EP4087766A1 - Verfahren zum testen von etcs-level-2-funktionalitäten im schienenverkehr - Google Patents

Verfahren zum testen von etcs-level-2-funktionalitäten im schienenverkehr

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EP4087766A1
EP4087766A1 EP20824102.6A EP20824102A EP4087766A1 EP 4087766 A1 EP4087766 A1 EP 4087766A1 EP 20824102 A EP20824102 A EP 20824102A EP 4087766 A1 EP4087766 A1 EP 4087766A1
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EP
European Patent Office
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assembly
rail vehicle
adapter
adp
computer
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Klaus Didrich
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Siemens Mobility GmbH
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Siemens Mobility GmbH
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Publication date
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    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/20—Trackside control of safe travel of vehicle or train, e.g. braking curve calculation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/60—Testing or simulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/20—Trackside control of safe travel of vehicle or train, e.g. braking curve calculation
    • B61L2027/202—Trackside control of safe travel of vehicle or train, e.g. braking curve calculation using European Train Control System [ETCS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L2205/00—Communication or navigation systems for railway traffic
    • B61L2205/02—Global system for mobile communication - railways [GSM-R]

Definitions

  • the invention relates to a method for testing ETCS level 2 functionalities in rail traffic.
  • ETCS European Train Control System
  • OBU on-board unit
  • the movement of the rail vehicle is monitored with this OBU module.
  • the OBU will also initiate an emergency brake.
  • it relies on train data that is known in advance via inputs from the driver of the rail vehicle, as well as on data from the route that it travels through balises and, in the case of "ETCS Level 2", also by radio from a “radio Block Center, RBC "receives. It permanently sends position data to the radio block center so that it can follow the train's course.
  • the "Radio Block Center, RBC” is here in the interlocking net or provided to implement the "ETCS Level 2 operation" mentioned above.
  • the RBC radio block center receives technical safety data for a route from the interlocking, for example data on the route set, track sections occupied, etc.
  • the RBC Radio Block Center determines the applicable safety information for each rail vehicle located in the control area of the signal box.
  • the security information determined for a predetermined rail vehicle is transmitted from the radio block center RBC to the on-board unit OBU of the associated rail vehicle.
  • This transmission is carried out using a radio link, preferably via the known GSM-R system.
  • ETCS Level 2 constant communication between the rail vehicle and an ETCS control center or signal box is provided via Euroradio.
  • a radio block center RBC is required to test ETCS Level 2 functionalities in the field, but it is only intended for regular operation on a certain route.
  • Test drives are only possible on certain routes and at certain times. As a rule, advance registrations are required and fees are due. In some projects, complex transfers are also necessary. - Cooperation with a dispatcher in the signal box is required, which may compete with normal operation on the test track.
  • the arrangement according to the invention is used to test ETCS level 2 functionalities in rail traffic.
  • an on-board unit OBU is provided as the first assembly.
  • this first assembly monitors the movement of the rail vehicle as an OBU assembly.
  • the OBU module also initiates an emergency brake.
  • train data that is known in advance via inputs from the driver of the rail vehicle, as well as on data from the route that it travels through balises and, in the case of "ETCS Level 2", also by radio from a "radio Block Center, RBC "receives. It permanently sends position data to the radio block center so that it can follow the train's course.
  • the first module has a connection for a GSM-R radio link.
  • an adapter is seen as a second assembly.
  • the adapter is connected to the connector of the first assembly via a data transmission line, so that a GSM-R radio link is simulated for the first assembly.
  • the adapter is connected to a computer as a third module via a data transmission line.
  • the computer is arranged in the rail vehicle and contains software with which a radio block center RBC of an interlocking is simulated for test purposes in accordance with the ETCS level 2 functionality.
  • the ETCS level 2 functionality is simulated between the on-board unit OBU and the radio block center RBC, but without the need for radio transmission.
  • simulated data is generated by the computer for test purposes and transmitted to the on-board unit OBU by cable.
  • data for test purposes are transmitted back to the computer from the on-board unit OBU by cable.
  • the adapter or the computer contains driver software for simulating the GSM-R radio link.
  • the rail vehicle is designed for test purposes to travel on a route that has at least two ETCS balise groups.
  • the first assembly is designed as an OBU assembly with which the movement of the rail vehicle is monitored.
  • the OBU will also initiate an emergency brake.
  • the OBU relies on train data that is known in advance via inputs from the driver of the rail vehicle, as well as on data from the route, which it transmits through balises and, in the case of "ETCS Level 2", additionally from a "radio block" - Center, RBC "receives. It permanently sends position data to the radio block center so that it can follow the train's course.
  • the computer software that simulates the radio block center is designed to generate data that contain security information on a route or information on the occupancy of track sections.
  • the method according to the invention enables test drives to be carried out on normal routes without a great deal of additional effort.
  • the method according to the invention also enables test drives on (often very short) sidings. These minor For test purposes, tracks can be booked or occupied by the rail network operator quickly and often with little administrative effort.
  • the method according to the invention takes place entirely without cooperation with a dispatcher, so that normal operation is practically not impaired by the test drives.
  • the method according to the invention triggers special functions via the RBC simulation at any point so that these functions can also be tested on a siding.
  • both error and stress situations can be simulated via the RBC simulation, which are therefore the first time ever to be tested in a field test.
  • the RBC simulation is also available in the field, so that tests can also be carried out in the field with the flexibility of a laboratory.
  • the method according to the invention increases the product quality, because critical test cases are carried out in the field and, if necessary, carried out repeatedly there.
  • the method according to the invention significantly reduces the dependency on the operator or manufacturer of the RBC.
  • the invention is explained in more detail below by way of example with the aid of a drawing.
  • An on-board unit OBU is provided as the first assembly BG1 in a rail vehicle SZF.
  • the first assembly BG1 is designed as an OBU assembly with which, as described above, the movement of the rail vehicle is monitored.
  • the first assembly BG1 has a connection AS for a GSM-R radio link.
  • An adapter ADP is provided as the second assembly BG2 in the rail vehicle.
  • the adapter ADP is connected in a cable-based manner to the connection AS of the first assembly BG1 via a data transmission line DL1.
  • the adapter ADP simulates a GSM-R radio link for the first assembly BG1.
  • the adapter ADP is connected in a cable-based manner to a computer RE as a third assembly BG3 via a data transmission line DL2.
  • the computer RE is arranged in the rail vehicle SFZ and contains software with which, according to the ETCS level 2 functionality, a radio block center RBC of an interlocking is simulated for test purposes.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen von ETCS-Level-2-Funktional!täten im Schienenverkehr. In einem Schienenfahrzeug (SZF) ist eine On-Board Unit (OBU) als erste Baugruppe (BG1) vorgesehen, mit der die Bewegung des Schienenfahrzeugs überwacht wird. Die erste Baugruppe (BG1) weist gemäß der ETCS-Level-2-FunktTonalität einen Anschluss (AS) für eine GSM-R-Funkverbindung auf. Im Schienenfahrzeug ist ein Adapter (ADP) als zweite Baugruppe (BG2) vorgesehen. Der Adapter (ADP) ist mit dem Anschluss (AS) der ersten Baugruppe (BG1) über eine Datenübertragungsleitung (DL1) verbunden, so dass für die erste Baugruppe (BG1) eine GSM-R-Funkverbindung simuliert wird. Der Adapter (ADP) ist über eine Datenübertragungsleitung (DL2) mit einem Rechner (RE) als dritte Baugruppe (BG3) verbunden. Der Rechner (RE) ist im Schienenfahrzeug (SFZ) angeordnet und beinhaltet eine Software, mit der gemäß der ETCS-Level-2-Funktionalität ein Radio-Block-Center (RBC) eines Stellwerks zu Testzwecken simuliert wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Testen von ETCS-Level-2-Funktionalitäten im Schienenverkehr
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen von ETCS- Level-2-Funktionalitäten im Schienenverkehr.
Im europäischen Schienenverkehr wird das bekannte Zugsiche rungssystem „European Train Control System, ETCS" verwendet, das als Zugbeeinflussungssystem ein grundlegender Bestandteil des zukünftigen einheitlichen europäischen Eisenbahnverkehrs leitsystems ERTMS ist. Das ETCS soll langfristig die ver schiedenen Zugbeeinflussungssysteme in Europa ablösen. Diese Standardisierung ermöglicht eine starke Vereinfachung der signaltechnischen Ausrüstung der Züge in den transeuropäi schen Schienennetzen sowie einen einheitlichen hohen Sicher- heitsstandard der Infrastruktur. Dabei bleibt die Strecken ausrüstung weiterhin unter nationaler Aufsicht.
Beim ETCS ist eine so genannte „On-Board Unit, OBU" als Bau gruppe auf jedem Schienenfahrzeug vorgesehen.
Mit dieser OBU-Baugruppe wird die Bewegung des Schienenfahr zeugs überwacht. Im Notfall veranlasst bzw. leitet die OBU auch eine Zwangsbremsung ein. Für die Überwachung stützt sie sich auf Zugdaten, die über Eingaben des Fahrers des Schie nenfahrzeugs vorbekannt sind, sowie auf Daten von der Stre cke, die sie durch Balisen und im Fall von „ETCS Level 2" zu sätzlich per Funk von einem „Radio-Block-Center, RBC" erhält. Sie sendet permanent Positionsdaten an das Radio-Block- Center, so dass dieses den Zuglauf verfolgen kann. Das „Radio-Block-Center, RBC" ist hier im Stellwerk angeord net bzw. vorgesehen, um den oben genannten „ETCS-Level 2- Betrieb" zu realisieren.
Das Radio-Block-Center RBC erhält vom Stellwerk sicherungs technische Daten einer Fahrstrecke, beispielweise Daten zur eingestellten Fahrstrecke, zu belegten Gleisabschnitten, etc.
Das Radio-Block-Center RBC bestimmt daraus für jedes Schie nenfahrzeug, das sich im Kontrollbereich des Stellwerks be findet, jeweils geltende Sicherheitsinformationen.
Die für ein vorbestimmtes Schienenfahrzeug ermittelten Si cherheitsinformationen werden vom Radio-Block-Center RBC an die On-Board Unit OBU des zugehörigen Schienenfahrzeugs über mittelt.
Diese Übermittlung wird unter Verwendung einer Funkverbin dung, bevorzugt über das bekannte System GSM-R, durchgeführt.
Beim „ETCS Level 2" ist eine ständige Kommunikation zwischen Schienenfahrzeug und einer ETCS-Zentrale bzw. Stellwerk via Euroradio vorgesehen.
Für einen Test von ETCS-Level-2-Funktionalitäten im Feldbe trieb wird ein Radio-Block-Center RBC benötigt, das jedoch nur für einen Regelbetrieb auf einer bestimmten Strecke vor gesehen ist.
Für Testfährten ergeben sich damit folgende Nachteile:
- Testfahrten sind nur auf bestimmten Strecken und zu be stimmten Zeiten möglich. In der Regel sind Voranmeldun gen nötig und es werden Gebühren fällig. In manchen Pro jekten sind auch aufwendige Überführungen notwendig. - Die Kooperation mit einem Fahrdienstleiter im Stellwerk wird benötigt, die ggf. in Konkurrenz zum normalen Be trieb auf der Teststrecke steht.
- Spezielle Funktionen (z.B. für Tunnel, neutrale Ab schnitte, u.a) können nur unter realen Bedingungen ge testet werden, so dass auf der Teststrecke die Anwendung dieser Funktionalitäten möglich sein muss. Dies bedingt einen erhöhten Zeitaufwand.
- Sind die Möglichkeiten zum Testen der genannten speziel len Funktionen auf der Teststrecke nicht gegeben, ist ein Feldtest nicht durchführbar.
- Fehler des Personals bzw. zugehörige Stresssituationen können im Feld nicht getestet werden, da das RBC nur für den regulären Betrieb vorgesehen ist und Fehlersituatio nen nicht zulässt.
Diese Probleme wurden bisher ausschließlich organisatorisch gelöst, indem entsprechend Zeit für Testfahrten auf offiziel len Teststrecken eingeplant wurde. Darüber hinaus wurden die jenigen Funktionen, die auf der Teststrecke nicht prüfbar wa ren, lediglich im Labor getestet.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Test von ETCS-Level-2-Funktionalitäten im Schie nenverkehr anzugeben, der sicher und mit geringen Kosten die oben genannten Nachteile reduziert bzw. gänzlich vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängi gen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Anordnung dient zum Testen von ETCS- Level-2-Funktionalitäten im Schienenverkehr. In einem Schie- nenfahrzeug ist eine On-Board Unit OBU als erste Baugruppe vorgesehen. Wie eingangs beschrieben überwacht diese erste Baugruppe als OBU-Baugruppe die Bewegung des Schienenfahr zeugs. Im Notfall veranlasst bzw. leitet die OBU-Baugruppe auch eine Zwangsbremsung ein. Für die Überwachung stützt sie sich auf Zugdaten, die über Eingaben des Fahrers des Schie nenfahrzeugs vorbekannt sind, sowie auf Daten von der Stre cke, die sie durch Balisen und im Fall von „ETCS Level 2" zu sätzlich per Funk von einem „Radio-Block-Center, RBC" erhält. Sie sendet permanent Positionsdaten an das Radio-Block- Center, so dass dieses den Zuglauf verfolgen kann.
Die erste Baugruppe weist gemäß der ETCS-Level-2-Funktionali- tät einen Anschluss für eine GSM-R-Funkverbindung auf.
Im Schienenfahrzeug ist ein Adapter als zweite Baugruppe vor gesehen. Der Adapter ist mit dem Anschluss der ersten Bau gruppe über eine Datenübertragungsleitung verbunden, so dass für die erste Baugruppe eine GSM-R-Funkverbindung simuliert wird. Der Adapter ist über eine Datenübertragungsleitung mit einem Rechner als dritte Baugruppe verbunden. Der Rechner ist im Schienenfahrzeug angeordnet und beinhaltet eine Software, mit der gemäß der ETCS-Level-2-Funktionalität ein Radio- Block-Center RBC eines Stellwerks zu Testzwecken simuliert wird.
Durch diese Anordnung wird die ETCS-Level-2-Funktionalität zwischen der On-Board Unit OBU und dem Radio-Block-Center RBC nachgestellt, jedoch ohne eine Funkübertragung benötigen zu müssen.
Zugleich werden über den Rechner für Testzwecke simulierte Daten gebildet und an die On-Board Unit OBU kabelgebunden übertragen . Entsprechend werden Daten für Testzwecke von der On-Board Unit OBU kabelgebunden an den Rechner zurückübertragen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung beinhaltet der Adapter oder der Rechner eine Treibersoftware zur Simulation der GSM- R-Funkverbindung .
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Schienenfahrzeug für Testzwecke zum Befahren einer Strecke ausgebildet, die zumindest zwei ETCS-Balisengruppen aufweist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die erste Baugruppe als OBU-Baugruppe ausgebildet, mit der die Bewegung des Schienenfahrzeugs überwacht wird. Im Notfall veranlasst bzw. leitet die OBU auch eine Zwangsbremsung ein. Für die Überwa chung stützt sie sich auf Zugdaten, die über Eingaben des Fahrers des Schienenfahrzeugs vorbekannt sind, sowie auf Da ten von der Strecke, die sie durch Balisen und im Fall von „ETCS Level 2" zusätzlich per Funk von einem „Radio-Block- Center, RBC" erhält. Sie sendet permanent Positionsdaten an das Radio-Block-Center, so dass dieses den Zuglauf verfolgen kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Rechner- Software, die das Radio-Block-Center simuliert, zur Generie rung von Daten ausgebildet, die sicherungstechnische Angaben zu einer Fahrstrecke bzw. Angaben zur Belegung von Gleisab schnitten beinhalten.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Testfahrten ohne großen Zusatzaufwand auf normalen Strecken ermöglicht.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Testfahrten auch auf (oft sehr kurzen) Nebengleisen ermöglicht. Diese Neben- gleise sind für Testzwecke schnell und oft mit nur geringem Verwaltungsaufwand beim Schienennetzbetreiber buchbar bzw. belegbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt gänzlich ohne Koopera tion mit einem Fahrdienstleiter, so dass der Regelbetrieb über die Testfahrten quasi nicht beeinträchtigt wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden spezielle Funkti onen über die RBC-Simulation an beliebiger Stelle ausgelöst, damit sind diese Funktionen auch auf einem Nebengleis test bar.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind über die RBC- Simulation sowohl Fehler- als auch Stresssituationen nach bildbar, die somit überhaupt erstmals im Feldversuch zum Test kommen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist weder eine Entwicklung von Hardware noch von Software nötig, es können an sich be kannte Hard- und Software-Elemente miteinander kombiniert werden. Dadurch werden Zeit und Kosten in der Entwicklung ge spart.
Durch den Einsatz von Laborkomponenten bei Feldtests ist auch die RBC-Simulation im Feld verfügbar, so dass auch im Feld mit der Flexibilität eines Labors getestet werden kann.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren erhöht sich die Produkt qualität, weil kritische Testfälle im Feld durchgeführt wer den, ggf. dort wiederholt durchgeführt werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Abhängigkeit vom Betreiber oder Hersteller des RBC deutlich verringert. Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt FIG 1 die erfindungsgemäße Anordnung.
In einem Schienenfahrzeug SZF ist eine On-Board Unit OBU als erste Baugruppe BG1 vorgesehen.
Die erste Baugruppe BG1 ist als OBU-Baugruppe ausgebildet, mit der, wie eingangs beschrieben, die Bewegung des Schienen fahrzeugs überwacht wird.
Die erste Baugruppe BG1 weist gemäß der ETCS-Level-2-Funk- tionalität einen Anschluss AS für eine GSM-R-Funkverbindung auf.
Im Schienenfahrzeug ist ein Adapter ADP als zweite Baugruppe BG2 vorgesehen. Der Adapter ADP ist mit dem Anschluss AS der ersten Baugruppe BG1 über eine Datenübertragungsleitung DL1 kabelbasiert verbunden.
Durch den Adapter ADP wird für die erste Baugruppe BG1 eine GSM-R-Funkverbindung simuliert.
Der Adapter ADP ist über eine Datenübertragungsleitung DL2 kabelbasiert mit einem Rechner RE als dritte Baugruppe BG3 verbunden.
Der Rechner RE ist im Schienenfahrzeug SFZ angeordnet und be inhaltet eine Software, mit der gemäß der ETCS-Level-2- Funktionalität ein Radio-Block-Center RBC eines Stellwerks zu Testzwecken simuliert wird.

Claims

Patentansprüche
1.Anordnung zum Testen von ETCS-Level-2-Funktionalitäten im
Schienenverkehr,
- bei der in einem Schienenfahrzeug (SZF) eine On-Board Unit (OBU) als erste Baugruppe (BG1) vorgesehen ist, mit der die Bewegung des Schienenfahrzeugs überwacht wird,
- bei der die erste Baugruppe (BG1) gemäß der ETCS-Level- 2-Funktionalität einen Anschluss (AS) für eine GSM-R- Funkverbindung aufweist,
- bei der im Schienenfahrzeug ein Adapter (ADP) als zweite Baugruppe (BG2) vorgesehen ist,
- bei der der Adapter (ADP) mit dem Anschluss (AS) der ersten Baugruppe (BG1) über eine Datenübertragungslei tung (DL1) verbunden ist, so dass für die erste Baugrup pe (BG1) eine GSM-R-Funkverbindung simuliert wird,
- bei der der Adapter (ADP) über eine Datenübertragungs leitung (DL2) mit einem Rechner (RE) als dritte Baugrup pe (BG3) verbunden ist,
- bei der der Rechner (RE) im Schienenfahrzeug (SFZ) ange ordnet ist und eine Software beinhaltet, mit der gemäß der ETCS-Level-2-Funktionalität ein Radio-Block-Center (RBC) eines Stellwerks zu Testzwecken simuliert wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Adapter (ADP) oder der Rechner (RE) eine Treibersoftware zur Simulation der GSM- R-Funkverbindung beinhaltet.
3. Anordnung nach Anspruch 1, bei der das Schienenfahrzeug (SFZ) für Testzwecke zum Befahren einer Strecke ausgebildet ist, die zumindest zwei ETCS-Balisengruppen aufweist.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Rechner-Software, die das Radio-Block-Center (RBC) simu liert, zur Generierung von Daten ausgebildet ist, die siche rungstechnische Angaben zu einer Fahrstrecke bzw. Angaben zur Belegung von Gleisabschnitten beinhalten.
EP20824102.6A 2020-01-10 2020-11-25 Anordnung zum testen von etcs-level-2-funktionalitäten im schienenverkehr Active EP4087766B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020200259 2020-01-10
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EP4087766A1 true EP4087766A1 (de) 2022-11-16
EP4087766C0 EP4087766C0 (de) 2023-12-27
EP4087766B1 EP4087766B1 (de) 2023-12-27

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EP (1) EP4087766B1 (de)
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PL (1) PL4087766T3 (de)
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EP4087766C0 (de) 2023-12-27
EP4087766B1 (de) 2023-12-27
WO2021139921A1 (de) 2021-07-15
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