geführt ist/sind.
Als Kabel 14 des Bussystems 12 kann beispielsweise ein Twis- ted-Pair-Kabel, d. h. ein Kabel mit zwei Adern, eingesetzt werden. Im Fall eines Twisted-Pair-Kabels sind die Signale als elektrische Signale ausgeführt. Weiter kann als Kabel 14 des Bussystems 12 ein Lichtwellenleiter eingesetzt werden. Im letztgenannten Fall sind die Signale als optische Signale ausgeführt .
Das Sicherheitssystem 4 umfasst außerdem mehrere Ansteuerun gen 16 zum Empfangen der übertragenen Signale und zum Ansteu ern der Sicherheitselemente 6 in Abhängigkeit der empfangenen Signale. Die Ansteuerungen 16 sind mit dem Signalübertra gungssystem 10 verbunden.
Die Ansteuerungen 16 sind als speicherprogrammierte Steuerun gen ausgebildet .
Das Sicherheitssystem 4 umfasst außerdem eine Master-CPU 18. Die Master-CPU 18 ist mit dem Signalübertragungssystem 10 verbunden. Die Master-CPU 18 ist dazu eingerichtet, über das Signalübertragungssystem 10 übertragene Signale zu überwachen und/oder zu kontrollieren. Weiter umfasst das Sicherheitssystem 4 mehrere Sensoren 20. Die Sensoren 20 können als Slave-Controller ausgeführt sein. Die Sensoren 20 sind ebenfalls mit dem Signalübertragungssys tem 10 verbunden.
Weiter umfasst das Sicherheitssystem 4 eine Energieversorgung 22 der Ansteuerungen 16. Die eine Energieversorgung 22 der Ansteuerungen 16 ist unabhängig von dem Signalübertragungs system 10.
Die Energieversorgung 22, auch Energieversorgungssystem 22, umfasst zumindest eine Versorgungseinheit 24 sowie mehrere Versorgungskabel 26. Über die Versorgungskabel 26 sind die Ansteuerungen 16 mit der Versorgungseinheit 24 (bzw. mit ei ner von mehreren Versorgungseinheiten 24) verbunden. Die An steuerungen 16 werden von der (den) Versorgungseinheit (en) 24 über die Versorgungskabel 26 mit elektrischer Energie ver sorgt. Auf diese Weise werden die Ansteuerungen 16 unabhängig von dem Signalübertragungssystem 10 mit elektrischer Energie versorgt .
Die Versorgungskabel 26 der Energieversorgung 22 sind als ge strichelte Linien dargestellt, um eine bessere Unterscheid barkeit zu dem Signalübertragungssystem 10 (und dessen Kabel 14) zu gewährleisten.
Unter Verwendung des Signalübertragungssystems 10 werden Sig nale an die Ansteuerungen 16 übertragen. In diesem Beispiel werden die Signale über das Bussystem 12 an die Ansteuerungen 16 übertragen.
Die Master-CPU 18 veranlasst das Senden der Signale.
Die Signale werden nach einem sicheren Kommunikationsproto koll über das Bussystem 12 übertragen. Insbesondere werden hierzu die Signale nach dem sicheren Kommunikationsprotokoll in festen zeitlichen Abständen gesendet. Die Signale der Sig nalfolge können beispielsweise mit festen zeitlichen Abstän- den im Millisekunden-Bereich gesendet werden. Aufgrund der festen zeitlichen Abstände kann ein Ausbleiben eines Signals erkannt werden.
Das sichere Kommunikationsprotokoll umfasst außerdem eine Fehleroffenbarung. Aufgrund der Fehleroffenbarung können feh lerhaft übertragene Signale erkannt werden.
Die Signale sind im Normalbetrieb des Sicherheitssystems 4 als eine Signalfolge gleichartiger Signale ausgebildet. Auf diese Weise kann eine Änderung in der Signalfolge erkannt werden .
Das heißt, die Signale werden als Signalfolge gleichartiger Signale mit festen zeitlichen Abständen gesendet.
Das Bussystem 12 kann beispielsweise ein CAN-Bussystem sein. In diesem Fall kann das sichere Kommunikationsprotokoll z. B. „CANopen Safety" oder „SafetyBUS p" sein. Andere Bussysteme und/oder andere sichere Kommunikationsprotokolle sind ebenso möglich .
Die übertragenen Signale werden von den Ansteuerungen 16 emp fangen. Weiter werden die Sicherheitselemente 6 von den An steuerungen 16 in Abhängigkeit der empfangenen Signale ange steuert .
Mit anderen Worten: Die Ansteuerungen 16 empfangen über das Signalübertragungssystem 10 übertragene Signale und steuern in Abhängigkeit der empfangenen Signale die Sicherheits elemente 6 an.
Im Normalbetrieb empfangen die Ansteuerungen 16 also die Sig nale in Form einer Signalfolge gleichartiger Signale mit fes ten zeitlichen Abständen. Hat eine jeweilige Ansteuerung 16 ein jeweiliges Signal ordnungsgemäß empfangen, sendet diese Ansteuerung 16 eine Bestätigung zurück an die Master-CPU 18. Jedes Sicherheitselement 6 wird jeweils von einer der Ansteu erungen 16 angesteuert. In diesem Beispiel steuert eine der Ansteuerungen 16 mehrere der Sicherheitselemente 6 an.
Im Normalbetrieb des Sicherheitssystems 4 werden die hier als Bremsen 8 ausgebildeten Sicherheitselemente 6 derart ange steuert, dass die Bremsen 8 deaktiv sind/bleiben, solange kein anderes System die Bremsen 8 aktiviert. Insbesondere sind/bleiben die von dem Sicherheitssystem 4 angesteuerten Bremsventile der Bremsen 8 im Normalbetrieb des Sicherheits systems 4 deaktiv.
Auf diese Weise wird im Normalbetrieb des Sicherheitssystems 4 das Schienenfahrzeug 2 nicht gebremst, sofern kein anderes System, insbesondere mittels anderer Bremsventile, das Fahr zeug 2 bremst .
Die Sensoren 20 können Informationen an die Master-CPU 18 übermitteln. In Abhängigkeit der von den Sensoren 20 übermit telten Informationen kann die Master-CPU 18 eine Störung und/oder einen Fehlerzustand feststellen, die/der eine Brem sung notwendig macht/machen .
Stellt die Master-CPU 18 eine Störung und/oder einen Fehler zustand fest, die/der insbesondere eine Bremsung notwendig macht/machen, dann unterbricht die Master-CPU 18 das Senden von Signalen. Auf diese Weise wird die Signalfolge unterbro chen .
Wenn für eine bestimmte Mindestzeit kein Signal übertragen wird und somit von den Ansteuerungen 16 auch kein Signal emp fangen wird, wird dies von den Ansteuerungen 16 als eine Än derung in der Signalfolge erkannt. Jede der Ansteuerungen 16 empfängt für die bestimmte Mindestzeit kein Signal und er kennt somit eine Änderung in der Signalfolge. Aufgrund der erkannten Änderung in der Signalfolge leiten die Ansteuerun gen 16 eine Schutzreaktion der Sicherheitselemente 6, insbe sondere aller Sicherheitselemente 6, automatisch ein. Auf diese Weise geht das Sicherheitssystem 4 automatisch in die Schutzreaktion über.
Bei der Schutzreaktion werden die Sicherheitselemente 6, hier die Bremsen 8, derart angesteuert, dass die Bremsen 8 akti viert werden. Auf diese Weise wird als Schutzreaktion eine Bremsung, insbesondere eine Schnellbremsung oder eine Not bremsung, des Schienenfahrzeugs 2 eingeleitet.
Es kann jedoch auch zu einer Störung bzw. zu einem Fehler in dem Signalübertragungssystem 10 selbst, d. h. in der Signal übertragung selbst, kommen. In diesem Fall kann ein zuverläs siger Betrieb des Sicherheitssystems 4 nicht mehr gewährleis tet werden. Deshalb soll die Störung bzw. der Fehler in dem Signalübertragungssystem 10 erkannt werden und ebenfalls eine Schutzreaktion automatisch eingeleitet werden.
Eine Störung bzw. ein Fehler in dem Signalübertragungssystem 10 äußert sich in der Regel durch (zumindest) eine Änderung in der Signalfolge.
Wie bereits beschrieben sind die Signale im Normalbetrieb des Sicherheitssystems 4 als eine Signalfolge gleichartiger Sig nale mit festen zeitlichen Abständen ausgebildet. Die zeitli chen Abstände können beispielsweise unter Verwendung eines Inkrement-Zählers überwacht werden.
Jedes Signal umfasst zur Fehleroffenbarung außerdem eine Prüfzahl, auch Prüfsumme.
Wenn für eine bestimmte Mindestzeit von zumindest einer der Ansteuerungen 16 kein Signal empfangen wird, dann wird von dieser jeweiligen Ansteuerung 16 eine Änderung in der Signal folge erkannt. Die Mindestzeit ist größer als der feste zeit liche Abstand der Signalfolge.
Beispielsweise kann ein Defekt im Kabel 14 des Signalübertra gungssystems 10 (z. B. ein Wackelkontakt, ein Kabelbruch o. Ä.) dafür verantwortlich sein, dass für eine bestimmte Mindestzeit von zumindest einer der Ansteuerungen 16 kein Signal empfangen wird.
Auch wenn zumindest eine der Ansteuerungen 16 ein fehlerhaft übertragenes Signal erkennt, dann wird von dieser jeweiligen Ansteuerung 16 eine Änderung in der Signalfolge erkannt. Das fehlerhaft übertragene Signal kann beispielsweise unter Ver wendung der Fehleroffenbarung, insbesondere anhand einer feh lerhaften Prüfzahl, erkannt werden.
Wird von zumindest einer der Ansteuerungen 16 eine Änderung in der Signalfolge erkannt, dann werden die jeweils von die ser Ansteuerung 16 angesteuerten Sicherheitselemente 6 ge schaltet .
Wird von zumindest einer der Ansteuerungen 16 eine Änderung in der Signalfolge erkannt, dann werden in diesem Beispiel die jeweils mit dieser Ansteuerung 16 verbundenen, d. h. die jeweils von dieser Ansteuerung 16 angesteuerten, Bremsen 8 aktiviert .
Hat eine der Ansteuerungen 16 kein Signal empfangen, sendet diese Ansteuerung 16 auch keine Bestätigung zurück an die Master-CPU 18. Daraufhin leitet die Master-CPU 18 eine
Schutzreaktion ein. Beispielsweise stellt die Master-CPU 18 das Senden von Signalen ein, um die Schutzreaktion einzulei ten .
Hat eine der Ansteuerungen 16 ein fehlerhaft übertragenes Signal erkannt, sendet diese Ansteuerung 16 entweder keine Bestätigung zurück an die Master-CPU 18 oder sendet eine War nung an die Master-CPU 18. Daraufhin leitet die Master-CPU 18 eine Schutzreaktion ein. Beispielsweise stellt die Master-CPU 18 das Senden von Signalen ein, um die Schutzreaktion einzu leiten . Werden keine Signale mehr gesendet, dann wird auch von allen Ansteuerungen 16 kein Signal mehr empfangen. Wenn für eine bestimmte Mindestzeit von den Ansteuerungen 16 kein Signal empfangen wird, dann wird von diesen Ansteuerungen 16 jeweils eine Änderung in der Signalfolge erkannt und die mit der je weiligen Ansteuerung 16 verbundenen Sicherheitselemente 6 werden geschaltet. In diesem Beispiel werden die Bremsen 8 aktiviert, sofern sie noch nicht aktiviert sind. Somit findet als Schutzreaktion eine Bremsung statt.
Auf diese Weise wird die automatische Schutzreaktion der Si cherheitselemente 6 durchgeführt.
Prinzipiell kann anstatt des Schienenfahrzeugs 2 auch ein Verbund von mehreren, miteinander gekoppelten Schienenfahr zeugen verwendet werden (nicht gezeigt) . In diesem Fall würde das Signalübertragungssystem 10 durch den Verband geführt sein .
Beispielsweise könnte das Bussystem 12 durch den Verband ge führt sein. Das heißt, dass das Bussystem 12 in diesem Fall über die Kupplungen der miteinander gekuppelten Schienenfahr zeuge geführt sein könnte (nicht gezeigt) .
Die Schritte des Verfahrens könnten im Falle eines Fahrzeug verbunds analog ausgeführt werden.
Das Signalübertragungssystem 10 kann auch als Signalübertra gungssystem für mehrere Sicherheitssysteme des Schienenfahr zeugs 2 jeweils mit automatischer Schutzreaktion ausgebildet sein .
Beispielsweise können die Signale der verschiedenen Sicher heitssysteme als verschiedene Telegrammtypen über das als Bussystem 12 ausgebildete (gemeinsame) Signalübertragungssys tem 10 übermittelt werden. Weiter wäre es möglich, dass das als Bussystem 12 ausgebilde te (gemeinsame) Signalübertragungssystem 10 mehr als zwei Adern, insbesondere mindestens 4 Adern, aufweist. Insbesonde re könnte jedes Sicherheitssystem unter Verwendung des (ge meinsamen) Signalübertragungssystems 10 jeweils Signale über je zwei der Adern übertragen (nicht gezeigt) .
FIG 2 zeigt schematisch ein Schienenfahrzeug 28 mit einem weiteren Sicherheitssystem 30, welches mehrere Sicherheits elemente 6 aufweist.
Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel aus FIG 1, auf das bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen ver wiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Elemente werden grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht erwähnte Merkmale sind in das folgende Ausführungsbei spiel übernommen, ohne dass sie erneut beschrieben sind.
Das Sicherheitssystem 30 umfasst ein Signalübertragungssystem 32 zum Übertragen von Signalen an die mehreren Ansteuerungen 16 des Sicherheitssystems 30.
Die mehrere Sensoren 20 des Sicherheitssystems 30 sind in diesem Beispiel direkt mit der Master-CPU 18 verbunden (und nicht wie in FIG 1 indirekt über das Signalübertragungssys tem) .
Das Signalübertragungssystem 32 ist als ein Wellenleitersys tem 34 zur Übertragung von hochfrequenten elektrischen Signa len in Form von Wellenpaketen ausgebildet. Das/Die Kabel 36 des Wellenleitersystems 34 ist/sind als Wellenleiter 36 aus gebildet. Beispielsweise kann ein Kabel 36 des Wellenleiter systems 34 ein Koaxialkabel, ein Hohlleiter oder ein Twisted- Pair-Kabel sein. In FIG 2 ist das Kabel 36 beispielhaft als Hohlleiter ausgeführt. Über das Wellenleitersystem 34 werden hochfrequente elektri sche Signale in Form von Wellenpaketen übertragen.
Das als Wellenleiter 36 ausgebildete Kabel 36 weist ein offe nes Ende 38 auf. An dem offenen Ende 38 können die Signale reflektiert werden. Das reflektierte Signal wird als Reflex bezeichnet .
Das Sicherheitssystem 30, hier das Wellenleitersystem 34, ist dazu eingerichtet, jeweils einen Reflex des jeweils übertra genen Signals zu detektieren.
Das Sicherheitssystem 30 weist eine Sende-Empfangs-Einheit 40 auf, die mit der Master-CPU 18 verbunden ist. Die Sende- Empfangs-Einheit 40 sendet die Signale. Außerdem empfängt, d. h. detektiert, die Sende-Empfangs-Einheit 40 die Reflexe der Signale.
Anhand des jeweils detektierten Reflexes kann auf eine Lauf zeit des Signals rückgeschlossen werden. Auf diese Weise kann die Laufzeit des Signals überwacht werden.
Die Signale sind im Normalbetrieb des Sicherheitssystems 30 als eine Signalfolge gleichartiger Signale mit festen zeitli chen Abständen ausgebildet. Auf diese Weise kann die Laufzeit des Signals beispielsweise ermittelt werden, indem ein zeit licher Abstand zwischen einem Signal der Signalfolge und sei nem Reflex ermittelt wird.
Ferner kann anhand des detektierten Reflexes auf weitere Ei genschaften des übertragenen Signals rückgeschlossen werden, wie beispielsweise auf eine Frequenz und/oder eine Intensität des übertragenen Signals.
Die Frequenz der hochfrequenten elektrischen Signale, d. h. die Frequenz innerhalb des Wellenpakets, liegt vorzugsweise im MHz-Bereich. Das als Wellenleitersystem 34 ausgebildete Signalübertra gungssystem 32 weist außerdem Schaltelemente 42 auf. Jedes der Schaltelemente 42 ist jeweils mit einer der Ansteuerungen 16 über jeweils eine Datenverbindung 44 verbunden. Die
Schaltelemente 42 können von den Ansteuerungen 16 geschaltet werden .
Die Signale sind im Normalbetrieb des Sicherheitssystems 30 als eine Signalfolge gleichartiger Signale ausgebildet. Die gleichartigen Signale in der Signalfolge wiederholen sich in festen zeitlichen Abständen, beispielsweise im Millisekunden- Bereich .
In Normalbetrieb des Sicherheitssystems 30 sind die Schalt elemente 42 geschlossen. Das heißt, dass im Normalbetrieb die Signale an dem offenen Ende 38 reflektiert werden.
Wenn von zumindest einer der Ansteuerungen 16 für eine be stimmte Mindestzeit kein Signal empfangen wird, dann wird von dieser jeweiligen Ansteuerung 16 eine Änderung in der Signal folge erkannt .
Wird von (zumindest) einer der Ansteuerungen 16 eine Änderung in der Signalfolge erkannt, dann werden die jeweils von die ser Ansteuerung 16 angesteuerten Sicherheitselemente 6 ge schaltet. Wird von einer der Ansteuerungen 16 eine Änderung in der Signalfolge erkannt, dann werden in diesem Beispiel die jeweils mit dieser Ansteuerung 16 verbundenen Bremsen 8 aktiviert .
Hat eine der Ansteuerungen 16 eine Änderung in der Signalfol ge erkannt, beispielsweise weil sie für die bestimmte Min destzeit kein Signal empfangen hat, dann wird von dieser An steuerung 16 außerdem das zugehörige Schaltelement 42 geöff net, d. h. das zu dieser Ansteuerung 16 zugehörige Schaltele ment 42 wird in seine Offenstellung geschaltet.
Ist eines der Schaltelemente 42 geöffnet, dann werden die Signale nicht mehr am offenen Ende 38 des Wellenleiters 36 reflektiert, sondern an dem geöffneten Schaltelement 42.
Anhand der detektierten Reflexe ermittelt die Master-CPU 18 die Laufzeit der Signale und überwacht diese. Durch das Öff nen eines der Schaltelemente 42 wird die Laufzeit verkürzt. Das heißt, die bei der Übertragung benötigte Laufzeit zumin dest eines der Signale wird verändert.
Die Master-CPU 18 erkennt die Veränderung der Laufzeit und erkennt diese als Änderung in der Signalfolge.
Erkennt die Master-CPU 18 eine Änderung in der Signalfolge, stellt die Master-CPU 18 das Senden von Signalen ein.
Es wird außerdem die Frequenz und die Intensität der (detek tierten) Reflexe ermittelt und von der Master-CPU 18 über wacht .
Erkennt die Master-CPU 18 eine Veränderung der Frequenz und/oder der Intensität zumindest eines Reflexes, wird auf eine veränderte Frequenz bzw. auf eine veränderte Intensität des jeweiligen übertragenen Signals rückgeschlossen und damit eine Änderung in der Signalfolge erkannt.
Erkennt die Master-CPU 18 eine Änderung in der Signalfolge, leitet die Master-CPU 18 eine Schutzreaktion ein. Beispiels weise stellt die Master-CPU 18 das Senden von Signalen ein, insbesondere indem die Master-CPU 18 der Sende-Empfangs- Einheit 40 den entsprechenden Befehl gibt.
Werden keine Signale mehr gesendet, dann wird von allen An steuerungen 16 kein Signal mehr empfangen. Wenn für eine be stimmte Mindestzeit von den Ansteuerungen 16 kein Signal emp fangen wird, dann wird von diesen Ansteuerungen 16 jeweils eine Änderung in der Signalfolge erkannt und die jeweils von diesen Ansteuerungen 16 angesteuerten Sicherheitselemente 6 werden geschaltet. In diesem Beispiel werden die jeweils mit diesen Ansteuerungen 16 verbundenen Bremsen 8 aktiviert.
Auf diese Weise wird die automatische Schutzreaktion der Si cherheitselemente 6 durchgeführt.
Anstatt des Wellenleitersystems 34 zur Übermittlung der hoch frequenten elektrischen Signale in Form von Wellenpaketen kann prinzipiell auch ein Lichtwellenleitersystem zur Über mittlung von optischen Signalen in Form von Wellenpaketen vorgesehen sein (nicht gezeigt) . Die Funktionsweise eines Lichtwellenleitersystems ist im Prinzip analog zu dem hier beschriebenen Wellenleitersystem 34.
Auch in diesem Beispiel kann prinzipiell anstatt des Schie nenfahrzeugs 28 ein Verbund von mehreren, miteinander gekop pelten Schienenfahrzeugen verwendet werden. Beispielsweise könnte das als Wellenleitersystems 34 ausgebildete Signal übertragungssystem 32 durch den Verband geführt sein (nicht gezeigt) .
FIG 3 zeigt schematisch ein Schienenfahrzeug 46 mit einem weiteren Sicherheitssystem 48, welches mehrere Sicherheits elemente 6 aufweist.
Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel aus FIG 2, auf das bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen ver wiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Elemente werden grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht erwähnte Merkmale sind in das folgende Ausführungsbei spiel übernommen, ohne dass sie erneut beschrieben sind.
Das Sicherheitssystem 48 umfasst ein Signalübertragungssystem 50 zum Übertragen von Signalen an die mehreren Ansteuerungen 16 des Sicherheitssystems 48. Das Signalübertragungssystem 50 weist eine Leiterschleife 52 auf. Die Leiterschleife 52 ist zur Übertragung von Signalen in Form von Strom einer bestimmten Frequenz im niederfrequen ten Bereich eingerichtet. Das Kabel 54 der Leiterschleife 52 ist als elektrischer Leiter ausgeführt.
Das Signalübertragungssystem 50 weist außerdem induktive Ab griffe 56 auf.
Über die Leiterschleife 52 werden Signale in Form von Strom mit einer bestimmten Frequenz im niederfrequenten Bereich übertragen. Die Frequenz im niederfrequenten Bereich kann beispielsweise im einstelligen oder zweistelligen kHz-Bereich liegen .
Die Signale werden - mittels der induktiven Abgriffe 56 - von der Leiterschleife 52 induktiv abgegriffen. Die abgegriffenen Signale werden den Ansteuerungen 16 zugeleitet.
Die Signale sind im Normalbetrieb des Sicherheitssystems 48 als eine Signalfolge gleichartiger Signale ausgebildet. Die gleichartigen Signale der Signalfolge folgen ohne Pause auf einander .
Wird von (zumindest) einer der Ansteuerungen 16 eine Änderung in der Signalfolge erkannt, weil sich beispielsweise eine Ei genschaft des übertragenen Signals, wie beispielsweise eine Frequenz und/oder eine Intensität des übertragenen Signals, geändert hat, dann kann die jeweilige Ansteuerung 16 ein Warnsignal in Form von Strom mit einer anderen Frequenz über den jeweiligen induktiven Abgriff 56, der dann als Einspei sung fungiert, in die Leiterschleife 52 einspeisen.
Das Sicherheitssystem 48 weist eine Sende-Empfangs-Einheit 40 auf, die mit der Master-CPU 18 verbunden ist. Die Leiter schleife 52 beginnt mit ihrem Anfang 58 bei der Sende- Empfangs-Einheit 40, führt durch das Schienenfahrzeug 46 hin- durch und endet mit ihrem Ende 60 wieder bei der Sende- Empfangs-Einheit 40.
Die Sende-Empfangs-Einheit 40 sendet die Signale in den An fang 58 der Leiterschleife 52. Außerdem empfängt bzw. detek- tiert die Sende-Empfangs-Einheit 40 die über die Leiter schleife übertragenen Signale am Ende 60 der Leiterschleife 52.
Anhand des jeweils empfangenen/detektierten Signals kann die Übertragung des Signals überwacht werden. Ferner kann anhand des empfangenen/detektierten Signals eine Eigenschaft des übertragenen Signals ermittelt und ggf. überwacht werden, wie beispielsweise eine Frequenz und/oder eine Intensität des übertragenen Signals.
Empfängt die Sende-Empfangs-Einheit 40 für eine bestimmte Mindestzeit kein Signal, wird von der Master-CPU 18 eine Än derung in der Signalfolge erkannt.
Wird ermittelt, dass sich eine Frequenz und/oder eine Inten sität zumindest eines der übertragenen Signale verändert hat, wird von der Master-CPU 18 ebenfalls eine Änderung in der Signalfolge erkannt.
Erkennt die Master-CPU 18 eine Änderung in der Signalfolge, leitet die Master-CPU 18 eine Schutzreaktion ein. Beispiels weise stellt die Master-CPU 18 das Senden von Signalen ein, wenn sie eine Änderung in der Signalfolge erkennt.
Weiter kann die Master-CPU 18 das von einer Ansteuerung 16 eingespeiste Warnsignal erkennen. Erkennt die Master-CPU 18 ein/das Warnsignal, dann kann sie eine Warnmeldung ausgeben und/oder das Senden von Signalen einstellen.
Werden keine Signale mehr gesendet, dann wird von allen An steuerungen 16 kein Signal mehr empfangen. Wenn für eine be stimmte Mindestzeit von den Ansteuerungen 16 kein Signal emp- fangen wird, dann wird von diesen Ansteuerungen 16 jeweils eine Änderung in der Signalfolge erkannt und das jeweils mit dieser Ansteuerung 16 verbundene Sicherheitselement 6 wird geschaltet. In diesem Beispiel werden die Bremsen 8 akti viert .
Auf diese Weise wird die automatische Schutzreaktion der Si cherheitselemente 6 durchgeführt.
Auch in diesem Beispiel kann prinzipiell anstatt des Schie nenfahrzeugs 46 ein Verbund von mehreren, miteinander gekop pelten Schienenfahrzeugen verwendet werden. Beispielsweise könnte das als Leiterschleife 52 ausgebildete Signalübertra gungssystem 50 durch den Verband geführt sein (nicht ge zeigt) .
Das Signalübertragungssystem 50 kann als Signalübertragungs system für mehrere Sicherheitssysteme des Schienenfahrzeugs 2 jeweils mit automatischer Schutzreaktion ausgebildet sein.
Beispielsweise kann das als Leiterschleife 52 ausgebildete Signalübertragungssystem 50 mit Signalen bei verschiedenen Frequenzen arbeiten. Insbesondere können die Signale der ver schiedenen Sicherheitssysteme unter Verwendung des (gemeinsa men) Signalübertragungssystems 50 jeweils in Form von Strom mit verschiedenen Frequenzen übertragen werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh rungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele ein geschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Sicherheitssystems (4, 30, 48), insbesondere eines Hochsicherheitssystems, eines Schie nenfahrzeugs (2, 28, 46) mit automatischer Schutzreaktion zu mindest eines von mehreren Sicherheitselementen (6) des Si cherheitssystems (4, 30, 48),
bei dem
unter Verwendung eines Signalübertragungssystems (10, 32, 50) Signale an mehrere Ansteuerungen (16) übertragen werden, die Signale von den Ansteuerungen (16) empfangen werden und die Sicherheitselemente (6) von den Ansteuerungen (16) in Ab hängigkeit der empfangenen Signale angesteuert werden, wobei die Ansteuerungen (16) unabhängig von dem Signalüber tragungssystem (10, 32, 50) mit elektrischer Energie versorgt werden .
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Signalübertragungssystem (10) ein Bussystem (12), insbe sondere ein Feldbussystem, ist,
wobei die Signale nach einem sicheren Kommunikationsprotokoll über das Bussystem (12) übertragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Signale nach dem sicheren Kommunikationsprotokoll in fes ten zeitlichen Abständen gesendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das sichere Kommunikationsprotokoll eine Fehleroffenbarung umfasst .
5. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass das Signalübertragungssystem (32) ein Wellenleitersystem (34) ist, über welches hochfrequente elektrische Signale in Form von Wellenpaketen übertragen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Signalübertragungssystem (32) ein Lichtwellenleitersystem ist, über welches optische Signale in Form von Wellenpaketen übertragen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Signalübertragung überwacht wird, indem jeweils ein Re flex des jeweiligen über das Signalübertragungssystem (32) übertragenen Signals detektiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Signalübertragungssystem (50) eine Leiterschleife (52) aufweist, über welche Signale in Form von Strom mit einer be stimmten Frequenz im niederfrequenten Bereich übertragen wer den,
wobei die Signale von der Leiterschleife (52) induktiv abge griffen werden und die abgegriffenen Signale den Ansteuerun gen (16) zugeleitet werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Signale im Normalbetrieb des Sicherheitssystems (4, 30,
48) als eine Signalfolge gleichartiger Signale ausgebildet sind,
wobei bei einer Änderung in der Signalfolge diese Änderung erkannt wird und unter Verwendung der Ansteuerungen (16) eine Schutzreaktion der Sicherheitselemente (6), insbesondere al ler Sicherheitselemente (6), automatisch eingeleitet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Änderung in der Signalfolge erkannt wird, wenn
eine bei der Übertragung benötigte Laufzeit zumindest eines der Signale verändert ist,
eine Frequenz zumindest eines der übertragenen Signale verän dert ist,
eine Intensität zumindest eines der übertragenen Signale ver ändert ist und/oder
für eine bestimmte Mindestzeit kein Signal empfangen wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die automatische Schutzreaktion zumindest eines von mehreren Sicherheitselementen (6)
- eine Aktivierung mehrerer, insbesondere aller, Bremsen (8) des Schienenfahrzeugs (2, 28, 46)
und/oder
- eine Deaktivierung zumindest einer Energieversorgung inner halb des Schienenfahrzeugs (2, 28, 46)
umfasst .
12. Sicherheitssystem (4, 30, 48), insbesondere Hochsicher heitssystem, für ein Schienenfahrzeug (2, 28, 46)
mit automatischer Schutzreaktion zumindest eines von mehreren Sicherheitselementen (6) des Sicherheitssystems (4, 30, 48), umfassend
- ein Signalübertragungssystem (10, 32, 50) zum Übertragen von Signalen an mehrere Ansteuerungen (16) und
- mehrere Ansteuerungen (16) zum Empfangen der übertragenen Signale und zum Ansteuern der Sicherheitselemente (6) in Abhängigkeit der empfangenen Signale,
wobei eine Energieversorgung (22) der Ansteuerungen (16) un abhängig von dem Signalübertragungssystem (10, 32, 50) ist.
13. Sicherheitssystem (4, 30, 48) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine der Ansteuerungen (16), insbesondere jede der Ansteuerungen (16) jeweils, als eine speicherprogrammierte Steuerung ausgeführt ist.
14. Sicherheitssystem (4, 30, 48) nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch
eine Master-CPU (18), die dazu eingerichtet ist, über das Signalübertragungssystem (10, 32, 50) übertragene Signale zu überwachen und/oder zu kontrollieren.
15. Schienenfahrzeug (2, 28, 46) und/oder Verband mehrerer miteinander gekuppelter Schienenfahrzeuge mit einem Sicher- heitssystem (4, 30, 48) nach einem der vorhergehenden Ansprü che .
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